锆酸钙加入量对镁质弥散型透气耐火材料性能的影响

为改善镁质弥散型透气耐火材料性能,以粒度0.2~1 mm的高纯镁砂颗粒、≤0.074 mm的高纯镁砂细粉和≤0.074 mm的锆酸钙细粉为原料,经配料、成型、110℃保温24 h干燥和1 650℃保温3 h烧成制备镁质弥散型透气耐火材料。研究了锆酸钙加入量(w)分别为5%、9%、13%时对镁质弥散型透气耐火材料致密度、透气度、抗热震性、常温强度和高温强度等性能及显微结构的影响。结果表明,随着锆酸钙加入量的增加,材料的显气孔率、透气度、烧后常温强度和高温抗折强度减小,体积密度增加,抗热震性能得到改善,并在加入量达到9%(w)时最高。     

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。     

β-SiAlON对MgO-C材料性能的影响

以电熔镁砂颗粒(5～3 min、3～1 mm、≤1 mm)、电熔镁砂细粉(≤0.088 mm)、鳞片石墨(≤0.15 mm)、矾土基β-SiAlON细粉(≤0.088 mm,气孔率28%,Z=2)为主要原料,配制成ω(鳞片石墨) ω(矾土基β-SiAlON细粉)分别为12% 0、4% 6%、4% 9%和4% 12%的4组配料,采用酚醛树脂作结合剂,以180 MPa压力成型.经185℃10 h固化后,按相关标准检测了试样的体积密度、显气孔率、常温耐压强度、常温抗折强度、高温抗折强度、抗热震性、抗氧化性和抗渣性.结果表明:随着试样中ω(鳞片石墨) ω(矾土基β-SiAlON细粉)按12% 0、4% 6%、4% 9%、4% 12%的顺序变化,试样的显气孔率有所上升,体积密度略有降低;试样的常温耐压强度、常温抗折强度、1 400℃高温抗折强度、抗热震性和抗氧化性均有不同程度的提高;抗渣侵蚀性以ω(鳞片石墨) ω(矾土基β-SiAlON细粉)为4% 6%的试样略高,其他试样则有所降低.     

四种电熔镁砂颗粒对镁碳砖性能的影响

为了探究不同电熔镁砂颗粒对镁碳砖性能的影响，以粒度均为6～3、3～1、1～0.074、≤0.074 mm的97电熔镁砂、97.5电熔镁砂、97.5二钙电熔镁砂、97.5大结晶电熔镁砂4种镁砂为骨料，粒度≤0.074 mm的97.5大结晶电熔镁砂粉料为基质，酚醛树脂为结合剂，-196石墨为碳源，制备了4种镁碳砖试样。按照国标检测了4种镁碳砖试样的体积密度、显气孔率、常温耐压强度、高温抗折强度、抗渣性、抗氧化性以及试样的物相组成和显微结构。结果表明：1)方镁石晶粒大小、高温液相含量、高熔点相是影响镁碳砖试样性能的三大因素。2)方镁石晶粒越大，镁碳砖试样各种使用性能越好。3)高温液相含量是降低镁碳砖试样高温使用性能的主要因素之一。4)高熔点相会增大镁碳砖试样的显气孔率，降低其常温耐压强度和高温抗折强度，对抗氧化性和抗渣性影响明显。     

锆酸钙引入形式对MgO-CaZrO_3质弥散型透气材料性能的影响

为了改善镁质弥散型透气材料的性能,以高纯镁砂颗粒(0.2~1 mm)、预合成锆酸钙粉(≤0.074 mm)、分析纯碳酸钙粉(≤0.044 mm)、分析纯单斜氧化锆粉(≤0.005 mm)为原料,设计了最终烧成后均含有87%(w)的高纯镁砂和13%(w)的锆酸钙,但锆酸钙引入形式不同(预合成锆酸钙、利用碳酸钙和氧化锆原位反应生成的锆酸钙、预合成锆酸钙+原位生成的锆酸钙)的3种Mg O-Ca Zr O3质试样,经配方计算、配料、成型、110℃干燥和1 650℃烧成后,检测这3种试样的显气孔率、体积密度、透气度、常温强度、高温强度和抗热震性,并分析其显微结构。结果表明:1)随着原位锆酸钙设计生成量的增加,试样的烧后线收缩率、显气孔率和透气度均增大,常温耐压强度、常温抗折强度、高温抗折强度和抗热震性均呈先增大后减小的变化趋势,锆酸钙的分布也更加均匀;2)综合考虑材料的透气度、常温强度、高温强度和抗热震性,复合引入原位锆酸钙和预合成锆酸钙的试样最佳。     

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。     

镁质弥散型透气砖高温抗折强度的研究

本文采用四因素三水平正交设计表,研究了不同加入量电熔镁砂(0.2～0 mm)(质量百分含量,下同)(0％、3％、6％)、α-Al2O3微粉(0.044 mm,5％、8％、10％)、电熔镁砂细粉(0.044 mm,2％、4％、6％)和Cr2 O3细粉(0.044mm,0％、1％、2％)对中间包镁质透气砖高温抗折性能的影响.研究结果表明:在实验条件下,四种材料对镁质透气砖高温抗折强度的影响大小顺序是:电熔镁砂(0.2 ～0 mm)＞工业氧化铬粉＞电熔镁砂细粉＞α-Al2 O3微粉;其中(0.2～0 mm)电熔镁砂和Cr2O3粉对镁质透气砖的高温抗折强度有显著的影响,电熔镁砂细粉对镁质透气砖的高温抗折强度有一定的影响,而α-Al2O3微粉的影响则很小.从镁质透气砖的高温抗折强度来考虑:方案A3B2C2D2为最佳的方案.     

微孔富镁尖晶石对低碳MgO-C材料性能的影响

分别以微孔富镁尖晶石(5~3和3~1 mm)和电熔镁砂(5~3和3~1 mm)为粗骨料,以<1 mm的电熔镁砂为细骨料,以镁砂粉(≤0.088 mm)、鳞片石墨粉(≤0.088 mm)、金属铝粉(≤0.074 mm)为细粉,以酚醛树脂为结合剂,制备了w(C)=6%的两种低碳MgO-C材料,经220和1 500℃(埋焦炭)热处理后,测定其显气孔率、常温耐压强度、常温抗折强度、加热永久线变化率、抗热震性和抗渣性。结果表明:1)用微孔富镁尖晶石骨料取代普通低碳MgO-C材料中的部分镁砂骨料后,经220和1 500℃热处理后试样的显气孔率均比普通低碳MgO-C试样的大,体积密度均比普通低碳MgO-C试样的小;220℃固化后试样的强度比普通低碳MgO-C试样的小,但1 500℃热处理后试样的强度比普通低碳MgO-C试样的大;1 500℃热处理后试样的加热永久线变化率比普通低碳MgO-C试样的小。2)使用微孔富镁尖晶石骨料代替电熔镁砂骨料能有效提高低碳MgO-C材料的抗热震性,但对低碳MgO-C材料的抗侵蚀性不利。     

再结合MgO-ZrO2 复相材料的试验研究

以3～2mm、2～1mm、1～0.5mm、<0.5mm四个粒级的电熔镁砂颗粒,<0.074mm的电熔镁砂粉和<0.043mm的电熔共晶镁锆粉为原料,采用不同的电熔镁砂颗粒级配进行配料,以聚乙烯醇-木质素磺酸钙混合溶液为结合剂,以100MPa的压力成型为53mm×10mm×10mm的试样,分别在1550℃、1600℃、1650℃、1700℃、1750℃和1800℃保温2h煅烧。检测了烧成后试样的显气孔率、体积密度和常温抗折强度,并对烧后试样进行了抗水泥熟料侵蚀试验,同时对烧后试样和抗水泥熟料侵蚀后试样进行了SEM分析。结果表明:试样在1700℃保温2h煅烧后的烧结程度最高;粒度组成对试样的烧结程度影响较小;由于形成CaZrO3的体积膨胀效应以及冷却过程中C2S多晶转变的体积膨胀效应,抗水泥熟料侵蚀试验后试样的显气孔率增加,强度降低。     

Al-Si复合Al_2O_3-β-SiAlON-C材料加热过程中性能、相组成和显微结构的变化

以电熔白刚玉(≤0.5、≤0.088和≤0.045 mm)、熔融石英(≤0.5 mm)、鳞片石墨(≤0.15 mm)、矾土基β-SiAlON(≤0.088 mm)、Al粉(≤0.074 mm)和Si粉(≤0.074 mm)为主要原料,以热固性酚醛树脂为结合剂,制成25 mm×25 mm×125 mm的Al-Si复合Al2O3-β-SiAlON-C试样,经200℃固化24 h后,分别在800、1 000、1 200、1 400和1 600℃下埋炭(石墨)保温3 h,冷却后测定其体积密度、显气孔率、常温耐压强度、常温抗折强度、高温抗折强度和抗热震性,并进行XRD和SEM分析.结果表明:1)随着热处理温度的升高,Al-Si复合Al2O3-β-siAlON-C试样的显气孔率均下降,体积密度、常温耐压强度、常温抗折强度、高温抗折强度、热震后残余抗折强度均逐渐提高,但其抗折强度保持率在经1 000℃热处理后最高,随后逐渐降低;2)在高温还原气氛的热处理过程中,试样中的Al、Si与C(CO)或N2反应,原位生成了AlN、β-SiC、Al4C3和β-SiAlON等非氧化物,对试样具有填充气孔及增强增韧的作用.     

单斜氧化锆加入量对方镁石-尖晶石材料性能的影响

为了进一步提高方镁石-尖晶石质耐火材料的性能,在以电熔镁砂颗粒(粒度为3~1和≤1 mm)、电熔镁砂细粉(粒度≤0.088 mm)和烧结尖晶石颗粒(粒度≤1 mm)为主要原料的方镁石-尖晶石质耐火材料中,分别添加质量分数为0、2%、4%和6%的单斜氧化锆细粉(≤0.088 mm),经混练、成型、干燥后,分别在1 600和1 700℃保温3 h烧成,检测烧后试样的显气孔率、体积密度、常温抗折强度、常温耐压强度、抗热震性和加热永久线变化,并分析部分试样的物相组成和显微结构。研究表明:1)添加单斜氧化锆细粉会提高烧后试样的烧后收缩和致密度,降低试样的常温强度和弹性模量;当单斜氧化锆加入量为2%(w)时,试样的抗热震性最佳。2)随着烧成温度的提高,试样的烧后收缩和致密度均增大,常温强度变化不大。1 700℃烧成后,Zr O2除了以mZr O2形式存在外,还有少量t-Zr O2和Al0.1Zr0.9O1.95存在,增加了材料的直接结合程度。3)当单斜氧化锆细粉加入量为2%(w),烧成温度为1 700℃时,烧后试样的综合性能较优。     

电熔镁砂加入量对钢包用铝镁质透气砖性能的影响

为了实现钢包用透气砖的无铬化,以板状刚玉(6～3、3～1、≤1mm)为骨料,板状刚玉细粉(≤0.044mm)、α-Al2O3微粉(≤5μm,d50=2.01μm)、镁铝尖晶石细粉(≤0.044mm)、电熔镁砂细粉(≤0.044mm)为基质,以纯铝酸盐水泥为结合剂,将骨料和基质的质量比固定为70:30,通过研究电熔镁砂细粉加入量(其质量分数1％、2％、3％、4％、5％)对铝镁质透气砖性能的影响,研制了铝镁质透气砖,与铬刚玉质透气砖的性能进行了对比.结果表明:加入质量分数2％的电熔镁砂细粉,试样的力学性能提高,抗热震性增强;进一步增大电熔镁砂细粉的加入量,由于原位镁铝尖晶石的生成量过多,微裂纹发展成为破坏性裂纹,试样的强度急剧降低,体积密度下降,试样的加热永久线变化增大,抗热震性先增强后减小,高温抗折强度下降.通过铬刚玉质透气砖和铝镁质透气砖性能及现场试用情况的对比,认为铝镁质透气砖可代替铬刚玉质透气砖使用,实现透气砖的无铬化.     

镁质弥散型透气材料用镁砂原料的选择

为了选取适合制备镁质弥散型透气材料的镁砂原料,分别以4种不同镁砂(电熔镁砂、高纯镁砂、中档镁砂、普通烧结镁砂)、镁铝尖晶石和α-Al_2O_3为原料,经配料、成型、干燥和1 650℃保温3 h烧制成镁质弥散型透气材料。研究了4种不同镁砂原料对镁质弥散型透气材料致密度、透气度、强度等性能以及显微结构的影响。结果表明:以电熔镁砂和中档镁砂为原料的试样具有良好的透气性和强度,但热膨胀系数相对较高,试样的抗热震性差;以普通烧结镁砂为原料的试样热膨胀系数最低,且具有较好的抗热震性,但透气度和强度都相对较低;以高纯镁砂为原料的试样具有较高的常温强度和高温强度,透气性能最好,热膨胀系数较低,有利于提高材料的抗热震性。综合考虑镁质弥散型透气材料的各项性能,应选取高纯镁砂为原料。     

不同粒度锌铝尖晶石加入量对方镁石-锌铝尖晶石性能的影响

以高纯镁砂(5～0.074、≤0.074 mm)为主要原料，分别以烧结法合成的锌铝尖晶石颗粒(5～0.074 mm)和细粉(≤0.074 mm)取代相应粒度的高纯镁砂，制备了方镁石-锌铝尖晶石试样，分别研究了锌铝尖晶石颗粒(加入质量分数分别为10%、15%和20%)和细粉(加入质量分数分别为5%、10%和15%)的引入量对试样性能的影响，并与市售的铁铝尖晶石砖的性能作对比。结果表明：1)随锌铝尖晶石颗粒引入量的增加，试样的显气孔率增大，体积密度和常温耐压强度降低，抗热震性能稍有提高；2)随锌铝尖晶石细粉引入量的增加，试样的常温物理性能和抗热震性能均有提高；3)当锌铝尖晶石以10%(w)颗粒料或5%～10%(w)细粉料引入时，其抗侵蚀性能均优于目前水泥窑使用铁铝尖晶石砖的。综合来看，锌铝尖晶石以5%(w)细粉形式引入的试样性能最好。     

镁砂颗粒加入量对高纯铝镁浇注料性能的影响

为了降低刚玉-尖晶石浇注料的原料成本,以粒度8~5 mm的烧结镁砂等量取代刚玉浇注料中8~5 mm的板状刚玉,取代量(w)分别为0、10%、15%、20%、30%,经配料、混练、成型、干燥后,分别在1 000和1 500℃保温3 h热处理,检测干燥及热处理后试样的致密度、常温强度,热处理后试样的线变化率,干燥后试样的高温抗折强度和抗渣性能,并按最佳配方生产钢包座砖预制块进行了现场应用试验。结果表明:1)随着镁砂颗粒加入量的增加,烘干后试样的体积密度减小,显气孔率略有增大,强度变化不大且没有明显的规律;1 000和1 500℃保温3 h热处理后线变化率增大,体积密度减小,显气孔率增大,强度下降,高温抗折强度减小;抗渣侵蚀性和抗渣渗透性变差,但在镁砂颗粒加入量为10%(w)时并未明显下降。2)镁砂颗粒加入量为10%(w)的浇注料在工业应用试验中取得较满意的效果,并且每吨浇注料的原料成本下降约300元。     

钛酸钙加入量对MgO-CaO材料性能的影响

为了提高MgO-CaO砖在AOD炉中的使用寿命,以w(CaO)=20%的镁钙砂颗粒(粒度8~5、5~2、≤2 mm)和细粉(≤0.074 mm)为主要原料,石蜡为结合剂,添加w(CaTiO_3)=93%的钛酸钙细粉(≤0.074 mm,质量分数分别为0、2%、4%、6%、8%、10%、12%和14%),在液压机上以450 MPa压力压制成50 mm×55 mm的圆柱试样,在高温试验电炉中于1 500℃保温2 h烧成后,检测试样的显气孔率、体积密度、烧后线变化率、抗热震性能和抗渣性能。结果表明:随着钛酸钙细粉加入量的增加,试样的致密度、烧后线收缩率、常温耐压强度和抗热震性能等基本上都呈先增大后减小的变化趋势,拐点均在钛酸钙细粉加入量为8%(w)处;抗渣性能以钛酸钙加入质量分数为6%、8%的试样为最好。     

废镁质滑板再生钢包用铝镁碳下水口的研制和应用

为了合理利用废镁质滑板,并降低钢包下水口的生产成本,在高铝矾土熟料颗粒和细粉分别占65%和10%(w),电熔白刚玉粉占20%(w),石墨粉+α-Al2O3微粉+金属抗氧化剂占15%(w),外加4.5%(w)结合剂酚醛树脂的配方基础中,分别以不同量(总质量分数分别为30%、40%、55%)的废镁质滑板料(粒度为3~1、≤1、≤0.088 mm)等量取代同粒度的高铝矾土和电熔白刚玉粉,经混练、成型、烘干制备了4种钢包用铝镁碳下水口试样,并对比研究了试样经180℃固化后和1 500℃埋焦炭热处理后的体积密度、显气孔率、常温抗折强度、常温耐压强度、抗热震性能。结果表明:引入废滑板料后,试样经1 500℃热处理后的体积密度和显气孔率变化不大,常温强度明显降低,加热永久线变化明显增大,抗热震性能有所降低。按加入55%(w)废镁质滑板料的配方生产的铝镁碳钢包下水口,在钢厂的120 t和60 t钢包上正常使用2炉后,平均每炉扩孔1.5~3 mm,达到了钢厂的使用要求。     

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。     

不同造孔剂对方镁石-镁橄榄石隔热材料性能的影响

为了利用辽宁地区丰富的镁资源制备方镁石-镁橄榄石质隔热材料,以高纯镁砂(≤3 mm)、镁橄榄石(≤1 mm)、SiO_2粉(≤0.044 mm)为主要原料,在以菱镁矿粉(≤0.074 mm)为主要造孔剂的基础上,分别添加石墨(≤0.149 mm)、炭黑(≤0.044 mm)、聚苯乙烯球(1 mm)、聚丙烯塑料颗粒(1 mm)和木屑(1~2 mm)作为造孔剂,以亚硫酸纸浆废液作为结合剂,在2 MPa压力下压制成型,在110℃保温24 h干燥后,在1 550℃保温3 h烧成,然后检测烧后试样的显气孔率、体积密度、烧后线变化率、常温耐压强度和常温抗折强度,并分析典型试样的物相组成和显微结构。结果表明:1)添加上述造孔剂后,烧后试样的显气孔率增大,体积密度、常温耐压强度和常温抗折强度均减小;试样烧成后均发生收缩,其中,添加石墨的试样的收缩率最小(0.26%),添加木屑的试样的收缩率最大(1.47%);综合比较,添加炭黑的试样的综合性能最优。2)烧后试样的主晶相为方镁石、镁橄榄石及少量的钙镁橄榄石。3)添加粒径较大(1 mm)的聚丙烯塑料颗粒的试样烧后产生了较大的气孔,并且气孔分布不均均;添加炭黑的试样在显气孔率增大的同时仍具有较高的强度。     

α-Al2O3微粉加入量对镁铬材料性能的影响

为了提高RH精炼炉用镁铬质耐火材料的使用寿命,以质量分数为80%的电熔镁铬砂(粒度为3~1、≤1、≤0.088 mm)和20%的印度铬矿砂(粒度为≤1和≤0.074 mm)为基础配方,分别用质量分数为2%、4%、6%的活性α-Al2O3微粉(d90=5.376μm)等量取代电熔镁铬砂细粉,外加4%质量分数的亚硫酸纸浆废液为结合剂,经混练、成型、干燥后,分别经1 500、1 600、1 650、1 700和1 750℃热处理,然后检测试样的常温抗折强度、常温耐压强度、烧后永久线变化率、显气孔率、体积密度、高温抗折强度和抗渣性能。结果表明:1)加入α-Al2O3微粉能明显提高试样的常温抗折强度;2)随着α-Al2O3微粉加入量(w)从4%增加到6%,试样的高温抗折强度增加;3)加入6%(w)α-Al2O3微粉可以降低试样的显气孔率,提高其致密度,进而提高试样的综合性能。