不同轻质骨料对高铝浇注料性能的影响

为了提高轻质高铝浇注料的中高温强度,降低加热永久线变化,研究了体积密度分别为1.54、1.42g·cm-3的2种轻质高强微孔矾土骨料以及体积密度为1.53 g·cml的普通轻质高铝骨料对轻质浇注料110℃24 h烘干、1000℃3h和1400℃3h烧后性能的影响.结果表明:110℃ 24h烘干后,利用体积密度为1.54 g·cm-3的微孔轻质骨料和1.53 g·cm-3的普通轻质高铝骨料所制备的浇注料的体积密度均为1.80g·cm-3左右,轻质骨料体积密度越低,利用其所制备的浇注料体积密度越低,显气孔率越高;轻质骨料内部孔径微小化,可明显提高轻质浇注料各温度处理后的常温耐压强度和常温抗折强度,降低轻质浇注料的加热永久线变化;由于微孔骨料内显气孔率较高,利用其制备的轻质浇注料500℃低温下热导率比普通轻质高铝骨料的高,但在1000 ℃下相差不大,均在0.42 W·m-1·K-1左右.由此可见,轻质高铝骨料内部孔径微小化和Al2O3含量的提高使轻质浇注料的性能更优.     

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。     

MgCO3对刚玉浇注料物理性能的影响

以电熔白刚玉、α-Al2O3微粉、水合氧化铝和MgCO3亚微粉等为原料,固定骨料与基质料的质量比为70∶30不变,分别用质量分数为0、0.5%、1%、2%、3%和4%的MgCO3替代等量的α-Al2O3微粉,制成含Mg-CO3的刚玉浇注料。按照浇注料的基质组成配料并浇注成25 mm×10 mm的基质试样,研究了含MgCO3的刚玉浇注料基质矿相随热处理温度(分别为800℃、1 100℃、1 400℃和1 600℃)的变化,以及MgCO3加入量对不同温度处理后浇注料试样的显气孔率、体积密度、线变化率及冷、热态抗折强度的影响,并对热态抗折试验后试样进行了显微结构分析。结果表明:MgO通过固熔而稳定刚玉原料中的β-Al2O3,并促进其生成板状晶体;与冷态抗折强度相比,MgCO3对浇注料的热态抗折强度(特别是1 400℃的)影响较显著;加入0.5%~1.0%的MgCO3时,板状β-Al2O3的生成使试样的热态抗折强度提高;加入2.0%以上的MgCO3亚微粉时,液相数量的增加以及晶粒细化使热态抗折强度降低。     

不同种类再生刚玉对刚玉浇注料性能的影响

分别以板状刚玉、钢包再生刚玉、精炼炉再生刚玉为骨料,以板刚玉(≤0.074 mm)α-Al2O3微粉(D50=1.8 μm)、纯铝酸钙水泥及外加剂等原料为基质制作刚玉浇注料,研究了不同种类再生刚玉对刚玉浇注料性能指标的影响.结果表明:钢包再生刚玉及精炼炉再生刚玉的加入,导致刚玉浇注料的气孔率增大,体积密度、常温强度减小,抗渣性下降等.     

三种微细粉加入量对刚玉-尖晶石质透气座砖性能的影响

以板状刚玉(10~5、5~3、3~1、≤1 mm)为骨料,板状刚玉细粉、工业氧化铬细粉、铝镁尖晶石细粉、活性α-Al2O3微粉、纯铝酸钙水泥作为粉料,配以复合添加剂制备了刚玉-尖晶石质透气座砖。以MA细粉、α-Al2O3微粉、CA-70水泥加入量三因素进行正交设计,每因素各选取3个水平,分析各因素对试样体积密度、显气孔率、线变化、抗折强度、耐压强度和抗热震性的影响。结果表明:纯铝酸钙水泥为主要影响因素;重点考虑烧后强度的最优试验方案为A2B2C1,即尖晶石粉、α-Al2O3微粉和纯铝酸钙水泥的最佳加入量(w)为9%、9%和3%。     

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。     

刚玉质浇注料孔径分布及其与强度的定量关系

以板状刚玉骨料(6～3,3～1和≤1 mm)和细粉(≤0.088和≤0.045 mm)、铝酸钙水泥和α-Al2O3微粉(d50=1.754μm)为原料,制备了α-Al2O3微粉质量分数分别为0、2%、4%、6%和8%的刚玉质浇注料。测定了浇注料分别经110、1 100和1 500℃热处理后的冷态强度和气孔孔径分布。利用Atzeni方程验证浇注料强度与其显气孔率和气孔中位径之间的定量关系,并借助灰色关联理论分析了不同气孔孔径区间与浇注料强度的相关性。研究发现:浇注料气孔孔径分布受其内部微粉填充效应和基质烧结效应的共同影响,微粉的引入使其气孔中位径下降,而烧结则使其气孔中位径增大;Atzeni方程经添加常数修正项后能较好地描述在相同温度下热处理后浇注料的强度与其气孔中位径之间的关系;不同孔径区间与浇注料强度的灰色关联度有明显差异,且同一孔径区间与其强度灰色关联度的大小也随热处理温度的变化而变化。在整个热处理温度范围内,<0.5μm的气孔孔径区间与浇注料强度的灰色关联度最大。     

低水泥刚玉浇注料的高温抗折强度研究

采用板状刚玉、电熔白刚玉、工业氧化铬微粉、α-Al2O3微粉、Secar71水泥、烧结尖晶石粉为原料,研究了水泥、α-Al2O3微粉、氧化铬微粉、尖晶石粉以及烧成温度对低水泥刚玉基浇注料高温抗折强度的影响。研究结果表明:烧成温度、水泥、尖晶石和α-Al2O3微粉对低水泥刚玉基浇注料的高温抗折强度影响较大。烧后膨胀越大,高温抗折强度越低;1700℃烧后试样的高温抗折强度高于1600℃烧后试样的高温抗折强度;控制加热永久线变化率,添加合适的水泥、α-Al2O3微粉和粒度细的尖晶石粉可以得到高温抗折强度高的试样。     

刚玉质微孔耐火材料的制备及性能

以板状刚玉骨料(粒度为0.088～1.000mm)及细粉(粒度分别为0.045～0.088mm和小于0.045mm)、活性α-Al2O3微粉(d50=1.75μm)和ρ-Al2O3微粉(d50=1.5μm)为主要原料,采用浇注成型工艺制备刚玉质微孔耐火材料。研究了纳米Al2O3添加量(其质量分数分别为0、0.5%、1.0%和1.5%)对刚玉质微孔耐火材料常规物理性能和高温热导率的影响。结果表明:随纳米Al2O3添加量增加,样品的体积密度、常温耐压强度和常温抗折强度均逐渐增大,显气孔率逐渐减小。纳米Al2O3的引入在一定程度上起到细化气孔的作用。随纳米Al2O3添加量增加,样品气孔的体积中位径由0.90 m降低到0.68 m;样品的弹性模量逐渐下降,且气孔的体积中位径与样品的弹性模量间有较高的线性相关性;样品在300～1000℃的热导率逐渐下降:300℃时的热导率从0.627 W/(m.K)降低到0.200 W/(m.K),1 000℃时的热导率从1.029 W/(m.K)降低到0.778 W/(m.K)。     

α-Al2O3微粉对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

以优质白刚玉、高纯富铝尖晶石和α-Al2O3微粉(d50为4.596μm和2.148μm)为主要原料制备了刚玉-尖晶石浇注料,研究了α-Al2O3微粉加入量(质量分数分别为8%、12%和16%)对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响。结果表明:1)随α-Al2O3微粉加入量增加,浇注料基质的流动性能提高;α-Al2O3微粉粒度较细时基质的流动性较好,而α-Al2O3微粉较粗时基质的流动性变差。2)增加α-Al2O3微粉加入量,刚玉-尖晶石浇注料的密度增加,强度明显提高,抗渣侵蚀性和抗渣渗透性明显改善,但α-Al2O3微粉加入过多时其抗热震性变差。α-Al2O3微粉的合适加入量为12%。3)与钢包渣相比,LF渣对刚玉-尖晶石浇注料的侵蚀性较大。4)采用优质电熔白刚玉、电熔尖晶石和α-Al2O3微粉,能够生产出性能优良的刚玉-尖晶石浇注料。     

粒度组成对铝镁浇注料基质性能的影响

以电熔白刚玉细粉(≤0.088mm和≤0.047mm)、活性α-Al2O3微粉(d50=2.4μm)、电熔镁砂细粉(≤0.088mm)、CA-80水泥和SiO2微粉作为铝镁浇注料的基质部分,三聚磷酸钠为外加剂,加水共混后,振动成型为25mm×25mm×125mm的试样。自然养护24h后脱模,分别经110℃24h、1400℃3h和1600℃3h热处理。采用跳桌法研究粒度组成对基质浆体流动性的影响,按国标测量烧后试样的线变化率、显气孔率、体积密度和常温强度,并借助XRD、SEM和压汞仪研究粒度组成对基质常温物理性能和处理温度对基质中微孔孔径的影响。结果表明:(1)粒度组成对基质浆体流动性有较大影响,适当降低≤0.088mm白刚玉细粉含量能提高浆体流动性;α-Al2O3微粉的加入量为7.8%时浆体流动性最好。(2)随较细白刚玉细粉(≤0.047mm)含量的增加,1600℃处理后试样的线收缩增大;随α-Al2O3微粉加入量的增加,试样线收缩增大,试样的强度先增大后减小。(3)处理温度从1400℃升至1600℃时,试样内微孔孔径由2μm增大至3.5μm左右。     

Al(OH)_3加入量对Al_2O_3-CaO-MgO浇注料性能的影响

为了避免常见Al2O3-CaO-MgO轻质浇注料使用重基质造成的与轻质骨料性能差异较大的问题,以微孔轻质CA6-MA骨料(8~5、5~3、3~1 mm)、w(Al2O3)=99.5%的速烧刚玉(≤0.045、≤0.074 mm)、α-Al2O3微粉、Al(OH)3(≤0.045 mm)等为原料,研究了在Al2O3-CaO-MgO轻质浇注料的基质中引入不同量的Al(OH)3(其质量分数分别为0、1%、3%和5%)对其烧后性能的影响。结果表明:随Al(OH)3加入量增加,Al2O3-CaO-MgO轻质浇注料的加水量增加,体积密度略有降低,常温耐压强度呈下降趋势,对试样的常温抗折强度和高温抗折强度(1 400℃1 h)影响不大,热导率减小;经1 600℃3 h热处理后,加入质量分数3%Al(OH)3的浇注料基质中由大量交叉排列的六方片状六铝酸钙转变为多层叠加状。综合考虑Al2O3-CaO-MgO轻质浇注料的各项性能,Al(OH)3的合适加入质量分数为3%。     

隔热材料的热导率与孔径分布的相关性研究

为了进一步研究不规则气孔的孔径分布对隔热材料热导率的影响,以板状刚玉粉、α-Al2O3微粉、ρ-Al2O3微粉和金属铝粉为主要原料,添加不同量(质量分数分别为0、5%、10%、15%、20%、25%和30%)的≤0.045 mm的锯末作为造孔剂,以PVA溶液为结合剂,经配料、混练、成型、干燥和1 550℃保温3 h烧成后,制备了氧化铝质隔热材料试样。检测了试样的体积密度、总气孔率、闭口气孔率和热导率,采用扫描电子显微镜(SEM)和金相图像分析系统(MIAPS)对烧后试样进行了表征,然后借助灰色关联理论分析了试样热导率与其孔径分布的相关性。结果表明:随着锯末添加量的增加,试样的气孔率和平均孔径逐渐增大,热导率逐渐减小;2、2~6和18μm的气孔对试样热导率有显著影响。     

硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料的研制及应用

以电熔板状刚玉及莫来石为骨料,以白刚玉粉、α-Al2O3微粉及莫来石粉为细粉,研制了以硅溶胶为结合剂的刚玉-莫来石浇注料.该浇注料已成功应用于武钢铁厂风口处和烧结厂点火炉的炉项及侧墙,有效地简化了干燥和烘烤工艺,缩短了炉衬的烘烤时间.     

α-Al2O3含量对刚玉-莫来石材料物理性能的影响

以电熔莫来石、板状刚玉为骨料,加入不同量α-Al2O3细粉,在1600℃保温3 h烧成。检测了试样的体积密度、显气孔率、抗折强度、抗热震性,并结合X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和EDAX分析了试样的显微结构。结果表明,试样在经过1600℃烧成后,随着α-Al2O3微粉含量的提高,试样体积密度和高温抗折强度呈先升高后降低的趋势,耐压强度逐渐降低;α-Al2O3微粉含量为8%的刚玉-莫来石材料,经1600℃烧成后α-Al2O3颗粒长大,分布均匀,结合紧密,形成连续的交错网络骨架结构,具有较好的物理性能。     

结合剂对铝镁质喷补料性能的影响

以板状刚玉、电熔镁砂、α-Al2O3微粉和SiO2微粉为主要原料,以铝酸钙水泥、SiO2溶胶、Al2O3溶胶为结合剂制备了铝镁质喷补料,研究了结合剂种类对该喷补料性能的影响.结果表明:1)SiO2溶胶结合铝镁质喷补料的烘后强度较高,并在高温下生成镁橄榄石,降低了喷补料的显气孔率.加入4％(w)SiO2溶胶时,试样热震后...     

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.     

TiO2加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

以板状刚玉为骨料,电熔白刚玉粉、电熔尖晶石粉、α-Al2O3微粉、纯铝酸钙水泥、金红石型TiO2为基质,按骨料、基质质量比为70:30配料,用金红石型TiO2替代≤0.044 mm电熔白刚玉细粉,其加入量(w)分别为0、2%、4%和6%,加水混匀后振动浇注成25 mm×25 mm×125 mm的试样,于室温下养护24 h后脱模,经110℃24 h烘干后,分别经1 100、1 300、1 500℃热处理3 h后,进行常温物理性能、热态抗折强度、抗热震性的研究,并利用SEM对部分试样在1 400℃下高温抗折强度试验后的断口形貌进行分析。结果表明:(1)1 300和1 500℃烧后试样基质中主要物相为刚玉、尖晶石、钛酸铝和六铝酸钙;随TiO2加入量的增加,TiO2与Al2O3反应生成的钛酸铝衍射峰强度逐渐增加。(2)加入TiO2对1 100和1 300℃烧后刚玉-尖晶石浇注料的显气孔率、体积密度和线变化率影响较小;但使1 500℃烧后浇注料的显气孔率降低,体积密度增加,体积变化从微膨胀到收缩。(3)加入2%TiO2可明显提高浇注料的常温强度,但加入量>4%时明显降低了浇注料的常温强度。(4)加入TiO2对浇注料的高...     

α-Al2O3微粉加入量对刚玉干式捣打料性能的影响

为了提高感应炉用刚玉炉衬的服役寿命,以棕刚玉、电熔镁砂、α-Al2O3微粉为原料制备了刚玉干式捣打料,并研究了α-Al2O3微粉加入量(其质量分数为0、1%、2%和3%)对刚玉干式捣打料性能的影响。研究结果表明:经1 600℃热处理后,随着α-Al2O3微粉的增多,刚玉干式捣打料的加热永久线变化呈先减小后增大趋势,体积密度增大,显气孔率相应减小,耐压强度先减小再增大;α-Al2O3微粉加入量为2%(w)时试样的加热永久线变化相对较小,耐压强度减小到22.8 MPa。XRD和SEM分析表明:经1 600℃3 h烧后捣打料中的α-Al2O3微粉反应生成了粒状镁铝尖晶石,晶粒尺寸较小,且分布均匀,有助于捣打料致密度的提高。     

原料及热处理制度对合成微孔轻质莫来石骨料性能的影响

研制具有优良隔热性能的耐火骨料对开发高性能轻质浇注料有重要作用。以w(α-Al2O3)=95%,w(β-Al2O3)=3%~5%的工业氧化铝A或w(γ-Al2O3)=70%~80%,w(α-Al2O3)=5%~10%,w(三水铝石)=5%~10%的工业氧化铝B,硅石粉为主要原料,采用烧烬可燃物法制备了微孔轻质莫来石骨料,研究了两种具有不同特性的工业氧化铝和不同热处理制度对合成微孔轻质莫来石骨料性能的影响。结果表明:(1)以工业氧化铝B为原料制得的轻质莫来石骨料的体积密度要普遍低于以工业氧化铝A为原料的,且以工业氧化铝B为原料得到的莫来石骨料的常温耐压强度随热处理温度升高而增加。(2)以不同工业氧化铝为原料合成骨料的莫来石的转化率在1500℃之前大致相当,均为60%(w)左右,得到的微孔轻质莫来石骨料的平均孔径约为3~5μm。(3)以γ相为主的工业氧化铝B更适合作原料,合适的热处理制度为1350℃6h。