方镁石–铁铝尖晶石材料与水泥熟料间的作用行为

方镁石–铁铝尖晶石耐火材料在水泥回转窑烧成带取得良好使用效果,这与其高温下同水泥熟料之间的反应行为密不可分。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪与Factsage模拟等手段研究了镁砂和铁铝尖晶石颗粒以及方镁石–铁铝尖晶石砖高温下与水泥熟料的作用行为。结果表明：镁砂具有优异的抗水泥熟料侵蚀性能,铁铝尖晶石与水泥熟料高温反应生成大量高温液相,并逐渐被蚕蚀。对于方镁石–铁铝尖晶石砖,方镁石物相和铁铝尖晶石颗粒高温下抵抗水泥熟料侵蚀表现出协同作用。以方镁石为主晶相的基质与水泥物料反应生成高熔点物相,在晶界相内形成骨架结构,提高了晶界相的高温粘度,促进了水泥熟料与耐火材料的结合。同时,铁铝尖晶石与方镁石之间的离子交换促进了铁铝尖晶石颗粒与方镁石基质的结合,抑制了高温下与水泥物料反应时长石类低熔点相的产生,提高了铁铝尖晶石的高温稳定性,有利于该类耐火砖在烧成带使用时窑皮的稳定。     

镁铬耐火材料抗热震性的评估

测试了11种从市场上购买的镁铬耐火材料的基本性能,并测定了20℃、950℃和1 400℃下的抗折强度,950℃和1 400℃下的线性热膨胀系数,通过静态方法测定了杨氏模量及950℃下的断裂功。计算了抗热震性Rst和R4值及相关的抗热震性（TSR）。通过静态或动态法测得的杨氏模量值,Rst标准都是预测TSR的有效方法。在20℃和950℃下通过不同方法测定了杨氏模量并进行比较,结果证实,杨氏模量与温度有关。     

堇青石对镁铝尖晶石质耐火材料抗热震性能的影响

镁铝尖晶石堇青石复合耐火材料是以各种级配的镁铝尖晶石和1 ～Omm的堇青石为骨料,0.088 mm镁铝尖晶石和二氧化硅微粉为基质,加入硅溶胶结合剂制成的烧结耐火材料.所获得的材料经过1200℃烧结具有优良抗热震性以及满足要求的其他性能,随着堇青石掺量的增加,材料的抗折强度降低,抗热震性增强.     

水泥熟料及碱盐对方镁石-镁铝尖晶石砖的侵蚀行为

对以电熔镁砂、电熔镁铝尖晶石为原料制备的方镁石-镁铝尖晶石砖进行了不同温度的抗侵蚀试验,研究了水泥熟料及碱盐(K2SO4、KCl)对方镁石-镁铝尖晶石砖的化学组成、矿物组成及显微结构的影响,从而研究其对方镁石-镁铝尖晶石砖的侵蚀行为。结果表明:1)水泥熟料对方镁石-镁铝尖晶石砖的侵蚀过程主要是向砖内渗透,侵蚀砖中方镁石及基质M2S生成低熔物CMS而使M2S、方镁石不断溶解,使砖形成致密的变质层,温度越高,渗透和侵蚀作用越剧烈。2)碱盐通过对砖的液相渗透和气相扩散,在砖中与杂质发生化学反应,生成新的气体并挥发,使砖的表层因碱盐的化学侵蚀而疏松,深层因残碱的沉积而致密。3)实际使用中,碱盐在高温层侵蚀砖中的方镁石及结合相而使高温层疏松,使水泥熟料大量渗透和侵蚀而形成致密的变质层;碱盐在低温层的析晶、沉积,使致密的变质层变厚。而致密且较厚的变质层在温度波动时将导致方镁石-镁铝尖晶石产生严重的结构剥落。     

富铝尖晶石对镁质耐火材料抗侵蚀性的影响

研究了富铝尖晶石对镁质耐火材料抗钢渣与抗钙处理钢侵蚀性的影响。结果表明 :随着富铝尖晶石加入量的增加 ,镁质耐火材料的抗钙处理钢和钢渣熔蚀性逐渐减弱 ,而抗钢渣渗透性逐渐增强 ;纯镁质和镁尖晶石质耐火材料在抗钢渣与抗钙处理钢侵蚀方面远远优于铝锆碳质材料     

Cr_2O_3对方镁石－尖晶石耐火材料抗渣性的影响

采用电熔镁砂及预合成电熔ＭＡ砂为原料，在高温下烧成方镁石－尖晶石试样，当加入少量铬矿时可提高其热震稳定性及抗渣性。用坩埚法作富ＣａＯ转炉渣对方镁石－尖晶石系耐火材料的侵蚀试验后，采用ＸＲＤ、ＳＥＭ、ＥＤＡＸ、岩相分析等方法分析Ｃｒ_２Ｏ_３对方镁石－尖晶石耐火材料抗渣性的影响。     

微孔镁尖晶石碳耐火材料的抗渣性能研究

以方镁石-尖晶石微孔陶瓷、电熔镁砂为骨料,以电熔镁砂细粉、鳞片石墨、金属铝粉为基质材料,以酚醛树脂为结合剂制备了含微孔陶瓷骨料的镁尖晶石碳试样.采用感应炉浸渍法对试样进行了抗渣试验,并对渣蚀后的试样进行了SEM和EDAX分析.结果发现:熔渣和熔钢冲刷是损毁的主要原因,熔损并不显著.显微结构分析表明,在侵蚀层和原质层之间可以发现MgO致密层的形成,MgO致密层的形成可抑制渣对试样进一步的侵蚀和渗透.渣对MSO颗粒的侵蚀主要是FeO和MnO等在方镁石中的固溶,导致MgO颗粒出现结构剥落;方镁石-尖晶石微孔陶瓷骨料的蚀损主要是尖晶石被渣中的CaO和SiO2所侵蚀,而渣对微孔骨料渗透并不严重.     

FeAl_2O_4对方镁石-铁铝尖晶石质耐火材料性能的影响

以高纯镁砂(5~2、≤2和≤0.088 mm)、电熔铁铝尖晶石(3~1和≤0.088 mm)为原料,亚硫酸纸浆废液为结合剂,配料混练后机压成型为36 mm×36 mm及25 mm×25 mm×140 mm的试样,经110℃24 h烘干,然后于1 650℃3 h热处理。采用热膨胀仪、弹性模量仪、SEM等对试样进行了分析研究,分别研究了FeAl2O4粒度(3~1或≤0.088 mm)及加入量(质量分数为0、2%、4%、6%、8%、10%、12%)对方镁石-铁铝尖晶石质耐火材料性能的影响。结果表明:随着FeAl2O4添加量的增加,试样的常温强度、线膨胀系数、弹性模量降低。FeAl2O4以细粉形式加入时,试样的常温强度、弹性模量比以颗粒形式加入的要大;加入约4%(w)FeAl2O4就能明显改善镁质制品的抗热震性,其抗热震提高的机制以微裂纹增韧为主;固定尖晶石加入量为8%(w),尖晶石以细粉形式加入时,试样中FeAl2O4可完全反应为(Mg,Fe)Al2O4,以颗粒形式加入时,仅会在颗粒周围生成少量(Mg,Fe)Al2O4。     

铝锆质骨料的显微结构对耐火材料的耐热震性的影响

为提高耐火材料的耐热震性，进行了添加铝锆颗粒的试验。由于铝锆颗粒内部的显微结构的不同，因此对耐热震性的影响也不同。在耐火材料中添加了氧化铝初晶细小、氧化铝和二氧化锆的共晶部分呈镶嵌状组织的颗粒一，由于这种颗粒自身不容易破裂，因此能提高耐火材料的耐热震性。     

含ZrO_2添加剂对方镁石-尖晶石耐火材料抗渣性能的影响

采用电熔镁砂、电熔镁铝尖晶石为主要原料,用坩埚法研究了三种含ＺｒＯ２ 添加剂对方镁石－ 尖晶石耐火材料抗渣性能的影响。结果表明：引入的ＺｒＯ２ 能有效吸收渣中的ＣａＯ,形成高熔点的ＣａＺｒＯ３ 固相堵塞在气孔中,阻止了炉渣的进一步渗透,又有效地降低了ＣａＯ 对尖晶石的分解作用及ＣａＯ、ＳｉＯ２ 等对主晶相方镁石的侵蚀作用;同时,ＺｒＯ２ 的引入能促进烧结,提高高温固相直接结合率,对提高抗渣性也有着十分重要的意义。     

Cr_2O_3对矾土－尖晶石耐火材料抗渣性的影响

以高铝矾土及预合成电熔ＭＡ砂为原料，制各了矾土－尖晶石耐火材料。对其加入铬精矿后的抗渣性进行了试验。结果表明，少量铬精矿的加入能形成尖晶石固溶体，提高制品的抗渣性能。     

刚玉骨料种类与粒度对刚玉-莫来石材料抗热震性的影响

以莫来石和电熔白刚玉或板状刚玉为骨料,氧化铝粉、氧化硅粉、红柱石粉为基质料,纸浆为结合剂,同时以≤0.15 mm(100目)的刚玉细骨料取代较粗(1～0.15 mm或0.5～0.15 mm)的刚玉骨料,制备了2个系列、不同粒度级配的刚玉-莫来石试样,并分别以抗折强度保持率和弹性模量保持率为评价指标,研究了刚玉骨料种类和粒度对刚玉-莫来石材料性能的影响。结果表明:1)分别以白刚玉和板状刚玉为骨料时,刚玉-莫来石材料热震后的弹性模量保持率与抗折强度保持率并不完全一致;2)以≤0.15 mm骨料代替较粗骨料,虽能提高材料强度,但可能会降低其抗热震性能。分析认为:刚玉-莫来石材料抗临界危险裂纹扩展能力与材料热震强度保持率一致,相对于弹性模量保持率,以强度保持率作为此类材料抗热震性的评价标准更为合适;由于板状刚玉骨料周围残余应力的存在,热震实验后以板状刚玉为骨料的刚玉-莫来石材料具有更高的抗折强度保持率。     

添加ZrO2对镁尖晶石耐火材料的性能及微观结构的影响

研究了加入未经稳定化处理的ZrO2对镁尖晶石耐火材料的性能和微观结构的影响。向镁尖晶石耐火材料配料中加入2%～8%ZrO2制备试样,成型的试样于1740℃在隧道窑中烧成,测定了其物理性能和热机械性能。试验结果表明,向配料中加入5%未经稳定化处理的ZrO2,可降低其开口气孔率及提高机械强度。由于形成立方晶系ZrO2结构,有助于改善耐火材料的抗热震性、热机械性能和抗侵蚀性。     

添加ZrO_2提高镁尖晶石复合耐火材料的机械性能和抗热震性

研究了添加ZrO2对镁尖晶石耐火材料的机械性能和抗热震性及微观结构特征的影响。镁尖晶石中加入ZrO2可以使其机械性能、Rst值和抗热震效果提高约1.5倍。提高镁尖晶石ZrO2复合耐火材料的机械性能和抗热震性的基本参数确定如下：（1）互连的微裂纹扩展距离短;（2）微裂纹遇到气孔或ZrO2颗粒会终止或发生偏转;（3）断裂面上同时出现大量晶间裂纹和一些穿晶裂纹;（4）加入ZrO2后,堆密度增加;（5）MgO粒度锐减。热机械性能的提高证明了镁尖晶石ZrO2复合耐火材料在高温条件下强度损失低、抗热震性好、在工业应用中使用寿命更长。     

基质组成对MgO-尖晶石浇注料抗渣性能的影响

采用静态坩埚法研究了添加不同组成尖晶石的ＭｇＯ－ 尖晶石浇注料基质组成与抗渣性能的关系。实验结果表明：随着基质中Ａｌ２Ｏ３ 含量增加,浇注料抗渣侵蚀能力减弱,而抗渣渗透能力增强。在基质中ＳｉＯ２ 含量固定在１０ ％ 的情况下,基质中Ａｌ２Ｏ３ 含量在３０ ％ ～５０ ％ 时浇注料抗渣侵蚀性能较好;Ａｌ２Ｏ３ 含量超过５０ ％ 时,侵蚀速率急剧增加两倍以上。不同组成尖晶石对浇注料抗渣侵蚀性能没有明显影响,但含富铝尖晶石的浇注料具有较好的抗渣渗透性能。     

尖晶石对刚玉尖晶石质浇注料性能的影响

以烧结刚玉、活性氧化铝微粉、铝镁尖晶石、纯铝酸钙水泥为主要原料制备了刚玉尖晶石质浇注料,研究了添加不同粒度的尖晶石对刚玉尖晶石质浇注料流变性能、烧后永久线变化率、抗折强度、抗热震和抗渣侵蚀性等性能的影响.结果 表明,加入的尖晶石粒度越小,越有利于改善浇注料流变性,越有利于提高材料的烧结性能,降低材料的膨胀幅度,提高材料的强度.加入细小的甚至是微米级的尖晶石颗粒分散在基质中,隔离了材料中低融物相,提高了材料的抗渣侵蚀性能和抗热震性能.浇注料在钢包上的使用结果也表明,加入超细颗粒尖晶石有利于提高其使用寿命.     

ZrSiO_4和TiO_2对铝硅系耐火材料抗热震性的影响

研究了ArSiO4（锆英石）、TiO2（铁白粉）加入物对铝硅系耐火材料抗热震性的影响及其作用机理。认为ZrSiO4、TiO2提高材料抗热震性的机理在于微裂纹增韧以及第二相（钛酸铝）降低了材料的热膨胀系数。     

MgO和ZrO2添加剂对镁铬质耐火材料性能的影响

利用脆性铬矿和不同活性的氧化镁，并加入ZrO2作为添加剂制得镁铬骨料。利用烧结镁砂、轻烧镁砂和铬矿按照两种配方制得镁铬质耐火材料。含有烧结镁砂和脆性铬矿的配料（SMC）在振动磨中磨8h，而轻烧镁砂则直接加入到在振动磨中磨过的铬矿中（CMC），而后在流化床混合器中混合。在配料中加入1-5％的ZrO2作为添加剂。分别在1700℃和1750℃下烧成并保温2h。用骨料的致密程度、高温抗折强度和微观结构来对骨料进行评价。结果发现，镁砂的活性对试样的性能影响很大。低活性烧结镁砂的引入提高了骨料的性能。对于镁铬质耐火材料来说，ZrO2是一种优良的助烧剂。     

结合剂种类对刚玉-尖晶石浇注料抗镍基高温合金侵蚀性能的影响

为扩展刚玉-尖晶石材料在高温合金冶炼方面的应用,以电熔白刚玉(粒度为5～3、3～1、≤1和≤0.074 mm)和烧结尖晶石(粒度≤1、≤0.044 mm)为主要原料,活性α-Al₂O₃微粉为烧结助剂,分别以Secar 71水泥、ρ-Al₂O₃微粉和磷酸镁水泥作为结合剂,制备了刚玉-尖晶石条形试样和坩埚试样,探究了不同结合剂对刚玉-尖晶石质浇注料常规性能和抗镍基高温合金侵蚀性能的影响。结果表明：1)3种结合剂中,采用Secar 71水泥作为结合剂的条形试样常规性能较好,1 600℃烧后线收缩率最低,抗侵蚀试验后坩埚试样宏观侵蚀渗透面积最小,微观渗透深度最浅,抗镍基高温合金侵蚀性能最好。2)镍基高温合金中的Cr渗透进入坩埚内部较浅,Nb、Ti渗透明显比Cr更深,而主成分Ni、Fe几乎没有渗透进入坩埚试样内部。