攀钢高炉钛渣对出铁沟用耐火骨料侵蚀的相图热力学模拟分析

选取高炉出铁沟耐火材料常用的5种骨料(分别为棕刚玉、电熔刚玉、亚白刚玉、富铝尖晶石和特级矾土,粒度均为5～10 mm)和攀钢高炉钛渣(w(TiO2)=26%)作为研究对象,通过相图热力学计算和静态坩埚侵蚀试验对比研究,探讨了攀钢高炉钛渣条件下出铁沟耐火骨料的选择.热力学计算表明,电熔刚玉具有良好的抗钛渣侵蚀能力,而特级矾土骨料被侵蚀后形成的新渣相黏度高,有利于阻止渣对耐火材料的进一步渗透;而静态坩埚试验结果难以反映和判断材料高温下侵蚀的反应过程.因此,相图热力学计算技术可作为分析耐火材料侵蚀情况的可靠方法和手段.     

红柱石——一种优异的抗钠蒸气侵蚀的耐火原料

钠蒸气对氧化铝耐火材料的化学侵蚀尚未了解。为了更好地理解了这种侵蚀,进行试验室测试以模拟钠蒸气对各种原料和耐火材料的侵蚀。钠蒸气对氧化铝原料的侵蚀主要是富Na2O液相的溶解-沉淀过程。气态侵蚀取决于氧化铝原料的显微结构和相分布。黏土和红柱石易受钠蒸气侵蚀。尽管有初始高硅玻璃相,由于大部分玻璃相分布在莫来石复合结晶相的毛细管网中,莫来石化红柱石具有优异的抗侵蚀性,接近单晶电熔莫来石。因此,高铝耐火材料基质采用莫来石化红柱石颗粒,其在钠蒸气侵蚀时阻碍了液相形成,这些试验结果与热力学计算一致。     

高钛金属化球团熔分用电炉炉衬材质探讨

针对攀钢高钛金属化球团熔分用电炉的工况条件,选择炭砖及七种含碳耐火材料作为研究对象,借助热力学计算和动态抗渣试验探讨应用这些材料的可行性.结果表明,在不考虑氧化的前提下镁质或铝质耐火材料中引入高含量C和SiC组分有利于提高其抗熔分渣侵蚀能力;综合考虑认为,引入高SiC含量的镁碳化硅碳材料或铝碳化硅碳材料是高钛金属化球团熔分用电炉炉衬的最佳候选.     

MgO-ZrO2材料的抗侵蚀性能研究

研究了氧化锆和锆英石对镁质耐火材料抗渣性的影响.结果表明在氧化锆的加入量未达到某一临界值以前,镁质耐火材料的抗侵蚀性没有明显提高,因为加入的氧化锆量不足以形成阻挡渣渗透和侵蚀的二氧化锆富集层或锆酸钙富集层;当氧化锆的加入量超过一定量以后,镁质耐火材料的抗侵蚀性显著提高.锆英石的加入对提高镁质耐火材料抗侵蚀性的作用不明显加入量少时,渣渗透较严重;加入量多时,渣的渗透虽有所抑制,但渣蚀明显加剧.     

电炉钛渣对不同耐火材料侵蚀的热力学计算

为了探讨某厂电炉钛渣条件下耐火材料的选择,选取常用刚玉浇注料、烧成镁砖、Si C浇注料和镁碳砖4种耐火材料,以及某厂w(Ti O2)=78%的电炉钛渣为研究对象,通过Fact Sage进行热力学计算钛渣对4种耐火材料的侵蚀,并进行实际侵蚀试验。结果表明:Si C浇注料与钛渣能形成高熔点的Ti C,阻止耐火材料进一步渗透,具有良好的抗钛渣侵蚀能力;烧成镁砖和镁碳砖被侵蚀最终也是要被钛渣侵蚀掉;刚玉骨料被侵蚀后形成的新液相渣相,很容易被侵蚀;4种耐火材料对钛渣抗侵蚀作用由好到坏的顺序是:Si C浇注料镁碳砖烧成镁砖刚玉浇注料。     

不同条件下白云石耐火材料抗侵蚀性的研究

采用真空感应炉法与静态坩埚法,分别研究了烧成白云石耐火材料在碱度为0.6、1.1、1.5和1.8的CaO-SiO2渣与Al2O3含量为37.98%的CaO-Al2O3渣中的抗侵蚀性。真空感应炉浸棒法的试验条件是真空度5kPa、1650℃保温25min;静态坩埚法的试验条件为空气气氛下于1650℃保温60min。对侵蚀后的试样进行观察与测量,并用SEM与EDAX分析了试样的断面形貌和化学组成变化。结果表明,在静态坩埚法抗渣试验条件下,在CaO-SiO2渣中,随着熔渣碱度的升高,试样与熔渣生成高熔点的C2S保护层,阻挡了熔渣的侵蚀,表现出较好的抗侵蚀性。在真空感应炉浸渍试样的试验中,在CaO-SiO2渣中,随着熔渣碱度的升高,试样抗侵蚀性呈现出先增强后减弱的趋势;在CaO-Al2O3渣中,试样侵蚀后形成低熔点的C12A7,试样的抗侵蚀性很差。     

不同碱度渣对刚玉-尖晶石浇注料的侵蚀行为研究

浇注料的抗渣侵蚀性能与钢渣的碱度密切相关。以烧结刚玉、缺陷尖晶石微粉、活性α-Al₂O₃微粉、电熔镁砂细粉和铝酸钙水泥(Secar71)为主要原料,制备了刚玉-尖晶石浇注料,采用静态坩埚法于1 600℃保温3 h进行抗渣试验,并用热力学模拟计算了液相量和液相组成,研究了刚玉-尖晶石浇注料对3种不同碱度渣(1.6、2.3和7.6)的抗渣侵蚀性能。结果表明：刚玉-尖晶石浇注料在高碱度渣中溶解能力有限,在熔渣-耐火材料界面极易形成尖晶石固溶体和六铝酸钙等高熔点物相,形成致密层阻挡熔渣渗透和侵蚀。而其在低碱度渣中溶解度较高,在浇注料-熔渣达到较高反应程度时,才开始形成尖晶石固溶体和六铝酸钙等高温相,无法形成有效的致密层阻止熔渣对浇注料的侵蚀和渗透。因此,刚玉-尖晶石浇注料对高碱度渣抗渣侵蚀能力较强,对低碱度渣抗渣侵蚀能力较弱。     

尖晶石包覆骨料对镁铝质耐火材料抗热震性和抗水泥熟料侵蚀的影响

由于周期性水泥熟料回转以及进出料,水泥回转窑用耐火材料需要兼顾优异的耐火度、热震稳定性和耐侵蚀性。本研究通过将尖晶石细粉包裹于镁砂骨料表面,制备出含包覆结构骨料的方镁石–镁铝尖晶石耐火材料,并采用三点弯曲测试结合数字图像相关以及声发射技术表征其断裂行为,以及采用静态抗渣法表征其抗侵蚀性能。结果表明：通过改变尖晶石分布,形成包覆结构复合骨料,降低了氧化铝含量,尖晶石相达到更为均匀且广泛的分散。与氧化铝含量(质量分数)为10%的市售预合成尖晶石骨料耐火材料相比,采用尖晶石包覆骨料的方镁石–尖晶石耐火材料(Al₂O₃含量为5%)在保证材料抗热震性能的同时,提升了力学强度、热震稳定性能以及抗侵蚀能力。     

含锆耐火材料的热力学

综述了最近国外学者对锆英石、AZS系耐火材料的有关的热力学计算,列入了作者本人所作的一些计算,并阐明这些热力学计算在验证试验和指导生产上的意义。     

浸入式水口渣线ZrO2-C材料的侵蚀机制

通过观察损毁样品的侵蚀和渗透情况,研究浇铸TRIP钢时保护渣对ZrO2-C渣线材料的侵蚀机制。ZrO2及其稳定剂CaO的侵蚀溶解是渣线材料侵蚀的决定因素。氧化是石墨损毁的主要方式,石墨在钢水里的溶解对其损毁不起重要作用。ZrO2溶解量和石墨氧化量的比值随着热面到钢水垂直距离的减少而减少。然而,与其他炼钢用碳结合耐火材料不同,在本研究的特殊情况下,石墨被保护渣浸润,它仍然充当耐火成分,但仅部分作为抗渣渗透剂。渣渗透后,ZrO2开始被侵蚀,降低了抗渣侵蚀性,然而渣中成分的气相传输可能导致CaO在未渗透区域脱溶。     

镁铬耐火材料在真空条件下的抗渣性

采用真空感应炉抗渣法,研究了半再结合镁铬耐火材料在碱度分别为0.6、1.1、1.5和1.8的CaO-SiO2渣与Al2O3含量为37.98%的CaO-Al2O3渣中的抗侵蚀性,试验条件是真空度5kPa、1650℃保温25min。对侵蚀后的试样进行观察与测量,并用SEM与EDAX分析了试样的断面形貌和化学组成变化。结果发现:在CaO-SiO2渣中,随着炉渣碱度的升高,镁铬试样中的尖晶石更易于受到熔渣的侵蚀,并且尖晶石中的Cr2O3、Fe2O3被CO与钢水中的C还原为金属态的铬铁合金,试样的直接结合被破坏,侵蚀量变大。在CaO-Al2O3渣中,镁铬试样在边界层生成致密的MA尖晶石,抑制了熔渣的进一步侵蚀和Cr2O3、Fe2O3的还原,显示出较好的抗侵蚀性。     

协同处置城市生活垃圾对水泥窑用耐火材料的侵蚀

为了合理选配水泥窑协同处置垃圾生产线用耐火材料,采用静态坩埚法并借助SEM研究了焚烧城市生活垃圾对水泥窑用耐碱砖、抗剥落高铝砖的侵蚀。结果表明:焚烧城市生活垃圾对水泥窑用耐火材料的侵蚀机制主要为渣渗透和渣侵蚀,焚烧垃圾时产生的含碱、硫、氯等的高温气体和耐火材料发生发应,生成了低熔点的硫酸盐、氯盐以及复合盐,使耐火材料产生反应变质,而反应变质层结构疏松,在热应力的作用下易造成剥落。因此,协同处置垃圾的水泥窑用耐火材料的选配应考虑到材料的抗侵蚀性和抗剥落性等因素,建议分解炉选用抗剥落高铝砖和抗结皮Si C浇注料,而预热器选用高强耐碱砖和高强耐碱浇注料。     

有色金属火法冶炼用耐火材料及其发展动向

根据近些年来有色重金属与轻金属火法冶炼工艺技术的发展,从有色重金属与轻金属火法冶炼条件的特点分析与阐述了所用耐火材料发展的动向,着重介绍了有色金属冶炼炉如:闪速炉、澳斯麦特炉、艾萨炉、诺兰达炉、转炉、连续炼铜炉、氧气底吹熔池直接炼铅炉(QSL炉)、铅锌密闭鼓风炉(ISP炉)、粗锌精馏炉、锌浸出渣挥发回转窑、碱石灰法回转窑、焙烧炉、铝电解槽、铝熔化炉以及硅热还原法制原镁等窑炉关键部位所用的耐火材料。另外,为了给上述冶炼炉的关键部位选择合适的耐火材料,还对一些耐火材料组元的抗FeO-SiO2渣侵蚀,抗炉渣与锍的渗透以及在炉衬工作面形成保护层等方面进行了分析与论述。此外,化学热力学计算与现场试验结果表明,含碳耐火材料不适宜用在重有色金属冶炼炉。还介绍了不同品种的镁铬耐火材料与碳化硅质耐火材料以及Al2O3-Cr2O3-尖晶石材料,并对含Cr2O3耐火材料存在的问题与解决途径做了分析与建议。     

ZrO2-C质耐火材料抗侵蚀性的研究现状

由于ZrO2-C质耐火材料具有优异的抗侵蚀性,因此它被广泛应用于连铸用浸入式水口渣线部位以及塞棒的棒头部位。本文介绍了ZrO2-C质耐火材料的主要原料,阐述了ZrO2-C质耐火材料的蚀损机理以及改进抗侵蚀性的措施。     

RH真空炉衬用无铬耐火材料抗渣性能的研究

对镁锆质、镁尖晶石质、镁尖晶石钛质和镁尖晶石锆质4种典型的无铬耐火材料的抗渣侵蚀性能进行了研究,并与RH真空炉下部槽用镁铬砖进行了对比。结果表明:炉渣对耐火材料的侵蚀主要是通过炉渣中铁氧化物、CaO、SiO2和MnO向材料内部扩散而产生的侵蚀反应造成的。镁锆质材料中的ZrO2吸收炉渣中的CaO生成高耐火性能的CaO.ZrO,使镁锆材料较其他3种MgO基无铬耐火材料具有更优良的抗炉渣侵蚀性。     

热力学计算研究浮法玻璃的生产工艺过程

浮法玻璃是最重要的玻璃产品,产量大,生产过程涉及的因素众多.本文简述用化学热力学计算分析的方法来研究复杂实际浮法玻璃体系的相转变机理和生产过程,讨论生产的各个阶段和相关的问题,包括:作为研究工具的化学热力学计算分析平台MTDATA和相应数据库及数据测量的介绍;列为各个阶段的硅酸盐反应,玻璃结构的形成,澄清、均化机理,气泡的产生、转化、平衡的规律,耐火材料侵蚀等以及热力学研究在浮法玻璃研发中的现状和问题.     

澳斯麦特炉用镁铬和铝铬砖抗侵蚀性能对比

为延长澳斯麦特炉炉衬用耐火材料的服役寿命,对其所用镁铬和铝铬质耐火材料的主要损毁机理进行了分析.通过对现役镁铬和铝铬质砖进行物理化学性能检测,结合热力学模拟,对比了镁铬和铝铬质耐火材料抗热应力破坏,抗Cu/Cu2 S和FeO/SiO2渣的渗透侵蚀能力.研究表明:镁铬和铝铬质耐火材料均有较高的常温及高温强度,抗机械冲刷性能良好;镁铬质耐火材料抗Cu/Cu2 S侵蚀性能要优于铝铬系耐火材料,但抗FeO/SiO2渣的性能相比较差.铝铬砖可以替代镁铬砖在澳斯麦特炉上应用,并取得良好的使用效果.     

预测Al2O3-MgO浇注料化学侵蚀的热力学模拟模型

通过热力学计算的方法评价了两种Al2O3-MgO浇注料(包含水合氧化铝或铝酸钙水泥两种不同结合剂)的化学侵蚀。根据后面的工艺提出了两种不同的模拟模型:(1)将浇注料基质和浇注料骨料先后分别与工业碱熔渣接触;(2)浇注料的全部化学组成直接与熔渣反应。将理论结果进一步与坩埚侵蚀试验中采集的实验数据进行对比。对浇注料整体组成的热力学评价可以准确地确定相转变,但是一种对基质组成和骨料颗粒的两步分析方法可能是评价结合剂对两种Al2O3-MgO耐火材料侵蚀性能影响的最好选择。     

煤焦浆气化炉用耐火材料的选择

采用回转抗渣法进行氧化锆砖、高纯刚玉砖、铬刚玉砖、86高铬砖和90高铬砖等不同材质耐火材料抗石油焦渣侵蚀能力的对比试验,并采用扫描电镜和X衍射等分析方法对侵蚀试验砖的显微结构进行了观察与分析,研究了不同材质耐火材料抗石油焦渣侵蚀能力的差异.结果显示:90高铬砖抗石油焦渣侵蚀能力最好,试验前后厚度几乎无变化;氧化锆砖最差,侵蚀厚度达14 mm;不同材质耐火材料抗侵蚀性能优劣的顺序为:90铬砖>85铬砖>铬刚玉砖>刚玉砖>氧化锆砖.     

高炉喷补料静态抗渣实验研究

通过静态抗渣法研究了影响高炉喷补料抗渣性的各种因素 ,同时结合微观分析 ,得出了渣侵蚀机理。结果表明 :炉渣FeO含量越高 ,对喷补料的侵蚀性越强 ;喷补料中含有适量的SiC能大大提高其抗渣能力 ;侵蚀层前沿网状结构的存在是SiC改进喷补料抗渣能力的主要原因。