为了研究骨料与细粉含量对水合氧化铝结合刚玉质浇注料抗爆裂性能的影响,以5~3、3~1、≤1和≤0.074 mm的电熔白刚玉颗粒和细粉、d₅₀ =2.4 μm的水合氧化铝微粉、d₅₀ =1.198 μm的活性α-Al₂O₃微粉、d₅₀ =0.268 μm的SiO₂微粉等为主要原料,骨料与细粉的质量比从60:30变为 70:20,制备了ρ-Al₂O₃结合刚玉质浇注料,并在空气气氛中于1 400 ℃保温3 h热处理。按照国家有关标准分别检测其常温力学性能、透气度、孔径分布和抗爆裂性。结果表明:随着骨料含量的增加,试样脱模及110 ℃烘后的力学性能逐渐增加,而 1 400 ℃ 烧后试样的常温力学性能逐渐降低,体积密度略有增加,显气孔率降低;脱模和110 ℃烘后的透气度先增加后降低,经1 400 ℃热处理后的透气度逐渐增加,且烧后试样的平均孔径逐渐增大;在室温养护12 h后,试样的抗爆裂性能则是先增加后降低。在骨料与细粉的质量比为68:22时,抗爆裂性能最好。

为提高刚玉质弥散型透气砖的性能,以电熔白刚玉颗粒及细粉、α-Al₂O₃微粉、Cr₂O₃微粉等为原料,固定骨料与基质的质量比为85:15,分别用质量分数为0、1%、2%、3%的MgCO₃等量替代电熔白刚玉细粉制备了刚玉质弥散型透气砖,研究了MgCO₃微粉加入量对其性能的影响。结果表明:加入1%(w) MgCO₃微粉时,试样常温耐压强度、常温抗折强度和高温抗折强度增加;继续增加加入量,试样的常温和高温强度下降,体积密度减小,显气孔率升高,且透气度变化不大。加入的MgCO₃高温下分解生成的MgO与基质中的Al₂O₃反应生成尖晶石起增强作用,当加入量过多时,试样膨胀率和高温强度下降,这与体系生成了低熔点相有关。

为了提高氧化锆制品的综合性能,设计了配料组成中骨料分别为65%(w)的电熔氧化锆致密颗粒、45%(w)的电熔氧化锆致密颗粒加20%(w)的电熔氧化锆空心球、65%(w)电熔氧化锆空心球三种骨料密度不同的试样,经混料、液压成型、烘干后,分别在1 650、1 720和1 800 ℃保温6 h制成w(ZrO₂+HfO₂+Y₂O₃)≥99.0%的高纯氧化锆试样,然后检测试样的常温耐压强度、常温抗折强度、热导率、线膨胀率和高温压蠕变率,并分析试样的相组成和显微结构。结果表明:1)以45%(w)的电熔氧化锆致密颗粒加上20%(w)的电熔氧化锆空心球为骨料的试样的综合性能最优,在显气孔率增大、热导率减小的同时,其常温抗折强度、常温耐压强度和抗蠕变性并未显著降低,热膨胀性变化也很小;以65%(w)电熔氧化锆空心球为骨料的试样,虽然显气孔率进一步增大,热导率进一步减小,但其常温抗折强度、常温耐压强度和抗蠕变性均显著降低。2)最佳烧成条件为1 720 ℃保温6 h。

以一水合柠檬酸为络合剂,钛酸四丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备了柠檬酸盐络合物前驱体,然后在氮气气氛中对前驱体进行热处理制备TiN粉体,研究了反应温度(800~1 300 ℃)、原料配比(n(钛酸四丁酯):n(柠檬酸)分别为3:1、2:1、1.7:1)对碳热还原氮化反应制备TiN粉体的影响。结果表明:前驱体干凝胶为柠檬酸钛铵络合物;柠檬酸用量的增加有利于碳热还原反应的进行,热处理温度的升高促进了TiN成核。n(钛酸四丁酯):n(柠檬酸)为2:1时,前驱体干凝胶在流动N₂气氛下经1 200 ℃热处理后制得了平均粒径约60 nm的等轴状的TiN粉体。

以粉煤灰为主要原料,分别添加不同种类(碳粉、木质纤维、电石渣)和不同数量(碳粉添加质量分数为5%~50%,木质纤维添加质量分数为5%~30%,电石渣添加质量分数为0~50%)的造孔剂,以100 MPa压力成型后,在1 100 ℃保温2 h烧结制成多孔陶瓷。结果表明:1)碳粉添加量增多,多孔陶瓷的显气孔率、平均孔径、气体渗透率和氮气通量增大,容重减小。2)电石渣添加量增多,多孔陶瓷的显气孔率、气体渗透率和氮气通量增大,容重减小,平均孔径变化很小。3)木质纤维添加量从5%(w)增加至15%(w)时,试样的显气孔率和平均孔径增大,容重减小;继续增加至30%(w)时,试样的显气孔率和容重基本上没有发生变化,平均孔径逐渐减小,气体渗透率和氮气通量的变化无明显规律。4)以碳粉为造孔剂的多孔陶瓷的物相为石英、钙长石和硅酸钙相。以电石渣为造孔剂的多孔陶瓷的物相包含石英、钙长石、钙铝黄长石和硅酸钙。以碳粉和电石渣为造孔剂,可通过改变造孔剂添加量线性地调控多孔陶瓷的性能参数和孔参数。

为了研究高铬砖在含磷高钠煤渣侵蚀下的蚀损机制,以某厂多元料浆气化炉筒身上部与拱顶交界处残砖为试样,采用扫描电镜结合能谱分析仪对残砖进行了显微结构和微区成分分析。用后残砖由反应层、脱锆渗透层、含锆渗透层组成。由于服役条件下含磷高钠煤渣对高铬砖的溶解能力较强,基质(Al-Cr)_ss固溶体和部分电熔氧化铬颗粒重结晶形成较为致密的(Mg-Al-Cr-Fe)_ss多元尖晶石固溶体,使高铬砖产生结构差异,容易造成裂纹,是导致高铬砖蚀损剥落的主要原因。煤渣中的磷酸盐能够促进含磷晶相/液相的析出,提高了渣的黏度,可减缓渣对高铬砖的渗透。

以分析纯ZrO₂和Ca(OH)₂为原料,添加Co₂O₃(加入质量分数分别为0、0.5%、1.0%、1.5%和2%)粉末,经配料、成型、干燥和烧成(1 500、1 550和1 600 ℃分别保温3 h)后,通过高温固相法制备了CaZrO₃试样。结果表明:随Co₂O₃添加量的增加,制备CaZrO₃的体积密度、线收缩率和平均晶粒尺寸均先增大后减小,显气孔率的变化与之相反。Co₂O₃分解产生的CoO可以与CaO发生无限置换反应,降低CaO与ZrO₂的反应活化能,从而促进试样烧结致密性。但Co₂O₃添加量超过1.5%(w)时,可能由于Co₂O₃在分解过程产生较多O₂,同时产生的CoO短时间内不能固溶到CaO晶体中,处在晶界上,阻碍反应物的直接接触,降低了烧结性能。因此,Co₂O₃的最佳添加量为1.5%(w),此时CaZrO₃试样的体积密度为4.25 g·cm^-3,显气孔率为3.3%,CaZrO₃的平均晶粒尺寸为6.13 μm。

以硅酸铝陶瓷纤维、高岭土、三聚磷酸铝等为主要原料,分别以硅溶胶和硅溶胶-环氧树脂为结合体系,经制浆、浇注成型后,在不同温度(分别为25、30、35、40、45、50和60 ℃)下保温不同时间(分别为40、60、90和120 min)进行固化,再经120 ℃干燥和800 ℃热处理,制成连铸连轧铸嘴材料试样,然后检测试样的硅溶胶迁移层厚度和常温抗折强度,并分析其显微结构。结果表明:1)在固化温度相同时,不同结合体系试样的硅溶胶迁移层厚度均随固化时间的延长而减小;在固化时间相同时,不同结合体系试样的硅溶胶迁移层厚度基本上随固化温度的升高而呈先减小后增大的变化趋势;总体来看,以40 ℃固化120 min的固化条件为佳。2)硅溶胶-环氧树脂复合结合试样的硅溶胶迁移层厚度和常温抗折强度均比硅溶胶自固化结合试样的小。3)硅溶胶-环氧树脂复合结合体系比硅溶胶自凝胶体系得到的材料可加工性能优越,但前者的力学强度将略低于后者。

以电熔致密刚玉、板状刚玉、电熔莫来石、可引入硅源和铝源的复合粉体为主要原料,研究了电熔致密刚玉和板状刚玉对烧后(1 600、1 700 ℃)刚玉-莫来石材料结构与性能的影响。结果表明:1)电熔致密刚玉的反应活性较低,原位莫来石缓慢持续生成,晶粒数量较少、尺寸较大,而板状刚玉的反应活性相对较高,原位莫来石晶粒数量较多、尺寸较小、分布均匀;2)同一温度烧后,板状刚玉-莫来石材料的显气孔率相对较高,烧后线变化率较小,弹性模量、常温抗折强度和耐压强度较低,抗热震性更优异;3)烧成温度由1 600 ℃提高到1 700 ℃,两种材料的烧结程度提高,气孔聚结,原位莫来石晶粒长大,高温抗折强度提高,但热膨胀系数失配程度也随之增大,导致常温抗折强度均低于高温抗折强度,其中电熔致密刚玉-莫来石材料中原位莫来石发育长大更为明显,因而常温耐压强度和抗折强度降低。

高炉用炭质浇注料的热导率、耐水性、耐酸碱性是影响炭质炉衬冷却效果的关键。为此,通过分析含碳化硅的炭质浇注料及以炭素为主的炭质浇注料的性能,发现含碳化硅的炭质浇注料耐压强度较高;而以炭素为主的炭质浇注料干燥强度高,高温烧后耐压强度大幅度降低。含碳化硅的炭质浇注料耐水性较好,但经2%(w)氢氧化钠溶液浸泡后完全松解。因此,在高炉炉底可能存在碱蒸气渗透及水冷管漏水的条件下,应谨慎采用溶胶结合的以碳化硅为主原料的炭质浇注料。炭质浇注料的热导率实际测量值与文献报道差距较大,应管控质量,准确分析,以免在应用中因传热不畅影响冷却效果。

为开发新型碱性隔热耐火原料,以天然镁橄榄石细粉、菱镁矿细粉为原料,无烟煤为造孔剂,按镁橄榄石(2MgO·SiO₂)的化学组成配比后进行湿磨,再干法成型后于不同温度下煅烧,制备了?36 mm的圆柱试样。研究了转速、煅烧温度以及无烟煤的外加量对试样性能的影响,并将该轻质原料应用于镁橄榄石质浇注料中。结果表明:当煅烧温度达到1 300 ℃后,原料中的矿物相将全部转变为有益的物相。随着转速加快和煅烧温度提高,试样的体积密度上升,显气孔率下降,强度增加。综合考虑,采用400 r·min^-1的研磨速度和 1 450 ℃的煅烧温度为最佳方案。无烟煤的加入将使得试样进一步轻量化,可以得到微孔分布均匀的轻质原料。所制得的轻质原料在镁橄榄石质浇注料中取得了良好的使用效果。

针对白马公司300 MW高温绝热式分离器长时间运行后出现膨胀缝和耐火砖缝间隙增大,高温烟气、物料进入墙体内,造成墙体耐磨砖大面积脱落,导致分离器壳体超温、壳体发红等问题,提出了改进措施。先在外筒壁上焊接耐热锚固件,再在保温层铺设250 mm厚的轻质保温可塑料,工作层铺设150 mm厚的SiC耐磨可塑料;优化施工,在分离器直段与顶部、入口烟道等区域接口处设计膨胀缝,严格按烘炉升温曲线进行烘炉。经改进后的高温绝热式分离器使用5年,再无壳体发红现象,改进效果明显。

针对某钢铁公司铁水包在采用“一包到底”的运行模式下发生的铁水包漏铁事故,对铁水包各部位渣铁、铁水包包底新砖和事故包残砖进行取样。分析表明,铁水包砖发生异常损坏的主要原因是渣中含有的大量铁氧化物对砖化学侵蚀;CaO和MnO等氧化物渗透到砖的内部,与砖中的成分生成低熔点相。根据铁水包的破损机制制定了铁包在线安全运行的管控应对措施。

纳米氮化钛具有高熔点、良好的化学稳定性以及优良的抗氧化性和导电性能,同时具备局部表面等离子体共振(LSPR)特性,被视为新一代热等离子体材料。纳米氮化钛的组成与结构、粒度大小和比表面积会影响其LSPR效应和光热转换效率。因此,纳米氮化钛的有效制备是实现其在光热转换领域产业化应用的关键。为此,综述了氮化钛纳米材料现有的制备方法及最新研究进展,阐述了各种方法的工艺过程及合成机制,探讨了不同方法之间的差别及应用范围,总结了氮化钛纳米材料在光热转换方面的应用现状,并就未来纳米氮化钛的发展方向做出了展望。

总结了国内外采用表面活性剂、造粒、表面涂层等技术将传统碳材料(主要是鳞片石墨)改性优化后应用于耐火浇注料的研究进展,阐述了其工艺特点及目前存在的问题。还介绍了近年来微/纳米碳材料应用于含碳耐火浇注料的研究现状,分析了阻碍微/纳米碳材料应用于含碳耐火浇注料的原因。

稀土锆酸盐热障涂层材料具有耐高温、抗烧结、低导热、高温相结构稳定和抗腐蚀性能好等优点,被认为是最具有潜力的新型高温热障涂层材料体系之一。概述了目前关于这种热障涂层材料体系的晶体结构、物理性能、力学性能、抗热震性以及热腐蚀性等的研究进展,并进一步展望了稀土锆酸盐热障涂层材料的发展方向。

从制备Al₂O₃-ZrO₂-C质滑板材料所用的氧化物、炭素、防氧化剂等原料对性能的影响方面,总结归纳了Al₂O₃-ZrO₂-C质滑板材料的研究进展,并对钙处理钢用滑板材料的未来研究方向进行了展望,期望为钙处理钢用滑板使用寿命的提高提供参考。

针对我国优质高铝原料日益稀缺的现状,简要概述了高岭土资源的全球分布及我国的资源特色,重点阐述了煤系高岭土在耐火材料中的应用,如制备Al₂O₃-SiO₂系耐火原料、轻质/半轻质隔热耐火制品和不定形耐火材料等。并指出了煤系高岭土的发展方向,期望为煤系高岭土在耐火材料行业的研究和综合利用提供参考。