β-SiAlON加入量对刚玉基超低水泥浇注料流变性的影响

以矾土基电熔刚玉为骨料,电熔白刚玉粉、αAl2O3微粉、SiO2微粉、纯铝酸钙水泥和矾土基β-SiAlON为基质,固定骨料和基质的质量比为68∶32,水泥加入量(质量分数,下同)2%,SiO2微粉和Al2O3微粉总加入量为8%,分别用0、4%、6%、8%和10%的β-SiAlON替代刚玉细粉,加水混匀后制成刚玉基超低水泥浇注料。用浇注料流变仪研究了βSiAlON加入量对此浇注料流变性(包括扭矩、流动阻力和粘度)的影响,结果表明:随βSiAlON加入量的增加,在变化的剪切速率下,刚玉基浇注料的扭矩、剪切粘度和流动阻力增加,流变性变差,自流浇注所需加水量增加,流动性降低。综合考虑,合适的β-SiAlON加入量为4%～6%。     

二氧化硅和氧化铝微粉加入量对MgO基浇注料流变性的影响

采用电熔镁砂颗粒作骨料,电熔镁砂粉、电熔白刚玉粉、Al2O3微粉和SiO2微粉作基质料,固定骨料与基质料质量比为65:35,且固定基质料中Al2O3微粉与SiO2微粉的总加入量为8%,改变两种微粉的加入比例(Al2O3微粉的加入量分别为8%、6%、4%、2%、0,SiO2微粉的相应为0、2%、4%、6%、8%),分别加6.4%的水制成MgO基浇注料,并采用浇注料流变仪研究了Al2O3微粉与SiO2微粉的加入量对浇注料流变性(扭矩、流动阻力和粘度)的影响。研究结果表明:随着SiO2微粉加入量的增加,浇注料的扭矩、流动阻力和粘度呈降低趋势,但SiO2微粉加入量超过4%后变化很小。     

矾土基电熔锆刚玉对钢包用Al2O3-MgO浇注料性能的影响

以特级矾土熟料(8～5 mm)、电熔亚白刚玉(5～3和3～1 mm)、电熔白刚玉(≤1 mm)为骨料,以白刚玉细粉(<0.088和<0.044 mm)、矾土基电熔锆刚玉(<0.088 mm)、电熔铝镁尖晶石(<0.044 mm)、电熔镁砂(<0.074 mm)、α-Al2O3微粉(≤5 μm)和SiO2微粉(≤3 μm)为基质,骨料与基质质量比为65∶35,固定锆刚玉与白刚玉粉总质量分数为16%不变,以矾土基电熔锆刚玉细粉等量替代白刚玉粉,研究了矾土基电熔锆刚玉粉质量分数(分别为0、4%、8%、12%和16%)对Al2O3-MgO浇注料物理性能及抗渣性的影响,并利用SEM和EDS对渣蚀后的试样进行显微结构及微区元素分析.结果表明:(1)矾土基电熔锆刚玉可以促进Al2O3-MgO浇注料的烧结,从而改善浇注料的常温物理性能;(2)矾土基电熔锆刚玉的引入对Al2O3-MgO浇注料的抗热震性影响不大;(3)矾土基电熔锆刚玉的引入对Al2O3-MgO浇注料的高温抗折强度和抗渣侵蚀性略有负面影响,这主要和矾土基电熔锆刚玉中的杂质在高温下生成液相有关.     

α-Al2O3及亚白刚玉粉对镁质浇注料物理性能的影响

以高纯镁砂(8～5mm,5～3mm,3～1mm)和电熔镁砂(≤1 mm)为骨料,电熔镁砂细粉、α-Al2O3微粉、亚白刚玉粉、镁铝尖晶石细粉及uf-SiO2微粉为基质,按骨料:细粉=70:30进行配制镁质浇注料.实验中用5%、10%、15%、20%的α-Al2O3与亚白刚玉粉组成的混合物取代等量的镁砂细粉,研究了添加物对镁质浇注料物理性能的影响.     

SiAlON对MgO基浇注料高温性能的影响

以电熔镁砂为骨料,以电熔镁砂细粉、电熔白刚玉、矾土基β-SiAlON、α-Al2O3微粉和SiO2微粉为基质,固定电熔镁砂骨料与基质的质量比,并固定基质中各成分的质量分数,基质中用SiAlON逐步取代刚玉细粉,试样经 1600℃ 3h烧成后,考察SiAlON加入量(0、2. 5%、5%、7. 5%、10% )对浇注料热震稳定性、高温抗折强度(1400℃)等性能的影响,并对试样进行扫描电镜和能谱分析。结果表明:由于SiAlON的引入,在MgO基浇注料基质中起到了强化增韧作用,提高了浇注料的抗热震性能和高温抗折强度。     

电熔锆刚玉对Al_2O_3-SiO_2系浇注料抗铅渣侵蚀性的影响

以特级高铝矾土(粒度为8～5、5～3、3～1和≤1 mm)为骨料,电熔棕刚玉粉(≤0.044 mm)、α-Al2O3微粉(≤5 μm)和SiO2微粉(≤1μm)为细粉,铝酸钙水泥(Secar 71)为结合剂制备了卡尔多炉直升烟道用Al2O3-SiO2系浇注料.用电熔锆刚玉粉(≤0.044 mm)部分替代棕刚玉粉,采用静态坩埚法(1 300℃5 h,空气气氛)研究了添加物电熔锆刚玉的加入量(质量分数分别为4%、8%、12%、16%)对Al2O3-SiO2系浇注料抗铅渣性的影响,对抗渣前后试样的显微结构进行了分析.结果表明:加入锆刚玉后,浇注料的抗铅渣性能得到明显改善,其适宜加入量为8%;显微结构分析表明,铅渣对Al2O3-SiO2系浇注料的侵蚀主要表现为铅渣中的PbO与Al2O3-SiO2系浇注料中的SiO2、CaO反应,生成硅酸铅或铅酸钙等低熔物而导致浇注料的损毁;而浇注料的添加物锆刚玉中的ZrO2未与PbO反应,从而使浇注料表现出良好的抗铅渣侵蚀性.     

组成对镁质弥散型透气砖高温抗折强度和透气度的影响

通过四因素三水平正交试验,研究了≤0.2 mm电熔镁砂加入质量分数(0、3%、6%),≤0.044 mmα-Al2O3细粉加入质量分数(5%、8%、10%),≤0.044 mm电熔镁砂细粉加入质量分数(2%、4%、6%),≤0.044 mm Cr2O3细粉加入质量分数(0、1%、2%)对镁质弥散型透气砖高温抗折强度和透气度的影响。结果表明:4种材料对镁质透气砖高温抗折强度影响的大小顺序是:电熔镁砂(≤0.2 mm)>Cr2O3细粉>电熔镁砂细粉(≤0.044 mm)>α-Al2O3细粉;对镁质透气砖透气度影响的大小顺序是:电熔镁砂细粉(≤0.044 mm)>α-Al2O3细粉>电熔镁砂(≤0.2 mm)>Cr2O3细粉。综合考虑认为,不添加≤0.2 mm电熔镁砂,加入≤0.044 mm的α-Al2O3细粉、电熔镁砂细粉和Cr2O3细粉的质量分数分别为8%、4%和1%的方案最佳。     

MgO加入量对刚玉尖晶石浇注料性能的影响

以致密电熔白刚玉、刚玉微粉、电熔白刚玉细粉、电熔镁砂细粉为原料,研究了5种不同加入量的镁砂对同配比刚玉尖晶石浇注料性能和理化指标的影响。实验结果表明:1.7%的MgO加入量的刚玉尖晶石浇注综合性能最佳,加入量超过7%后,材料的性能降低;2.MgO加入量的增加有利于提高110℃×24h烘干后刚玉尖晶石浇注料的致密度,体积密度逐渐增大,气孔率逐渐减小,并提高常温强度;3.随着MgO加入量的增加,1500℃×3h处理后刚玉尖晶石浇注料尖晶石化剧烈,材料体积膨胀大,结构疏松,材料的气孔率逐渐增大,体积密度和强度降低。     

电熔镁砂加入量对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响

以电熔棕刚玉颗粒(粒度为5~3 mm、3~1 mm,≤1 mm)、电熔白刚玉细粉(≤0.088 mm)、SiC颗粒(≤1 mm)和细粉(≤0.088 mm)、电熔镁砂细粉(≤0.088 mm)、活性α-Al2O3微粉、SiO2微粉、Si粉和球状沥青为主要原料,以纯铝酸钙水泥为结合剂,配制成电熔镁砂细粉加入量(质量分数)分别为0、3%、6%、9%、12%的出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料,经振动成型、养护、脱模、110℃24 h烘干后,分别于1 100℃3 h、1 450℃3 h热处理,测定处理后试样的体积密度、显气孔率、烧后线变化率、抗折强度、抗高炉渣侵蚀性和抗氧化性,并分析其物相组成和显微结构。结果表明:随着电熔镁砂加入量的增加,试样的显气孔率提高,体积密度、抗折强度和抗氧化性降低,抗渣性变化不大;1 450℃3 h处理后试样物相主要由3C-SiC、6H-SiC、刚玉、方镁石以及反应生成的尖晶石和莫来石组成,且随着电熔镁砂加入量的增加,尖晶石和莫来石的生成量也增加;在侵蚀面附近,刚玉颗粒边缘生成了厚度约80μm的尖晶石层。     

低硅炼铁工艺条件下铁沟用耐火材料的改进及应用

针对高炉实施低硅炼铁工艺后因铁水黏度低、流动性强致使主铁沟部位侵蚀加快、冲刷加剧的问题,以电熔致密刚玉、电熔白刚玉粉、碳化硅、α-Al_2O_3微粉、β-Si3N4粉、炭素、纯铝酸钙水泥、Si O2微粉及高效复合减水剂等制备了铁沟浇注料,研究了15~8 mm的大颗粒电熔致密刚玉的加入量(外加质量分数分别为5%、10%、15%)和β-Si_3N_4粉的加入量(质量分数分别为2%、4%、6%)对浇注料性能的影响。结果表明:将主沟浇注料分为外加10%(w)15~8 mm的电熔致密刚玉的铁线浇注料和引入6%(w)β-Si_3N_4的渣线浇注料,并适当调整主沟坡度,在内蒙某1 080 m~3低硅炼铁的高炉铁沟上应用后表明,大大改善了主铁沟渣铁线部位侵蚀加快、冲刷加剧的问题,一次性通铁量由10万t提升至15万t。     

SiO2微粉和Al2O3微粉加入量对莫来石-刚玉浇注料性能的影响

以莫来石M45(10～5mm,5～3mm)、电熔莫来石(3～1mm,≤1mm)作骨料,刚玉粉(≤0.074mm)、电熔莫来石粉(≤0.074mm)、纯铝酸钙水泥、Al2O3微粉(d50=2.11μm)和SiO2微粉(d50=1.07μm)作基质,制备了脱硫枪用莫来石-刚玉浇注料,并分别研究了SiO2微粉加入量(分别为2%、3%、4%、5%)和Al2O3微粉加入量(分别为2%、4%、6%)对浇注料体积密度、显气孔率、强度、烧后永久线变化率、抗热震性和抗渣性的影响。结果表明:仅加入SiO2微粉时,随着其加入量在2%～5%范围内增加,莫来石-刚玉浇注料的体积密度提高,显气孔率降低,强度增加,抗渣性变好,但抗热震性变差;在加入3%SiO2微粉的基础上再加入2%～6%的Al2O3微粉时,浇注料的各项性能随Al2O3微粉增加没有明显改善,但均比仅加入3%SiO2微粉时有明显改善。     

LF渣和ρ-Al_2O_3结合铝镁质浇注料的相互作用

以5~3 mm棕刚玉和3~1、≤1 mm板状刚玉为骨料,以0.074 mm电熔白刚玉、0.088 mm电熔镁砂和0.061 mm尖晶石为细粉,以ρ-Al2O3微粉为结合剂,研究了加入质量分数8%的90尖晶石和加入质量分数7%的97电熔镁砂细粉的铝镁质浇注料常温物理性能、抗LF渣的侵蚀和渗透性能。采用SEM对侵蚀后试样进行了显微结构分析,并利用热力学软件Factsage 6.2对侵蚀过程进行了模拟。结果表明:加入质量分数8%的90尖晶石的铝镁浇注料比加入质量分数7%的97电熔镁砂的铝镁浇注料在各温度处理后的常温强度高,显气孔率低,体积密度大,抗LF渣渗透性能优异。铝镁浇注料中引入较多MgO在高温下大量形成原位尖晶石,易造成较大的体积膨胀,对抗渣渗透性能不利,但有利于吸收渣中FeO、MnO,提高渣的黏度,对抗渣侵蚀性能有利。试验结果与热力学软件模拟结果吻合。     

养护时间对不同结合体系的刚玉基浇注料性能的影响

为了研究养护时间对不同结合体系的刚玉基浇注料性能的影响,以致密电熔刚玉颗粒(粒度有5~3、3~1、≤1 mm)、致密电熔刚玉细粉(粒度≤0.044 mm)、α-Al2O3微粉、硅灰、电熔镁砂细粉(粒度≤0.088 mm)、纯铝酸钙水泥以及工业纯高效分散剂三聚磷酸钠等为主要原料,设计了4种不同结合体系(分别为无水泥、超低水泥、低水泥和水泥结合)的刚玉基浇注料,主要研究了养护时间对浇注料脱模、烘干及分别在1 300和1 600℃煅烧3 h后的常温耐压强度和烧后线变化率的影响。结果表明:无水泥浇注料须养护1 d以上,超低水泥和低水泥浇注料需养护3 d以上才可获得较好的物理性能,水泥浇注料的最佳养护时间为3 d。     

刚玉骨料微孔化对钢包用刚玉质浇注料性能的影响

为研究刚玉骨料微孔化后对钢包用刚玉质浇注料性能的影响,以粒度均为10~5、5~3、3~1和≤1 mm的板状刚玉和微孔刚玉为骨料,≤0.074 mm的板状刚玉细粉、d_(50)=1.2μm的活性α-Al_2O_3微粉、d_(50)=11.6μm的SiO_2微粉、≤0.088 mm的电熔镁砂粉为细粉,纯铝酸钙水泥为结合剂,制备了刚玉质浇注料。研究了分别引入0、24%、48%和72%(w)的微孔刚玉骨料对钢包用刚玉质浇注料物理性能、抗热震性能、抗渣性能、导热性能的影响。结果表明:随着微孔刚玉骨料加入量的增大,刚玉质浇注料试样的体积密度逐渐降低,热导率逐渐降低,抗热震性呈现总体提高的趋势,这均与微孔刚玉骨料中含有大量孔径≤1μm的闭口气孔有关。同时,引入微孔刚玉骨料有利于提高浇注料的抗渣渗透性能。     

电熔陶粒砂对高铝浇注料性能的影响

采用特级矾土(粒度为5~3 mm、3~1 mm和≤1 mm)和电熔陶粒砂(≤2 mm)为骨料,特级矾土粉(≤0.088 mm)、92埃肯硅微粉和活性氧化铝微粉为细粉,Secar 71水泥为结合剂制备了高铝浇注料,研究了电熔陶粒砂的加入量(质量分数分别为0、10%、19%和28%)对高铝浇注料流动性和常温物理性能的影响,并借助SEM和EDS对试样的显微结构和物相组成进行了分析。结果表明:(1)电熔陶粒砂能显著改善高铝浇注料的流动性,有助于提高浇注料的强度,降低显气孔率和减少烧结收缩;(2)随电熔陶粒砂加入量的增加,浇注料的抗热震性先提高后降低,适宜的加入量为10%;(3)加入的电熔陶粒砂均匀地分布在浇注料基质中,经高温处理后,电熔陶粒砂与浇注料基质烧结。     

铝凝胶结合钢包浇注料的研制与应用

为了进一步减少钢包浇注料中低熔物组分的含量,提高浇注料的高温性能,以特级高铝矾土熟料为骨料,以97电熔镁砂粉、亚白刚玉细粉、铝镁尖晶石细粉和α-Al2O3微粉为基质料,研制了一种以铝凝胶为结合剂的新型无水泥钢包浇注料,并重点研究了铝凝胶加入量(3%、5%和7%,质量分数,下同)和电熔镁砂粉加入量(6%、8%、9%和10%)对浇注料性能的影响。研制结果表明,加入5%左右的凝胶细粉和6%～8%的电熔镁砂粉研制的钢包浇注料,其各项性能指标都达到了使用要求。现场试验发现,研制浇注料的一次使用寿命比普通的铝镁浇注料有一定的提高。但是从产品的性价比来看,试验效果不太理想,原因是此浇注料的抗渣侵蚀性能较差,并且在高温使用中的体积稳定性能也较差,导致其使用寿命不太稳定,有待进一步的研究。     

结合剂对刚玉-MgO浇注料性能的影响

以致密电熔刚玉、电熔镁砂为主要原料,选用铝酸钙水泥、硅微粉和ρ-Al2O3微粉为主要结合剂,采用电熔刚玉为骨料,固定骨料:基质=70:30(质量比),基质组成中固定电熔镁砂细粉、α-氧化铝微粉加入量均为6%不变,改变致密电熔刚玉细粉、铝酸钙水泥、硅微粉和ρ-Al2O3微粉的加入量,配制成3种结合系统的刚玉-MgO浇注料。铝酸钙水泥-硅微粉结合系统中硅微粉加入量固定为1%,铝酸钙水泥加入范围为0~15%;硅微粉结合系统中硅微粉的加入范围为0.3%~2.5%;ρ-Al2O3微粉-硅微粉结合系统中硅微粉加入量固定为0.3%,ρ-Al2O3微粉的加入范围为1%~10%。检测1000℃3h、1350℃3h、1600℃3h处理后试样的冷态耐压强度、体积密度、显气孔率、加热永久线变化率等物理指标和抗渣侵蚀和渗透性能,研究3种结合系统对刚玉-MgO浇注料的物理性能和抗渣性能的影响。试验结果表明:合理控制基质中结合剂的加入量可以获得综合物理性能优良的无水泥刚玉-MgO浇注料;硅微粉和ρ-Al2O3微粉-硅微粉结合刚玉-MgO浇注料的抗渣性能优于铝酸钙水泥-硅微粉结合刚玉-MgO浇注料。     

铬矿对镁质浇注料性能的影响

在以8～5mm(18%,质量分数,下同)、5～3mm(18%)、3～1mm(22%)的97高纯镁砂和≤1mm(12%)的97电熔镁砂为骨料,≤0.088mm(20%)的97电熔镁砂,SiO2微粉(2%),α-Al2O3微粉(5%),亚白刚玉粉(3%)为基质细粉,六偏磷酸钠等为复合分散剂的镁质浇注料基础配方中,分别用5%、8%、15%的铬矿砂(0.833～0.178mm和≤0.088mm的混合料)等量替代≤0.088mm的电熔镁砂制成不同铬矿含量的镁质浇注料试样。分别测试样经110℃24h、1100℃3h和1550℃3h处理后的线变化率、显气孔率和抗折强度,并利用SEM和EDX分析1550℃3h处理后试样的显微结构。结果表明:(1)镁质浇注料中加入适量的铬矿,有利于提高方镁石晶粒间的直接结合强度,使材料抗折强度提高,显气孔率下降;适量微裂纹的产生有利于浇注料抗热震性的提高。铬矿的适宜加入量为5%～8%。(2)SEM和EDX分析表明,试样经1550℃3h处理后,铬矿和镁砂呈相互扩散,并脱溶出二次尖晶石,增强了晶粒间的直接结合程度,从而有效地提高了镁质浇注料的力学性能。     

硅粉对硅溶胶结合Al_2O_3-SiC-C浇注料性能的影响

以特级矾土熟料(5~3、3~1 mm)、棕刚玉(≤1 mm)、SiC(≤1 mm)、球状沥青(1~0.5 mm)、电熔白刚玉(≤0.074 mm)、活性α-Al2O3微粉、SiO2微粉、硅粉(d50=20.81μm)为原料制备Al2O3-SiC-C浇注料,分别以质量分数为0、1%、2%、3%、4%、5%和6%的硅粉等量替代白刚玉粉,研究了硅粉对浇注料常温物理性能和抗氧化性能的影响,并采用Factsage、SEM和EPMA等手段对试样进行热力学分析和显微结构分析。结果表明:1)随着硅粉含量的增加,试样的显气孔率逐渐降低,体积密度先增大后减小,常温强度明显提高。2)硅粉可以提高浇注料的抗氧化性能,在硅粉加入量为4%(w)时,其抗氧化性能最好。3)抗氧化试验后,试样边缘部位原位反应生成的莫来石堵塞了气孔,使得试样边缘结构致密;试样过渡区域有少量的莫来石和SiO2生成,封闭了表面的气孔,进一步阻止了氧气的进入;试样中心区域有少量晶须状的SiC生成,填充在骨架结构中,起强化增韧的作用。     

加入Si粉对低碳铝镁碳材料性能的影响

以82%(质量分数,下同)的电熔白刚玉(3~0.088mm)、10%的镁铝尖晶石(≤0.088mm)、5%的氧化铝微粉(d50=2.4μm)、3%的电熔镁砂(≤0.088mm)以及占总粉体质量5%的酚醛树脂结合剂为基础配方,分别用2%、4%、6%的Si粉(≤0.088mm)取代等量的白刚玉,分别于1400℃3h和1600℃3h埋炭烧成后制备了不同Si粉含量的低碳铝镁碳材料,对材料的显气孔率、体积密度、强度、抗热震性、抗氧化性及抗渣性进行了检测,并借助XRD、SEM和EDAX研究了材料的物相组成和显微结构。结果表明:随着Si粉加入量的增加,经1400℃3h和1600℃3h埋炭烧成后,材料的体积密度逐渐降低,显气孔率增大,耐压强度明显提高(但Si粉加入量超过4%后材料的耐压强度有所降低),高温抗折强度(1400℃)逐渐提高,抗热震性得到改善,抗氧化性能增强,抗渣性能明显提高。材料性能的这种变化主要同材料中酚醛树脂的残碳与Si粉原位生成β-SiC,以及材料气孔中有Mg-Si-Al-O-N物相生成相关。