安迪1）,罗旭东1）,刘鹏程1,3）,谢志鹏2）,李婷1）

2018, (1): 1-6. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2018.01.001

为提高合成CaTiO3材料的烧结性能,以分析纯的CaO和TiO2为原料,以Er2O3为添加剂,按照CaO、TiO2反应的化学计量比配料,在混合粉末中分别外加质量分数1%、2%、3%和4%的Er2O3进行球磨混合,通过固相反应烧结法合成钛酸钙材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪分别对试样的物相组成、显微形貌及组成进行了分析表征。用衍射仪配套软件X'Pert High Score Plus计算钛酸钙晶胞参数,分析了离子间取代行为和晶胞体积变化的关系。结果表明：伴随Er2O3的少量添加,Er3+与Ti4+之间优先发生置换反应,致使CaTiO3的晶胞结构发生畸变,晶胞体积增大。当进一步提高Er2O3添加量时,取代反应在Er3+与Ca2+之间发生,CaTiO3晶胞发生收缩,晶胞体积呈减小趋势。Er2O3与CaTiO3的固溶造成的晶格畸变促进了离子间的扩散,加速了固相反应烧结,造成的结构缺陷促进了CaTiO3晶粒的生长。同时,随着煅烧温度的升高,结构中热缺陷数量增多,提高了钛酸钙材料的烧结性能。

水浸泡养护对铝酸钙水泥水化行为影响的研究

曹壮1),王坤2),张孝春2),张三华1),肖家志1)

2018, (1): 6-10. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2018.01.002

摘要 ( ) PDF (1604KB)( )

为研究水浸泡养护对铝酸钙水泥水化行为的影响,以纯铝酸钙水泥Secar71为研究对象,试验温度为20 ℃,按水灰质量比0.3将水与铝酸钙水泥混合搅拌均匀,采用TG-DSC、XRD、SEM等方法对比研究了铝酸钙水泥在自然养护与水浸泡养护两种条件下分别养护1、7和15 d的水化行为。结果表明：铝酸钙水泥与水混合后,自然养护条件下,在最初的几分钟内有少量的放热,经过诱导期后有大量的放热,形成了一个"一次水化峰",之后进入稳定期；注水浸泡养护后试样内未水化水泥产生一个较"一次水化峰"低的"二次水化峰",之后水化缓慢；浸泡养护结束后试样内水化产物量与自然养护的相比明显增多,生长发育良好的片状CAH10相和絮状或粒状的三水铝石沿试样孔隙分布,填充气孔,试样结构更加致密。

MgO在Al2O3-SiC-C-Si-Al体系中的高温反应

张利新1), 张金成1),徐恩霞2),廖绍虎1),刘新红2)

2018, (1): 10-14. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2018.01.003

摘要 ( ) PDF (1552KB)( )

为了研究Al2O3-SiC-C材料与其他材料复合后的性能,在复合加入6%（w）的Al粉+Si粉的基础上,再分别加入质量分数为0、0.5%、1%、2%、4%和6%的电熔镁砂粉,以研究引入MgO对该复合材料热膨胀性和抗氧化性的影响,并探讨高温下MgO在Al2O3-SiC-C-Si-Al体系中可能发生的反应。结果表明:1）向Al、Si复合Al2O3-SiC-C材料中加入少量的镁砂粉后,MgO与C、Si、Al、SiC等发生反应生成Mg、CO等气体而导致材料结构疏松,降低了材料的抗氧化性；2）高温下,MgO与Al2O3以及由Si氧化生成的SiO2等形成复杂的多元体系,有大量的低熔点相生成,收缩效应明显,减弱了生成尖晶石所产生的膨胀效应。因此,必须严格控制镁砂粉加入量在2%(w)以下,才能使Al2O3-SiC-C材料保持优良的高温性能。

添加Al2O3-MA复合微粉对铝镁质浇注料性能的影响

周渝豪1),张丹洋1),江念1),陈帆1),员文杰1,2)

2018, (1): 14-19. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2018.01.004

摘要 ( ) PDF (2654KB)( )

为了探究Al2O3-MA复合微粉的加入对铝镁质浇注料性能的影响,对比加入不同量的（加入质量分数分别为2.5%和5%）Al2O3-MA复合微粉（Al2O3与MA的质量比为32,d50=2.49 μm）的试样与不加复合微粉的参比试样在不同温度（1 150~1 450 ℃）热处理后的性能,并分析试样的物相组成和显微结构。结果表明：加入Al2O3-MA复合微粉有利于CA6的形成,降低了CA6的初始形成温度。从显微结构看,随着Al2O3-MA复合微粉加入量的增大,片状CA6的生长受到了限制。镁铝尖晶石(220)、(400)与(440)晶面衍射峰强度比值随试样处理温度的变化表明,Al2O3-MA复合微粉的加入能够促进尖晶石的反转。另外,Al2O3-MA复合微粉会导致试样加热永久线变化率和显气孔率增大,但烧后试样的强度呈现非单调变化。

煤熔渣对镁铝尖晶石质耐火材料的侵蚀机制

曹雨后1),李红霞2）,徐恩霞1）,王刚2)

2018, (1): 19-23. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2018.01.005

摘要 ( ) PDF (1859KB)( )

为了实现水煤浆气化炉炉衬材料的无铬化,研究开发合适的耐火材料代替水煤浆气化炉用高铬砖,以尖晶石骨料及细粉、α-Al2O3微粉和轻烧MgO微粉为原料,于1 600 ℃保温5 h烧成,制备了Φ50 mm×40 mm、内孔为Φ25 mm×25 mm的镁铝尖晶石质坩埚试样。采用静态坩埚法,借助XRD、SEM+EDS研究了高温煤熔渣对试样的侵蚀行为。结果表明：1）侵蚀后的镁铝尖晶石材料结构疏松,出现较明显的裂纹,煤熔渣完全渗入试样内部。2）经煤熔渣侵蚀后的镁铝尖晶石材料,物相组成发生变化,除原有的镁铝尖晶石外,还有新物相镁铁铝复合尖晶石相存在。3）煤熔渣对镁铝尖晶石材料的侵蚀机制是物理渗透为主,化学熔蚀为辅。

五种耐火材料的抗飞灰侵蚀对比试验

耿可明,王祺,张永治,王晗,冯志源

2018, (1): 23-27. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2018.01.006

摘要 ( ) PDF (2216KB)( )

为探寻适合在飞灰熔融炉中使用的耐火材料,以提高飞灰熔融炉的使用寿命,采用静态坩埚法,对国内某公司飞灰熔融炉用熔铸锆刚玉砖AZS-41以及有望适用于飞灰熔融炉的高铬砖CRB-86、铬刚玉砖CRCB-30、刚玉砖CB-99和锆英石砖DZB-69进行了抗飞灰侵蚀对比试验,并对侵蚀后试样进行了SEM和EDS分析。结果表明：1）熔铸锆刚玉砖AZS-41因结构致密而具有优异的抗飞灰渗透性,但抗飞灰侵蚀性能差。2）高铬砖CRB-86抗飞灰渗透性较好,因其高含量Cr2O3的存在而具有优异的抗飞灰侵蚀性。3）铬刚玉砖 CRCB-30抗飞灰渗透性较差,因高含量且易被飞灰侵蚀的Al2O3的存在而表现出很差的抗飞灰侵蚀性。4）刚玉砖CB-99因显气孔率高,且Al2O3易被飞灰侵蚀,其抗飞灰渗透性和抗飞灰侵蚀性均最差。5）致密锆英石砖DZB-69因结构致密而具有优异的抗飞灰渗透性；但因锆英石相被飞灰中的碱性成分分解以致产生剥落,因此具有较差的抗飞灰侵蚀性。

电炉钛渣对不同耐火材料侵蚀的热力学计算

吕晓东1,2）,黄润1,2）,钱星1,2）,刘鹏胜1,2）,张金柱1,2）

2018, (1): 27-31. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2018.01.007

摘要 ( ) PDF (2217KB)( )

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、SiC浇注料和镁碳砖4种耐火材料,以及某厂w(TiO2)=78%的电炉钛渣为研究对象,通过FactSage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：SiC浇注料与钛渣能形成高熔点的TiC,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:SiC浇注料＞镁碳砖＞烧成镁砖＞刚玉浇注料。

添加ZrO2或Y2O3对氧化镁高温真空稳定性的影响

刘洋,李志坚,吴锋,刘剑

2018, (1): 31-35. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2018.01.008

摘要 ( ) PDF (1513KB)( )

为提高氧化镁在高温真空环境下的稳定性,在粒度≤0.074 mm、w(MgO)=98.70%的轻烧氧化镁粉中分别外加质量分数为0、0.5%、1%和2%的ZrO2或Y2O3后,混合、成型的试样经1 750 ℃保温6 h煅烧。将煅烧后试样在真空度为1.5×10-2 Pa、于1 600 ℃保温1 h的条件下进行真空稳定性试验,然后对试样的质量损失、物相组成进行分析,并进行晶体学计算。结果表明:添加ZrO2或Y2O3可引起氧化镁的晶格畸变,Zr4+、Y3+部分取代MgO晶格中Mg2+位置,形成晶格畸变,同时产生阳离子空位,对周围原子起到束缚作用,降低了原子振动频率,从而减少逸散原子的数量,提高了氧化镁在高温真空条件下的稳定性。

宝钢湛江钢铁高炉系统耐火材料的配置与应用

敖爱国,梁利生,贾海宁

2018, (1): 35-40. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2018.01.009

摘要 ( ) PDF (903KB)( )

介绍了宝钢湛江钢铁有限公司炼铁厂2座5 050 m3高炉本体(包括炉缸、风口及其以上区域)、出铁场、热风炉（包括热风炉本体、热风管道及其他管道）的耐火材料配置和使用情况,以及运行一年多来的应用效果,指出了通过精心操作及有效的长寿管理与维护,有望实现高炉长寿的设计目标。

添加Y2O3对CaF2陶瓷烧结和抗水化性的影响

马翔1）,黄德信2）,粘洪强2）,夏金峰2）

2018, (1): 40-44. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2018.01.010

摘要 ( ) PDF (1904KB)( )

为了制备致密且抗水化的CaF2陶瓷,以w(CaF2)=99.9%的氟化钙为原料,分别添加质量分数为0、0.5%、1%、2%、4%和6%的高纯Y2O3粉作为添加剂,经180 MPa等静压成型后,在空气气氛中于1 300 ℃保温2 h烧结制成CaF2陶瓷,研究添加Y2O3对CaF2陶瓷烧结及抗水化性能的影响。结果表明:在氟化钙原料粉中添加适量的Y2O3制备的CaF2陶瓷,其烧结致密度和抗水化性能显著提高。这是因为Y2O3与CaF2陶瓷在烧结过程中产生的CaO杂质反应生成了Ca3Y2O6液相,覆盖在氟化钙陶瓷表面,从而阻止了氟化钙陶瓷和水蒸气的进一步接触。在本研究中,Y2O3的适宜添加量在1%（w）左右。

转炉出钢口镁质修补料的研制与应用

徐勇1）,邹国荣2）,赵贵1）,邓良奎1）,沈钢1）

2018, (1): 44-48. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2018.01.011

摘要 ( ) PDF (985KB)( )

为减少对钢水的增磷,以电熔镁砂颗粒为骨料,电熔镁砂细粉、Cr2O3粉、SiO2微粉为基质,制备了转炉出钢口镁质修补料。分别研究了8种减水剂（三聚磷酸钠STP、六偏磷酸钠SHP、聚丙烯酸钠SPA、醚基聚羧酸酯类减水剂FS10、聚羧酸减水剂FS65、氨基磺酸盐减水剂SN-Ⅱ、β-萘系磺酸盐甲醛缩合物FDN和氨基磺酸盐类减水剂HDS-1）及FS65的外加量（质量分数分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%和0.7%）和SiO2微粉的加入量（质量分数分别为1%、3%、5%和7%）对修补料性能的影响。结果表明,以93.5%（w）的电熔镁砂、5%（w）的SiO2微粉、1.5%（w）的Cr2O3粉,外加0.3%（w）的减水剂FS65和0.1%（w）的悬浮剂制备的镁质修补料性能最好。该修补料在多家钢厂300 t转炉上进行使用,其寿命可以保持与出钢口同步,大于100炉,完全满足冶炼要求。

骨料粒度级配对Al2O3-SiC自流浇注料流动性和流变特性的影响

望伊涛,王亚娟,秦岩

2018, (1): 48-52. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2018.01.012

摘要 ( ) PDF (989KB)( )

为了进一步研究骨料的粒度级配对Al2O3-SiC自流浇注料流动性能和流变特性的影响,通过正交试验法研究了5~3、3~1和≤1 mm的棕刚玉骨料的粒度级配对浇注料的自流值、相对塑性黏度和相对屈服应力的影响。结果表明:1）试验浇注料的自流值和相对塑性黏度均随3种不同粒度棕刚玉骨料加入量的增加而减小,而棕刚玉骨料粒度对浇注料自流值和相对塑性黏度的影响程度则均随其粒度的减小而增大；2）试验浇注料的相对屈服应力随5~3 mm棕刚玉骨料加入量的增加略有减小,随着≤1 mm棕刚玉骨料加入量的增加略有增大,随着3~1 mm棕刚玉骨料加入量的增加变化不大,并且无规律；3）≤1 mm棕刚玉骨料对浇注料相对屈服应力的影响最大,其次为5~3 mm的,3~1 mm的影响最小。

添加硼镁矿对镁碳砖高温性能的影响

戴晨晨

2018, (1): 52-56. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2018.01.013

摘要 ( ) PDF (1315KB)( )

为研究采用较廉价的天然低品位硼镁矿（高镁低硼）代替价格昂贵的含硼防氧化剂（如B4C、CaB6、ZrB2等）在镁碳砖中使用的可行性,在以50%（w）的3~1 mm电熔镁砂、20%（w）的≤1 mm电熔镁砂、17%（w）的≤0.088 mm的电熔镁砂、10%（w）的鳞片石墨、3%（w）的酚醛树脂以及外加1%（w）沥青制备的镁碳砖基础上,以Al粉、CaB6粉和经650 ℃煅烧的硼镁矿粉为添加剂,分别研究了单独添加3%（w）硼镁矿粉或Al粉或CaB6粉以及复合添加3%（w）的硼镁矿粉+Al粉或CaB6粉+Al粉时,对镁碳砖抗氧化性、高温抗折强度和抗渣侵蚀性的影响。结果表明：用硼镁矿替代CaB6并与Al粉复合加入镁碳砖中,可以获得良好的高温使用性能,当2%（w）硼镁矿与1%（w）Al粉复合添加时,试样的综合高温性能最佳。

烧结尖晶石细粉加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

高梅,李朝云,王团收,任林,刘丽,张盛

2018, (1): 56-60. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2018.01.014

摘要 ( ) PDF (1932KB)( )

为了改善刚玉-尖晶石浇注料的高温性能,以质量分数分别为10%的15~8 mm的白刚玉、58%的≤8 mm的白刚玉、5%的≤0.08 mm的白刚玉、14%的≤0.045 mm的白刚玉、9%的α-Al2O3微粉、4%的水泥制备了刚玉-尖晶石浇注料。在固定以5%（w）的≤0.048 mm的烧结尖晶石等量替代≤0.045 mm的白刚玉基础上,研究≤0.038 mm的烧结尖晶石等量替代≤0.045 mm的白刚玉的加入量（质量分数分别为1%、3%、5%和7%）对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响。结果表明:烧结尖晶石细粉的添加可以改善材料的高温抗折强度和抗热震性能,并且在≤0.038 mm的烧结尖晶石细粉加入量为5%（w）时,试样的高温抗折强度最高,抗热震性最好。分析认为,刚玉在烧结尖晶石细粉中的固溶作用,对试样的高温性能影响较大。

高炉主沟自流浇注料的研制与应用

李新健,林先桥,全坤朋,刘忠江

2018, (1): 56-58. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2018.01.014

摘要 ( ) PDF (1932KB)( )

为了解决高炉主沟日常浇注施工过程中因振动等施工原因导致材料出现的不密实、偏析等问题,以低碳电熔棕刚玉、致密刚玉及碳化硅为骨料,碳化硅、白刚玉、活性氧化铝微粉与SiO2微粉等为细粉,通过将试样中减水剂Castabio T85的加入量0.08%（w）换成聚羧酸减水剂1%（w）,活性氧化铝微粉加入量（w）为6%、8%和10%,研制出了一种高炉主沟自流浇注料。结果表明:添加减水剂Castabio T85的物料与添加聚羧酸减水剂的相比,在保证物料流动性的前提下,加水量少,自流值较高,且流动性衰减要慢。研制的高炉主沟自流浇注料进行的工业试验,一次通铁量达到15万t,满足使用寿命与施工的要求,效果较好。

蓝晶石基莫来石粒度对硅莫砖性能的影响

宋信钊1),叶方保1),石凯2),郑建立3),曹伟3)

2018, (1): 60-63. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2018.01.015

摘要 ( ) PDF (2094KB)( )

为拓宽蓝晶石基莫来石新型耐火原料的应用,以60%（w）的高铝矾土熟料、15%（w）的碳化硅、5%（w）的广西白泥、20%（w）的蓝晶石基莫来石为原料,机压制备了230 mm×114 mm×65 mm的硅莫标砖,在隧道窑中于1 410 ℃保温4 h烧成。研究了分别用三种粒级（3~1、≤1和≤0.074 mm）的蓝晶石基莫来石等量替代同粒级的矾土熟料后对硅莫砖性能尤其是抗热震性的影响。结果表明:1）加入蓝晶石基莫来石粒度越小,试样抗热震性越好,热膨胀率越小,但相应的荷重软化温度越低;2）控制好合适的蓝晶石基莫来石粒度级别和加入量,可以显著改善硅莫砖的抗热震性,同时保持其常温和高温性能不下降。

耐火材料成型模具的气体碳氮共渗

王祺

2018, (1): 63-66. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2018.01.016

摘要 ( ) PDF (1007KB)( )

介绍了气体碳氮共渗技术的基本原理、基本过程和在耐火材料成型模具热处理中的应用,并分析了应用过程中可能出现的问题和解决措施。气体碳氮共渗作为耐火材料模具热处理的新工艺不但延长了耐火材料模具的使用寿命,而且降低了对环境的污染。虽然目前气体碳氮共渗技术的设备及其自动控制水平较高,但是关键阶段还需人工控制,因此,需要操作工人严格执行工艺规程,出现问题及时进行补救。

钛-陶复合材料的研究进展

任鑫明1),马北越1),于景坤1),刘国齐2),李红霞2)

2018, (1): 68-75. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2018.01.018

摘要 ( ) PDF (941KB)( )

综述了钛-氧化物、钛合金-氧化物、钛-碳化物、钛合金-碳化物、钛-氮化物、钛合金-氮化物、钛-硼化物、钛合金-硼化物等钛-陶复合材料的典型制备方法及国内外最新研究进展,并展望了钛-陶复合材料的未来发展趋势。

易氧化材料的应力-氧化研究进展

陈晓雨,文钰斌,陈浩,顾强,刘新红,贾全利

2018, (1): 75-80. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2018.01.019

摘要 ( ) PDF (1042KB)( )

综述了一些易氧化材料（金属材料、碳复合材料等）中氧化膜内应力、热应力、压应力和拉应力等对其高温氧化行为的影响,并指出应力对材料的氧化速率及氧化产物物相组成和显微结构等有较明显的影响,同时对含碳材料、非氧化物及其复合耐火材料的应力-氧化研究进行了初步展望。

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