结合剂对Al2O3-SiC—C质铁沟浇注料性能的影响

研究了铝酸钙水泥、铝酸钙水泥/SiO2微粉、α-Al2O3微粉以及α-Al2O3微粉/SiO2微粉4种结合剂对Al2O3-SiC-C质浇注料性能的影响.结果表明,加入α-Al2O3微粉结合剂的材料性能最好,可以获得性能良好的铁沟浇注料.     

结合系统对刚玉质浇注料显微结构及性能的影响

以板状刚玉骨料和细粉为主要原料,分别以硅微粉、Al2O3-SiO2凝胶粉和铝酸钙水泥为结合剂,制备了3组不同结合系统的刚玉质浇注料,研究了浇注料经不同温度热处理后的物相变化及物理性能,采用X射线衍射及扫描电镜技术研究了其相组成和显微结构特征.结果表明,以硅微粉为结合剂的浇注料在1100℃时有莫来石晶核析出;继续升温,莫来石长大并出现液相.以凝胶粉为结合剂的浇注料在1100℃时出现方石英,不利于莫来石的生成.以铝酸钙水泥为结合剂的浇注料经1500℃处理后,水泥矿物转化为六铝酸钙(CaO·6Al2O3,CA6)相,这种呈片状的CA6相在基质结构内部交叉穿插,有利于提高浇注料的高温抗折强度和抗热震性能.     

高铝浇注料高温耐磨性影响因素的研究

利用新研制的高温耐磨实验设备,以高铝浇注料为原料,研究了水泥加入量(3%、6%、9%)、热处理温度(600、1 000、1 200 ℃)和临界粒度(5、8、15 mm)对材料高温耐磨性的影响.结果表明,随着水泥含量的增加,试样的磨损体积在常温和1 000 ℃下逐渐减小,1 200 ℃时略有增大.采用ρ-Al2O3微粉代替铝酸钙水泥作结合剂,两者的耐磨性在各试验温度下差别不大. 试样经不同温度热处理后,其磨损量随着试验温度的变化趋势是相似的,即磨损量随着试验温度的升高而降低;经600、1 000 ℃处理后的试样,各试验温度下其磨损量均较小,但经1 200 ℃处理后的试样,其磨损量稍大一些.温度为1 000 ℃时,浇注料的磨损量随着临界粒度的增大而降低;1 200 ℃时,浇注料磨损量随着临界粒度的增大变化不大.     

基质组成对低水泥浇注料荷重软化温度的影响

研究了基质组成对低水泥浇注料高温荷重软化温度的影响.结果表明,用铝-80铝酸钙水泥代替铝-70铝酸钙水泥可显著提高荷重软化温度;伴随α -Al2O3加入量增加,荷重软化温度提高;蓝晶石加入d和2d时能提高0.6% 变形温度,超过2d时却有降低作用.4%变形温度随着蓝晶石加入量的增加而提高.     

基质组成对MgO-Al2O3质浇注料性能的影响

研究基质组成对MgO-Al2O3质浇注料热震稳定性和抗渣性能的影响.结果表明,随着α-Al2O3含量的增加,MgO-Al2O3质浇注料1600℃×3 h抗折强度逐渐降低,α-Al2O3质量分数大于15%后抗折强度明显增大;α-Al2O3加入量为10%～15%时浇注料具有最佳的热震稳定性;随着α-Al2O3含量的增加,浇注料渗透指数明显减小,侵蚀指数逐渐增大.MgO-Al2O3质浇注料的性能主要与基质的组成和显微结构相关.     

高炉非金属冷却壁用耐火浇注料合理配置的研究

针对高炉各部位使用条件的差异,对高炉非金属冷却壁用耐火浇注料的合理配置进行了研究.结果表明,在炉身工作温度低于800 ℃的上部选用矾土水泥结合的高铝质浇注料;在800-1 000 ℃的炉身下部选用纯铝酸钙水泥结合的高铝质浇注料;在工作温度高,渣侵蚀比较严重的炉腰部位用抗侵蚀性好,冷却强度大的纯铝酸钙水泥结合高铝-碳化硅质浇注料.     

原位生成Sialon增强Al2O3-SiC-C铁沟浇注料抗渣机理研究

采用静态坩埚法进行了Sialon增强Al2O3-SiC-C铁沟浇注料的抗渣实验.结果表明,该种铁沟料具有比传统铁沟料更优异的抗渣性能.通过X-射线衍射和SEM分析可知,其抗渣机理为添加的Si3N4,Si与Al2O3发生原位反应生成Sialon,使材料内部结合更加紧密,并且生成的Sialon活性较高,氧化放出气体,阻止熔渣的渗入;其次,Sialon向熔渣中溶解,使熔渣成为含N的高硅玻璃,粘度增大;此外,Al2O3与熔渣的MgO反应生成MgAl2O4,形成一阻挡层,这也是Sialon增强Al2O3-SiC-C浇注料具有优异的抗渣渗透及侵蚀性能的重要原因.     

高炉非金属冷却壁用耐火浇注料合理配置的研究

针对高炉各部位使用条件的差异，对高炉非金属冷却壁用耐火浇注料的合理配置进行了研究．结果表明，在炉身工作温度低于800℃的上部选用矾土水泥结合的高铝质浇注料；在800-1000℃的炉身下部选用纯铝酸钙水泥结合的高铝质浇注料；在工作温度高，渣侵蚀比较严重的妒腰部位用抗侵蚀性好，冷却强度大的纯铝酸钙水泥结合高铝-碳化硅质浇注料．     

骨料组成对水泥窑口耐火浇注料的影响

以特级矾土和一级矾土熟料为主要原料,以铝酸钙水泥为结合剂,同时加入氧化铝微粉、二氧化硅微粉、钢纤维,合理地设计试验方案,适当地制备和处理试样,研究了骨料组成对浇注料性能(气孔率、体积密度、烧成线变化、抗折强度、抗压强度及抗热震性)的影响.结果表明,合理的骨料组成会显著提高耐火浇注料的性能.在考虑生产成本的情况下,当颗粒级配相同时,使用成本较低的一级矾土逐渐代替高成本原料是切实可行的.     

铝酸钙水泥作为耐火浇注料结合剂的研究进展

耐火浇注料具有无需成型、容易施工、易于修补等优点,在高温工业领域得到广泛使用。铝酸钙水泥(calcium aluminate cement, CAC)因具有快速硬化、早期强度高、优异的抗侵蚀性能和抗磨损性能等优点,被广泛应用于浇注料中。对铝酸钙水泥的水化机理进行着重分析,对比分析多种结合剂的优缺点。从养护温度、微粉和外加剂3个方面分析铝酸钙水泥水化反应的影响因素。养护温度越高,CAC的水化程度增加,水化产物的分布越均匀。微粉和外加剂的添加可以提高水化速率并降低孔隙率。同时介绍铝酸钙水泥结合浇注料的改性方法,分析碳物质、分散剂对其施工性能和力学性能的积极作用。最后基于铝酸钙水泥结合浇注料的改性以及所面临的问题做出展望,指出探索合适的分散剂、碳物质、外加剂来提高铝酸钙水泥的水化速率、增强其结合浇注料的机械性能是今后研究的重点。     

高铝质低水泥浇注料的研制

以煅烧B级高铝矾土为集料,以纯铝酸钙水泥和四节粘土共同作为结合剂,以煅烧A级高铝矾土细粉作为掺合料,井加入SiO_2微粉研制成高铝质低水泥耐火烧注料。借助X射线衍射、电泳实验和其它常规理化性能测试手段证实:此种材料同普通水泥浇注料相比具有低温强度高、中温强度不降低、高温性能好、耐侵蚀性强等优点。本文还对诸如粒级的正确选择、颗粒级配的合理调整;外加剂、超微粉的选择和比例量的调整、加料顺序的严格控制等有关工艺因素进行了分析与探讨。     

回转窑窑口新型浇注料的研制

利用均化矾土和电熔莫来石为主要原料,添加少量碳化硅,以铝酸钙水泥为结合剂,制备了一种新型窑口浇注料。通过其与现场刚玉-莫来石质浇注料进行对比,得出以下结论:4.8%的加水量以及粒度分布系数为0.34的新型浇注料具有较高的体积密度和常温强度;新型浇注料1 400℃在基质中原位形成了大量的莫来石相使其高温抗折强度提高了10倍,高温下在基质部分生成的原位莫来石与原料中引入的柱状莫来石呈网络交叉结构,使其4%荷重软化温度提高了200℃以上;在新型浇注料配方中的电熔莫来石及碳化硅细粉,均起到了提高材料的热震稳定性及高温耐磨性的作用。     

水乳环氧对水泥砂浆强度的影响

通过对水泥砂浆中掺加水乳环氧,研究了水乳环氧对水泥砂浆强度的影响;并在体系中掺加矿渣微细粉,成功地制备了环氧树脂聚合物水泥基材料。运用SEM、XRD等微观测试手段,初步研究了环氧树脂水泥基材料的微观结构,进而探讨了该聚合物对水泥基材料的改性作用与机理。研究结果表明,双掺水乳环氧和矿渣微粉改性的水泥砂浆具有较高的抗折强度和抗压强度。环氧聚合物和微细矿粉共同作用下的减水效应、密实效应、火山灰效应、填充效应以及固化交联作用能够赋予水泥基材料良好的力学性能。体系中水泥水化的主要产物为C—S—H凝胶和水化铝酸钙,而且水化产物多为凝胶体和徼细晶体．环氧树脂固化后。有机物呈网络胶状体。没有氢氧化钙特征峰出现。     

铝酸盐水泥对硅酸盐水泥性能及浆体结构的影响

研究了铝酸盐水泥(质量分数0.25以内)与硅酸盐水泥混合体系的凝结时间、力学性能和干燥收缩率,并采用量热仪、X射线衍射仪、环境扫描电镜探讨了这些物理力学性能产生差异的原因.研究表明,随着铝酸盐水泥掺量的增加,混合体系的凝结时间不断缩短,力学强度先略升(6%左右时达到最高)后大幅降低,干燥收缩不断增加.少量铝酸盐水泥的掺入,对硅酸盐水泥的水化影响不大,仅造成水化早期浆体钙矾石的生成量微增;但掺量超过一定值时,将显著延缓硅酸盐水泥的水化,浆体中钙矾石不断转化为单硫型水化硫铝酸钙,非稳态水化铝酸钙也逐步发生晶型转变,从而导致微结构明显劣化.     

刚玉-尖晶石质浇注料烧成过程中的线膨胀行为

以电熔刚玉,氧化镁,硅微粉以及铝酸盐水泥为原料,制备了φ10 mm×50 mm的试样.在750~1450℃的温度下测量了试样的线膨胀率,研究了电熔刚玉粒度、氧化镁、水泥及硅微粉加入量对刚玉-尖晶石质浇注料烧成过程中线膨胀率的影响.研究结果表明:电熔刚玉粒度、氧化镁、水泥及硅微粉加入量对刚玉-尖晶石质浇注料的线膨胀率影响显著,增加电熔刚玉粒度和硅微粉的加入量,试样的线膨胀率减小,有效地抑制了刚玉-尖晶石质浇注料在烧成过程中的线膨胀行为;增加氧化镁和水泥的加入量,试样的线膨胀率呈增加趋势.     

Novel mechanism for the modification of Al<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript>-based inclusions in ultra-low carbon Al-killed steel considering the effects of magnesium and calcium

Many researchers have explored the inclusion modification mechanism to improve non-metallic inclusion modifications in steelmaking. In this study, two types of industrial trials on inclusion modifications in liquid steel were conducted using ultra-low-carbon Al-killed steel with different Mg and Ca contents to verify the effects of Ca and Mg contents on the modification mechanism of Al₂O₃-based inclusions during secondary refining. The results showed that Al₂O₃-based inclusions can be modified into liquid calcium aluminate or a multi-component inclusion with the addition of a suitable amount of Ca. In addition,[Mg] in liquid steel can further reduce CaO in liquid calcium aluminate to drive its evolution into CaO-MgO-Al₂O₃ multi-component inclusions. Thermodynamic analysis confirmed that the reaction between[Mg] and CaO in liquid calcium aluminate occurs when the MgO content of liquid calcium aluminate is less than 3wt% and the temperature is higher than 1843 K.     

Recovery of iron and calcium aluminate slag from high-ferrous bauxite by high-temperature reduction and smelting process

A high-temperature reduction and smelting process was used to recover iron and calcium aluminate slag from high-ferrous bauxite. The effects of w(CaO)/w(SiO₂) ratio, anthracite ratio, and reduction temperature and time on the recovery and size of iron nuggets and on the Al₂O₃ grade of the calcium aluminate slag were investigated through thermodynamic calculations and experiments. The optimized process conditions were the bauxite/anthracite/slaked lime weight ratio of 100:16.17:59.37, reduction temperature of 1450°C and reduction time of 20 min. Under these conditions, high-quality iron nuggets and calcium aluminate slag were obtained. The largest size and the highest recovery rate of iron nuggets were 11.42 mm and 92.79wt%, respectively. The calcium aluminate slag mainly comprised Ca₂SiO₄ and Ca₁₂Al₁₄O₃₃, with small amounts of FeAl₂O₄, CaAl₂O₄, and Ca₂Al₂SiO₇.     

Fracture behavior and microstructure analysis of Al2O3–MgO–CaO castables for steel-ladle purging plugs

Three different castables based on the Al₂O₃–MgO–CaO system were prepared as steel-ladle purging plug refractories: corundum- based low-cement castable (C-LCC), corundum-spinel-based low-cement castable (C-S-LCC), and corundum-spinel no-cement castable (C-S-NCC) (hydratable alumina (ρ-Al₂O₃) bonded). The fracture behavior at room temperature was tested by the method of “wedge-splitting” on samples pre-fired at different temperatures; the specific fracture energy G′_f and notched tensile strength σ_NT were obtained from these tests. In addition, the Young’s modulus E was measured by the method of resonance frequency of damping analysis (RFDA). The thermal stress resistance parameter R′′′′ calculated using the values of G′_f, σ_NT, and E was used to evaluate the thermal shock resistance of the materials. According to the microstructure analysis results, the sintering effect and the bonding type of the matrix material were different among these three castables, which explains their different fracture behaviors.