谢哲, 邓承继, 董博, 丁军, 祝洪喜, 周念, 余超

2022, (5): 369-373. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.05.001

为降低原料成本和烧成温度,以镁橄榄石和粉煤灰漂珠为主要原料,硼砂为调质剂,经800 ℃保温1 h热处理制备轻质隔热材料。研究了硼砂加入量(质量分数分别为5%、10%、20%和30%)对材料的物相组成、显微结构和性能的影响。结果表明:1)轻质隔热材料的主物相为镁橄榄石、硼酸铝、莫来石和石英;2)当硼砂加入量为20%(w)时,试样中生成硼酸镁相,材料具有较好的综合性能,真气孔率为58.6%,体积密度为1.08 g·cm^-3,热导率为0.150 W·m^-1·K^-1,常温耐压强度为7.62 MPa。

脉冲电场对浸入式水口渣线耐火材料侵蚀的影响

李延, 袁磊, 田晨, 刘国齐, 于景坤, 李红霞

2022, (5): 374-379. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.05.002

摘要 ( ) PDF (3349KB)( )

为解决浸入式水口渣线耐火材料严重侵蚀问题,探究了无脉冲电场、负脉冲电场、正脉冲电场对水口渣线耐火材料侵蚀行为的影响,讨论了其抗渣侵蚀机制。结果表明:当对渣线耐火材料施加负脉冲电场时,在其表面可以形成一层黏性保护层,该保护层的存在可有效抑制渣线耐火材料表面的脱碳,并防止渣线耐火材料与保护渣的进一步接触与反应,最终有效地阻止了保护渣对渣线耐火材料的侵蚀。

添加Al粉、Si粉对镁铝尖晶石质免烧耐火材料结构与性能的影响

周连卓, 王周福, 王玺堂, 刘浩, 马妍, 全正煌

2022, (5): 380-385. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.05.003

摘要 ( ) PDF (2246KB)( )

采用烧结镁铝尖晶石为主要原料,以酚醛树脂为结合剂,分别以2%、4%和6%(w)的Al粉,以及在4%(w)的Al粉基础上复合添加1%、2%(w)的Si粉为添加剂,制备了镁铝尖晶石质免烧耐火材料试样,研究了不同热处理温度(1 000、1 400和1 600 ℃分别保温3 h)下Al粉、Si粉添加剂对镁铝尖晶石质免烧耐火材料性能及结构的影响。结果表明,Al粉添加剂的引入能大幅提高试样1 000和1 400 ℃烧后的常温抗折强度,同时在基质中形成AlN增强相,大幅提高了试样在1 400 ℃下的高温抗折强度,但1 600 ℃热处理后,对强度影响不大;Al粉、Si粉复合添加剂会在基质中形成低熔点化合物,大幅降低了Al粉、Si粉复合添加试样的高温抗折强度,但低熔点相的存在促进了烧结,提高了其致密度和常温抗折强度,且降低了其升温过程中的体积变化,其在各个温度热处理后常温抗折强度均高于添加Al粉试样的。

成型方法对Si₃N₄-SiC耐火材料抗热震性能的影响

赵爽, 李四超, 杨自春

2022, (5): 386-390. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.05.004

摘要 ( ) PDF (2475KB)( )

为提高Si₃N₄-SiC材料的抗热震性,以工业级SiC颗粒和Si粉为原料,分别通过真空振动浇注成型和机压成型,再于1 400 ℃保温8 h氮化烧结制备了Si₃N₄-SiC试样。测试其常规性能与密度分布,并设计水急冷法结合剩余断裂韧性的测试方案评价两种试样的抗热震性能。对比结果表明:真空振动浇注试样的常规性能优于传统机压试样的,并且断裂韧性保持率高于相同处理条件下的机压试样的,且试样密度分布均匀,减少了裂纹源区,能够有效提高试样的抗热震性。因此,真空振动浇注试样的抗热震性优于机压试样的。

煤矸石陶粒替代闭孔珍珠岩骨料制备轻质铝硅系浇注料

昝文宇, 马北越, 王玉清, 蒋志峰

2022, (5): 391-395. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.05.005

摘要 ( ) PDF (1867KB)( )

采用闭孔珍珠岩(粒度为2~4 mm)、开孔珍珠岩(粒度4~6 mm)和煤矸石陶粒(≤5 mm)为骨料,漂珠(0.3~0.5 mm)、沉珠(0.6~0.8 mm)、SiO₂微粉、α-Al₂O₃微粉、氧化锆和锆英石微粉为细粉,Secar 71水泥(铝酸钙水泥)为结合剂制备了轻质铝硅系浇注料,研究了煤矸石陶粒加入量(加入质量分数分别为0、6%、12%、18%和24%)对制备轻质铝硅系浇注料性能的影响。结果表明:1)煤矸石陶粒的加入能降低试样的烧结收缩,提高其强度和抗热震性;2)加入煤矸石陶粒后的试样经过烧结后能够在基质中产生孔隙,为CA₆复杂固溶体的生长提供足够空间,使不规则片状结构得到扩展;3)随着煤矸石陶粒加入量的增加,经1 000和1 200 ℃烧后试样的线收缩率先减小后增加,体积密度增加,显气孔率降低,经1 200 ℃烧后试样的常温耐压强度、抗热震性先增大后减小。综上,煤矸石陶粒适宜加入量为18%(w)。

Al₂O₃、SiO₂质量比对Al₂O₃-SiO₂-MgO复合粉体电绝缘性能的影响

曹济源, 马北越, 王露露, 李广明, 刘永利, 宋娜, 田剑

2022, (5): 396-399. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.05.006

摘要 ( ) PDF (1536KB)( )

为改善电热管用MgO材料的绝缘性能,先采用KH-550有机改性剂制得Al₂O₃、SiO₂质量比不同的改性Al₂O₃-SiO₂复合粉体,再将改性的复合粉与MgO粉按1∶10的质量比混合均匀得到Al₂O₃-SiO₂-MgO复合粉体。研究了Al₂O₃-SiO₂复合粉的性能和Al₂O₃-SiO₂-MgO复合粉体的电绝缘性能。结果表明:有机改性后的SiO₂、Al₂O₃粉体表面有偶联剂接枝,颗粒间团聚现象得到改善。当Al₂O₃、SiO₂质量比为1∶4时,Al₂O₃-SiO₂复合粉体的振实密度为0.90 g·cm^-3,活化指数为40.9%,分散性和流动性最优;Al₂O₃-SiO₂-MgO复合粉体的泄漏电流为0.33 mA,电绝缘性最好。

煅烧制度对微晶菱镁矿制备高致密度烧结镁砂性能的影响

田晓利, 李志勋, 冯润棠, 张洁, 郑全福, 史旭武, 杜永彬

2022, (5): 400-406. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.05.007

摘要 ( ) PDF (2221KB)( )

以60~90 mm的微晶菱镁矿为原料,分别将其在600~1 200 ℃保温3 h进行一次煅烧,在菱镁矿完全分解的温度下再分别保温1~3 h。随后将制备的高活性轻烧MgO破碎、研磨至≤0.045 mm,压制成型后在 110 ℃ 烘12 h,最后分别于1 700~1 900 ℃下进行二次煅烧,保温时间分别为1~3 h,制得烧结镁砂。结果表明:微晶菱镁矿的分解率随煅烧温度的升高而显著增大,所得轻烧MgO的活性随一次煅烧温度的升高呈先增大后略微减小的趋势,所制备轻烧MgO的活性随保温时间的延长而降低,较合适的一次煅烧制度为900 ℃保温1 h。欲制备高致密度烧结镁砂,二次煅烧温度≥1 850 ℃,保温时间≥2 h。随着烧结温度的升高(1 700~1 900 ℃),烧结机制由体积扩散控制逐渐转变为晶界扩散控制,与体积扩散相比,在晶界扩散为主导时,激活能更低,气孔更易沿晶界迁移并逐渐排出,致密化程度更高。

SiO₂微粉添加量对刚玉浇注料抗热震性的影响

李玉川, 张三华, 秦红彬, 陈卢

2022, (5): 407-411. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.05.008

摘要 ( ) PDF (2861KB)( )

为了提高RH炉浸渍管用刚玉浇注料的抗热震性,在其中加入不同量的SiO₂微粉(质量分数分别为0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%)。模拟实际工况,采用先预热后蘸钢的方法对试样进行热冲击,并利用XRD、SEM、FactSage 8.0等手段分析了SiO₂微粉添加量对浇注料抗热震性的影响。结果表明:1)加入SiO₂微粉可以改善RH炉浸渍管用刚玉基浇注料的抗热震性;随着SiO₂微粉加入量的增加,试样在蘸钢热震条件下的抗折强度保持率呈先增大后减小的变化趋势,SiO₂微粉加入量为0.2%(w)时抗折强度保持率达到最大值60%。2)SiO₂微粉提高RH炉浸渍管用刚玉基浇注料抗热震性的机制为:加入SiO₂微粉后,基质中生成的以霞石、黄长石为主的高温液相,缓冲了试样在蘸钢热震条件下的热应力。

CA₆、MA和β-Al₂O₃质浇注料抗K₂CO₃侵蚀研究

许远超, 张三华, 秦红彬, 许应顺, 黄志林

2022, (5): 412-415. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.05.009

摘要 ( ) PDF (1486KB)( )

采用碱蒸气法,对不同温度(800、1 000、1 200和1 350 ℃)热处理后的3种材质(六铝酸钙、镁铝尖晶石和β-Al₂O₃)的浇注料试样,在对应温度(800、1 000、1 200和1 350 ℃)下进行抗K₂CO₃侵蚀试验,然后检测其抗K₂CO₃侵蚀试验后的显气孔率变化率、体积密度变化率和常温耐压强度变化率,并分析其抗K₂CO₃试验后的物相组成。结果表明:1)800 ℃时,3种浇注料的抗K₂CO₃侵蚀性能都很好。2)1 200 ℃时,六铝酸钙浇注料与K₂CO₃反应生成大量β-Al₂O₃,抗K₂CO₃侵蚀性能较差;尖晶石浇注料与K₂CO₃反应生成的β-Al₂O₃较少,抗K₂CO₃侵蚀性能较好;β-Al₂O₃浇注料与K₂CO₃反应最弱,抗K₂CO₃侵蚀性能最好。

炭黑添加量对无压烧结碳化硼陶瓷烧结的影响

史彦民, 徐正平, 龙成勇, 曹剑武, 张永亮, 董宾宾

2022, (5): 416-419. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.05.010

摘要 ( ) PDF (1553KB)( )

以碳化硼微粉和碳化硅微粉为主要原料,分别添加1%、1.5%、2%、2.5%、3%(w)的炭黑,经液压成型后置于生产用大型真空烧结炉内9个不同的位置,在2 210 ℃(设定温度)保温60 min制备碳化硼陶瓷,然后检测不同位置烧结后试样的体积密度、相对密度、抗折强度和维氏硬度,并计算体积密度标准差。结果表明:1)随着炭黑加入量的增多,试样的相对密度、抗折强度和维氏硬度呈先增大后减小的变化趋势,体积密度标准差基本上呈先减小后增大的变化趋势,拐点均在添加2.5%(w)炭黑处;拐点处试样的相对密度、抗折强度、维氏硬度分别为98%、417.8 MPa、28.9 GPa。2)按最优配方生产的碳化硼陶瓷多曲整板的体积密度、相对密度、抗折强度、维氏硬度分别为2.59~2.61 g·cm^-3、≥97.5%、≥400 MPa、≥28 GPa。用热压罐复合工艺复合成的人体防弹插板按NIJ 0101.06 Ⅳ级防护标准进行测试,其背面凹陷深度最大为42.4 mm,满足防护标准要求。

延长首钢京唐200 t铁包包龄实践

张建, 魏继东

2022, (5): 420-422. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.05.011

摘要 ( ) PDF (917KB)( )

分析了各种不利因素对京唐200 t铁包包龄的影响,通过稳定200 t铁包周转率,规范承接回炉钢操作,管控KR脱硫剂成分及脱硫渣铁水分等手段,将200 t铁包包龄从240次稳步提升至260次,而且在260次铁包下线被拆除后,工作层耐火材料的残厚仍然高于拆除标准。实际应用结果表明:只有减少外部不利因素对铁包的影响,降低铁包耐火材料发生异常侵蚀的概率,才能为延长铁包包龄打下坚实的基础。

活性氧化铝微粉对刚玉质浇注料性能的影响

唐海, 石颖恒, 员文杰

2022, (5): 423-426. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.05.012

摘要 ( ) PDF (1882KB)( )

以板状刚玉、活性氧化铝微粉、铝酸钙水泥为原料制备了刚玉质浇注料。研究了3种市售活性氧化铝微粉对刚玉质浇注料性能的影响。结果表明:1)氧化铝微粉杂质含量、粒度与比表面积的差异会影响CA₆的生成量。2)粒度更小、分布更窄的微粉对浇注料的填充效果最佳,因而添加该微粉的试样烧后呈现更致密的显微结构与更优的力学性能。3)刚玉质浇注料的烧后强度也与活性氧化铝的烧结性能相关,添加粒度相近但比表面积更大的活性氧化铝微粉的试样具有更高的抗折强度。

颗粒组成对刚玉质弥散型透气砖性能的影响

苏玉庆, 朱业宁, 郁柏松, 席子建, 魏军从涂军波, 张厚兴, 王义龙

2022, (5): 427-430. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.05.013

摘要 ( ) PDF (1648KB)( )

为改善刚玉质弥散型透气砖的透气性能,以粒度为1~0.15、≤0.15 mm的板状刚玉颗粒为骨料,以≤ 0.044 mm的板状刚玉细粉、d₅₀=3 μm的α-Al₂O₃微粉为基质,外加R1减水剂,以Secar 71水泥为结合剂,浇注成型后经1 600 ℃保温4 h热处理,制备了弥散型透气砖。基于Andreasen分布方程,通过改变分布指数q值,研究了颗粒组成对材料性能和显微结构的影响。结果表明:1)q值从0.21增至0.33的过程中,烧后试样的显气孔率减小,体积密度、常温抗折强度、常温耐压强度和高温抗折强度增大,透气度均≤0.6 Nm³·h^-1;2)当q值从0.33增至0.53时,烧后试样的显气孔率增大,体积密度、常温抗折强度、常温耐压强度和高温抗折强度减小,透气度增大;3)当q值为0.49时,烧后试样的综合性能较优,其显气孔率、常温耐压强度、常温抗折强度、高温抗折强度、透气度分别为25.6%、67.1 MPa、20.9 MPa、9.4 MPa、2.8 Nm³·h^-1。

红柱石细粉添加量对刚玉-莫来石材料性能的影响

张军杰, 钱晶

2022, (5): 431-434. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.05.014

摘要 ( ) PDF (1779KB)( )

以均质矾土熟料、红柱石细粉、广西白泥为原料,在1 400 ℃保温4 h制备刚玉-莫来石材料,研究了红柱石细粉添加量(质量分数分别为0、5%、10%、15%)对材料的致密度、强度、荷重软化温度、抗热震性、抗高温蠕变性等性能的影响。结果表明:1)随着红柱石细粉添加量的增大,试样的体积密度逐渐减小,抗热震性和抗高温蠕变性逐渐增强,荷重软化温度逐渐升高,常温耐压强度基本不变。红柱石添加量为15%(w)时,试样的综合性能最好。2)经1 400 ℃保温4 h烧成后,红柱石细粉颗粒表层已经完全莫来石化,由表及里其莫来石化程度逐渐降低。这使其在后续高温加热过程中可以继续莫来石化,从而继续对材料的抗热震性、抗高温蠕变性、抗荷重软化性提供积极作用。

中国耐火材料行业发展状况与未来展望

李永全, 彭婷

2022, (5): 435-439. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.05.015

摘要 ( ) PDF (1330KB)( )

总结回顾了耐火材料行业过去,特别是“十三五”期间的发展成就,介绍了耐火材料作为高温工业的基础材料在助力钢铁行业发展方面所做的工作,分析了行业发展现存的问题与挑战,探讨了行业未来高质量发展的方向与途径。

纳米材料改性低碳Al₂O₃-C耐火材料的研究现状

吴帅兵, 梁峰, 李亚格, 张鑫, 蔡伟杰, 张海军, 张少伟

2022, (5): 440-446. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.05.016

摘要 ( ) PDF (970KB)( )

传统Al₂O₃-C耐火材料具有优异的抗剥落性、抗渣性和抗热震性,被广泛应用于钢铁生产。随着洁净钢冶炼工艺的发展,传统Al₂O₃-C耐火材料较高的碳含量已无法满足其生产标准,而降低Al₂O₃-C耐火材料中的碳含量又会导致材料的抗热震性能和抗侵蚀性能的下降。为了解决这些问题,研究人员尝试向耐火材料基质中直接加入或原位生成纳米材料,来提高Al₂O₃-C耐火材料的高温服役性能。综述了近年来纳米碳材料和纳米陶瓷相对低碳Al₂O₃-C耐火材料基质改性的研究现状,展望了今后该领域的研究方向。

鳞片石墨表面改性研究进展

蔡伟杰, 李亚格, 张鑫, 郭俊艳, 段红娟, 张海军

2022, (5): 447-451. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.05.017

摘要 ( ) PDF (990KB)( )

天然鳞片石墨具有密度低、热导率高、热膨胀系数低、抗热震性和抗渣侵蚀性好等特点,被广泛应用于含碳耐火材料中。但石墨存在亲水性差、高温下易氧化等缺点,限制了其在耐火材料中的应用。在石墨表面引入包覆物是克服其应用缺点的有效方法。综述了近年来石墨表面改性方法的研究进展,并分析了它们的优缺点,展望了石墨表面改性的发展方向。

碳化硼材料的烧结致密化及其应用研究进展

邹鑫, 陈平安, 徐广平, 李享成, 朱颖丽, 朱伯铨

2022, (5): 452-457. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.05.018

摘要 ( ) PDF (957KB)( )

碳化硼具有优异的高温抗氧化性、高硬度、低密度、高熔点和优异的耐磨性等性能,被广泛应用于耐火材料、耐磨材料和轻质防护材料等领域。综述了近年来碳化硼材料的国内外研究进展和应用情况,分析了无压烧结、热压烧结、热等静压烧结、放电等离子烧结和微波烧结等烧结工艺及烧结助剂(单质、氧化物、碳化物)对碳化硼致密化的影响,并对碳化硼材料的发展进行了展望。

燃气轮机燃烧室用陶瓷瓦块的定量无损检测方法研究

冯志源, 王晗, 宋艳艳, 范沐旭, 张涛, 武刚

2022, (5): 458-460. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.05.019

摘要 ( ) PDF (1201KB)( )

确定整块瓦块弹性模量示值测试的敲击位置和振动接收位置,利用脉冲激振法在对应位置测定其弹性模量值E’,再按照GB/T 30758—2014制样检测瓦块的弹性模量E,对E’和E进行数值拟合、建立数学模型,拟合结果显示二者线性相关,决定系数R²为0.992。因此,通过激振法测定瓦块的弹性模量后,再根据拟合公式计算瓦块的弹性模量实测值,能够在不破坏陶瓷瓦块结构的情况,对其弹性模量进行定量评估。

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