结合天津钢管公司150t钢包的使用环境,分析了影响钢包包底使用寿命的因素,制定了针对性的改进措施。通过优化包底铝镁尖晶石碳砖的材质、改进包底冲击区的砌筑方式、加强钢包运行过程中的维护、改变包底砖尺寸等措施,明显提高了钢包冲击区的使用寿命,降低了生产成本,提高了钢包运行的安全性。
简要介绍了Al2O3-SiC-C质浇注料的现状与组成,分析了Al2O3-SiC-C质浇注料作为铁沟内衬用材料存在的主要损毁因素,系统总结了改进并提高Al2O3-SiC-C质浇注料性能的研究进展。
探讨了将市售4种不同来源α-Al2O3微粉分别引入到铝矾土质低水泥浇注料中,4种α-Al2O3微粉分别命名为国产A、国产B、进口A、进口B。实验结果表明,进口A铝微粉由于具有双峰分布,且颗粒较细,因而其填充性较好,同时有助于体系内烧结;含有进口A铝微粉试样各项性能最好;国产B铝微粉由于粒度分布较宽,且颗粒较大,含有这种铝微粉的试样各项性能最差;国产A铝微粉颗粒分布也较窄,各项性能指标仅次于含有进口A铝微粉。
通过对莫来石陶瓷焊补传热过程剖析,建立了单个喷补颗粒传热过程模型,借助于稳定态传热公式,计算出不同喷补颗粒加热熔融时间,这为莫来石陶瓷焊补颗粒配比及其操作规程的制订提供了重要的理论依据。
通过与原1#~3#麦尔兹窑指标消耗对比,对4#、5#窑煤气消耗偏高原因进行分析,制定相应措施,通过优化工艺操作,改良设备等,降低了煤气消耗。
涟钢冶金材料科技有限公司现有麦尔兹窑400t·d-1、450t·d-1各一座, 600t·d-1两座。其中2#窑和3#窑由于耐火砖筑砖不规范引起连接通道处耐火材料掉落严重,甚至有烧穿窑壳的现象。前期较简单的在原有拱形处采用吊模的方案较好解决了掉砖较轻的2#窑的问题,但是,3#窑采用同样方案修补后两个月内再次出现烧穿现象,因此需要寻找一个更完整的方案快速修补。
为达到国家环保排放标准,在机械化石灰立窑安装除尘器的技术方案设计中,比较两种滤料后给出了除尘技术参数,并对窑炉结构设计和电气控制也提出了较高的设计要求。
炼钢生产对石灰粒度有一定的要求,因此在选择石灰石矿山时,必须对原料的采集地进行相关的实验。针对目前冶金行业内没有一套有效的石灰粉化率测定方法的问题,通过对石灰在回转窑内粉化机理分析,制定出一套模拟回转窑石灰粉化率实验室测定的方法。该试验方法不需要制备大量实验原料,实验设备简单。通过和生产实际对比后发现,实验数据和生产实际非常接近,具备推广应用价值。
针对连铸钢包自动开浇与引流砂的关系,从引流砂的加入状态、引流砂的材质、性能以及钢包的运行状态几个方面进行了深入的分析。分析结果表明,钢包自开率与引流砂的加入量多少、引流砂的材质、颗粒形状及粒度、引流砂的导热性及热膨胀系数、抗钢液渗透性以及钢包形态、运行周转时间及钢水搅拌形式有关。针对不同的钢包使用环境,需要选择不同类型的引流砂以达到最优的使用效果。
为了有效地控制工业窑炉在间歇式操作时的热能损失,降低内衬材料的热容量和导热系数非常重要。开发了低导热性内衬耐火材料,使导热系数降低约30%。新开发的耐火材料在100t的LF炉中应用证实LF处理时间缩短10%、LF耗电量降低8%。在185t钢包中使用,获得了大幅度抑制钢水温度降低的效果。
论述了炼铝炉用耐火材料抗腐蚀性和抗侵蚀性的综合试验方法,查明了影响耐火材料性能的因素。利用所推荐的试验方法研究了在各种不同温度下耐火材料的抗腐蚀性和抗侵蚀性,并在生产条件下对耐火材料的使用性能进行了评估。
出钢口是熔融钢水从BOF炉(转炉)流向钢包的通道,它所用的耐火材料至关重要。不仅影响钢水冶炼的生产效率,而且影响钢水的质量。韩国在过去的10年中,出钢口衬砖从分段型(短衬砖)转变为整体型(一个长衬砖),延长了转炉的使用寿命。本文通过以下两种途径来提高出钢口衬砖的使用寿命:一种途径通过优化材料的化学组成改善材料的耐磨性,并控制材料的初始抗热剥落性来延长出钢口衬砖的使用寿命;另一种途径通过改善出钢口入口处形状缩短初始出钢时间来提高转炉的生产效率。此外,期望通过改善出钢口衬砖组成与形状来控制辅料进料时间。研究发现:出钢口衬砖用MgO-C质耐火材料通过改变鳞片石墨的种类及其含量来改善其使用寿命,另外,通过水模型试验改善出钢口入口处形状缩短了出钢时间。
介绍了目前全球耐火原料(如氧化铝、矾土、石墨等)的生产情况,指出2014年后,全球耐火原料的产量可能将面临能源成本增加以及消耗水平和其他特定市场因素的变化的影响。
本文研究了机械活化和微波加热红柱石粉体对莫来石形成的影响。XRD分析结果表明:球磨60h后红柱石的衍射峰消失,同时可以观察到氧化铝的衍射峰。机械活化后的红柱石粉末和基准红柱石粉末加热后莫来石的形成温度分别为800℃和1 250℃。然而完全莫来石化的温度分别为1 100℃和1 400℃。机械活化后的红柱石所制备的莫来石具有更好的致密度,并且具有细长的形状。
耐火浇注料中含有超过3%的铝酸钙盐(CAC)就会在复杂的工艺过程中产生缺陷(尤其是干燥过程),当遇到二氧化硅时浇注料的耐火度也会降低。近年来,许多研究人员研究了关于将硅胶作为一种替代粘结剂的课题,同时也有许多文章探究将铝胶用作同样用途。本文重点回顾了近年来硅胶或铝胶应用在纳米结合耐火浇注料中的发展状况。本文对比了纳米结合耐火浇注料的不同胶结系统,探讨了用胶质粘结剂代替CAC和水合铝的优点。重点强调了用硅胶或铝胶作为耐火粘结剂的优势。与此同时,文章还介绍了这些粘结剂的表征技术和作用机制。最后探讨了在胶质粘结剂的合理应用中存在的挑战,并提出了纳米结构耐火浇注料未来的发展方向。
双膛窑是现阶段国内较为先进的石灰窑,其自动化水平高,工艺控制要求严格。控制系统开发是双膛窑技术的重要组成部分。西门子PLC系统是应用范围较广的控制系统开发平台。基于西门子PLC系统成功开发双膛窑控制系统,形成模板化设计与应用系统,将对双膛窑控制系统规模化开发及优化工作提供支持。
锚固件在不定形耐火材料中起到增强牢固性的作用,所以其使用性能的好坏直接影响着不定形耐火材料的使用效果。整体炉衬镍铁回转窑使用的锚固件为U型、Y型、V型、双R型或锚固砖。使用合适的锚固件后炉衬的整体性好,窑体寿命长,产能高,成本低。
针对原低温烘窑装置在烘窑过程中存在火焰波动大、极易被助燃风吹灭和窑温不能稳定控制等问题,对其喷油嘴处进行改进设计,形成一套结构简单、自动化程度较高、可在低温环境下持续工作的烘窑装置。
根据陶瓷焊补料配制的工艺要求,通过对高铝质焊补料耐火原料的精心选择及其颗粒配比和燃料量的科学测算,用较少的焊补试验,经目测和理化指标测定,找出比较合适的组成配方,使其形成的焊补体各项性能指标接近或超过原炉衬高铝砖的性能指标,达到实际应用的技术要求。
为了防止钢包水口处钢水冻结,需要在水口处填充引流砂。引流砂的材质、粒度,水口座砖的形状,连铸工艺等都影响着引流砂的自开率,引流砂的填充效果也是影响因素之一。介绍了几种引流砂的充填方式,并对其做了对比。
新型7.63m大型焦炉和顶燃式热风炉设计中出现了大量的难以成型的异形砖,这给生产和质量管理工作带来了巨大的难度。由此看来,使用原有的泥料制备工艺已经无法满足生产和质量的需要。因此,制定出一种新的泥料制备工艺,该工艺既能保证泥料具有较好的可塑性能,利于成型,满足生产需要,又能保证成品具有高耐压强度和低气孔率。
通过采用1.65mm、2.18mm、3~5mm临界粒度的废硅砖熟料制备轻质硅砖,并研究不同的临界粒度对轻质硅砖泥料颗粒组成、砖外观及其性能指标的影响,最终确定出制取效果最好的轻质硅砖所需的废硅砖熟料临界粒度。
回顾了铜冶炼工艺用耐火材料的使用和损毁机理,描述了研究、发展及减少耐火材料侵蚀的研究水平。化学、热力学和机械侵蚀机理三者的结合主要基于下列因素:如炉型、炉衬的炉龄设计、耐火材料的选择类型和工艺条件。镁铬砖广泛应用于铜冶炼炉中,尽管在某些特殊条件下,特别在碱金属或碱土金属存在的条件下,隐藏着六价铬的潜在风险。在相图、热力学和动力学计算的支持下,用后耐火材料调查和实验室规模试验被认为是了解和预测耐火材料侵蚀问题的有效手段。本文对铜冶炼工艺用耐火材料选择、使用以及用后耐火材料的回收及循环利用进行了总结和回顾。
分析了炼铜转炉用镁铬耐火材料在使用时受到侵蚀的主要因素。查明,此种耐火材料受到侵蚀的主要原因是由于在铜水的作用下材料的结构发生层状变化,以及在热冲击的作用下材料发生剥落。针对材料的这一特点,在使用炼铜转炉用镁铬耐火材料时选择了其最佳参数,以进一步提高材料的抗侵蚀性。
石灰窑预热器的炉墙结构由传统的耐火砖改用不定形耐火材料。介绍了炉墙结构、材料选择、施工实绩和耐用状况。由于采用不定形材料,炉墙寿命达到了10年,基本没有发现剥离和脱落,实现了延长使用寿命的目的。
对传统的无铬砖进行了改良,提高了耐火砖的应力缓和特性。实际用于工业炉烧成带,得知改良无铬砖A比传统的无铬砖B损伤小,机械性应力获得缓和。
开发了具有不同性能的无铬砖,分别用于水泥回转窑的不同部位,在抗侵蚀性、抗热震性以及涂层附着性方面,均取得良好的效果。
尽管对MgO水合和Mg(OH)2分解的动力学已经进行了大量研究,但是在如何控制和减缓MgO水合方面的进展甚微。在MgO耐火浇注料中,SiO2是应用最广泛的抗水合添加剂。硅磷酸盐(含有大量SiO2且表现出较高的反应活性和溶解性)在MgO颗粒表面较快形成了镁硅酸盐水凝胶,阻止了水镁石形成。本文研究了市售磷酸盐化学结合剂(与硅灰结合或不结合)在Al2O3-MgO耐火浇注料(铝镁浇注料)和MgO悬浮液中的抗水合性。通过热力学模拟、热重分析、X射线衍射、抗拉强度、热膨胀系数来研究添加剂的性能和浇注料的性能特征。根据模拟的Pourbaix图和Mg、Si的摩尔比,在样品中形成两种不同的液滴[Mg3Si2O5(OH)4和Mg3Si4O10(OH)2],会阻止MgO水合。由于铝镁浇注料中MgO的含量很高(6%),反应过程中类温石棉相[Mg3Si2O5(OH)4]是主要的化合物。此外,硅灰和磷酸盐添加剂的混合物阻止生成Mg(OH)2,从而制备出高流动性、高机械强度、高弹性模量的浇注料。
研究了三种树脂结合和沥青结合MgO-C耐火材料,在一个大的温度范围内承受大气侵蚀,由质量损失和脱碳区域测定出抗化学侵蚀性。并对树脂结合和沥青结合耐火材料进行了比较。
虽然高性能耐火浇注料在先进炼钢中扮演着重要角色,然而镁质浇注料却没有被广泛使用。其中一个首要的问题是MgO水化过程中水镁石的生成会导致体积膨胀和随之而来的开裂,通常被称为“熟化”。为了克服这些问题,开发了一种基于MgO-SiO2-H2O结合的无水泥MgO浇注料的新特色产品(SioxX-Mag)。本文进行了系统的工作以弄清MgO水化和制备出无裂纹MgO浇注。将SioxX-Mag和硅微粉配合,可以抑制水镁石生成产生的裂纹,也可以研制出干燥后无裂纹的大型预制块。用XRD技术对干燥过程中水化后取自大型预制块内部的试样进行了研究。结果表明,对于MgO浇注料,硅微粉是一种有效的抗水化添加剂。当硅微粉为8%时,MgO的水化被抑制,也观察不到水镁石相,而且能制备出无裂纹的大型MgO浇注料预制块。当硅微粉较少时(如6%),干燥过程中会生成水镁石,而且预制块中可以观察到裂纹。
介绍了一种石灰回转窑尾气余热利用新工艺,并得出结论:采用热管式烟气-软水换热器回收石灰回转窑尾气余热的新工艺对石灰回转窑尾气余热加以回收,不仅可以充分利用回转窑尾气余热,节能降耗,保护环境,还可以产生可观的经济效益。
梁式竖窑导热油余热由于热量小、温度低而易被忽视。通过对梁式竖窑热工分析及导热油余热分析,提出了导热油-烟气综合余热利用方案,并对经济效益进行分析。指出导热油烟气综合利用投资省,回报率高,操作简单,节能减排。
介绍了石灰回转窑筒体辐射热利用技术方案,通过设计集热罩的方法来回收石灰回转窑筒体的散热,并设计石灰生产厂区采暖、洗浴、余热发电等余热利用手段。通过对该设计的回收热量和投资成本的核算,指出该项目投资回收期短,回报效益高,适合普遍推广应用。
介绍了在现有低煤气热值状况下,以优化工艺控制,保证设备稳定运行等手段,来降低4#、5#麦尔兹窑冶金石灰生过烧。
研究了浸盐对水煤浆加压气化炉用Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖性能的影响,尤其研究了其对抗侵蚀性能和渗透性能的影响。结果表明,浸盐后Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖的抗侵蚀渗透性能优于浸盐前。
根据消化过程中石灰粒度、消化水温度对石灰消化时间影响的实验结果,对氢氧化钙工艺设备进行了改进和优化,达到了节能降耗和降低生产成本的效果。
针对年产100万t石灰生产线,根据当地原煤初始条件和石灰石煅烧对煤粉的要求以及5座600t·d-1石灰窑对产能的要求,配套了煤粉制备系统。针对以往煤粉制备系统出现的问题,在设计过程中提出了改进方案并实施,最终通过实际生产得到验证。
为了改善滑动水口插入环边缘损毁,对非稳定态ZrO2的使用量和粒度构成进行了研究。通过减少用量,减小非稳定态ZrO2的粒度,并细化整体粒度,使组织达到致密,减小气孔径,控制渣状物质的浸润,由此边缘损毁改善70%,提高了使用寿命。
用尖晶石替代氧化铝,研究了添加氧化锆和尖晶石的不烧氧化镁砖的耐火特性。研究发现,显气孔率不依赖氧化锆添加量,当氧化锆添加量在2%~8%时,抗折强度也不依赖氧化锆添加量。随着氧化锆添加量的增加,抗热震性有降低的倾向。当氧化锆添加量达到4%以上时,耐蚀性降低。
TiO2主要是通过氯化法进行生产,该方法需要使用特殊的耐火砖(如DURRATH HD45)。本文所用的方法即为氯化法,且特殊的工艺要求需要氯化炉进行长时间、连续的操作。根据10年来氯化炉的操作结果可知,DURRATH HD45为工业应用提供了最低的周期成本。
传统湿式喷涂中,降低喷涂料中的加水量是有难度的,这是因为该混合料要经过加压并通过橡胶管平稳输送。加水量过多时会导致喷涂体的耐久性变差。新开发的连续快混自动喷涂技术(QMS)中,喷涂料不需要通过橡胶管输送,因此施工所需的加水量降低。与传统湿式喷涂相比,连续快混自动喷涂技术施工的喷涂体具有更优越的性能。而且,喷涂后的清洁工作与干式喷涂后的一样简便易行。本文叙述了QMS技术的开发与喷涂料耐用性的提高。
天然橄榄石是一种耐火原料,在地壳中含量丰富,它是由镁的硅酸盐和铁的硅酸盐形成的固溶体构成,主要存在形式为镁橄榄石(Mg2SiO4),少量以铁橄榄石(Fe2SiO4)存在。这种原料在耐火材料中应用广泛。例如,橄榄石可用在流化床反应器上从生物原料中制出一种高热量的富油合成气(CO+H2);在气化或燃烧反应器中,橄榄石和生物灰之间的反应会使流化床产生凝聚现象;橄榄石还可用作炼钢用中间包材料,其中的磁铁矿与金属铝反应形成了尖晶石。在高温煅烧过程中,橄榄石产生的相变(脱水和氧化)会对化学反应过程产生影响。在这些相变中产生了磁铁矿和顽辉石,有助于颗粒的烧结和耐火材料活性的提高。
弹性模量评估是一项研究耐火浇注料在养护、干燥和烧结期间性能变化的简单而准确的技术。分析Al2O3-MgO系统中的显微结构变化,高温下原位转换起到了重要作用。采用高温弹性模量测试、热动力学计算和XRD分析,评估了含有0%、2%、4%和6%铝酸钙水泥和1%气相二氧化硅的死烧氧化镁质浇注料试样以及无水泥含量的苛性氧化镁质浇注料试样。无水泥浇注料显示出较高的水镁石含量和弹性模量的急剧降低。另一方面,形成的MgAl2O4增加了试样的强度,但是苛性氧化镁没有显著影响高温下的弹性性状。对水泥结合系统,CaO、SiO2和Al2O3之间的反应导致了800℃以上弹性模量的显著增加,更高温度下液相的产生破坏了浇注料的性能。热动力学计算表明,降低水泥含量,基质中产生少量的玻璃相,冷却阶段导致较高的弹性模量值。弹性模量曲线也说明二次热循环所产生的玻璃相转换发生在1 000℃以上。
对含铝酸钙涂层石墨的不定形耐火材料特性进行了研究。将未涂层的石墨和涂层石墨在X射线衍射(XRD)与差热分析(DTA)中进行对比。可通过显微结构研究及不同温度下相间演变的方法来描述含这类石墨的高铝浇注料的特性。物理特性包含体积密度、显气孔率、常温耐压强度和高温耐压强度。在对比中,含涂层石墨的耐火材料性能要优于未涂层石墨的耐火材料性能。溶胶-凝胶法涂层使得石墨能在恶劣环境下长期维持,并使浇注料基质与骨料间的连接更加紧密。
讨论了利用两种不同的天然次生原料与高岭土混合制备干压陶瓷体。石灰石污泥(LS)来源于石灰石骨料的洗涤过程中,作为无塑性原料的花岗岩粉尘来源于花岗岩破碎。在保持原料混合物中黏土含量不变(40%)的同时,调整灰尘、污泥的不同比例,测试其生坯的物理力学性质(体积密度)和烧结体的吸水率、体积密度、抗折强度和矿物成分。样品中含有较高的LS时,将增加生坯的堆积密度、孔隙率(吸水性)和烧结体的抗折强度,降低其烧成收缩,其原因是在烧结时含有石灰污泥的样品形成了钙长石。
报道了含Cr2O3、Fe2O3、TiO2和勃姆石纳米颗粒的镁铬耐火材料的研究结果。通过初始加入和对烧结体进行泥浆浸渍的方法,将纳米颗粒引入到耐火材料中。通过坩埚试验研究了铁橄榄石渣的渗透,通过SEM进行了显微结构观察。结果表明,纳米Cr2O3和Fe2O3均能通过增强基质和骨料的结合来提高抗侵蚀性能。浸渍的纳米物在渗透边界提高了渣的黏度,因而提高了抗渗透性。这似乎是因为少量纳米物溶解到渣中,改变了渣的黏度。渗透指数与显微结构观察是相关联的。
介绍了上海宝冶围绕燃煤麦尔兹双膛窑的达产达标,在石灰石原料的控制、燃煤系统的控制、煅烧工艺的控制等工艺环节采取的措施以及将BIM技术引入石灰工程的实践。
介绍了气烧石灰回转窑的基本参数和所用冶金煤气的特性,阐述了优化不同热值煤气配比的原则及重要性,对最佳煤气配比进行了实践优化。
简要介绍了4条全国产化1 000t·d-1活性石灰回转窑所用的浇注料和耐火砖的设计、选材和优化,并通过试验及实际应用,推荐一种可供大型石灰回转窑优选的新砌筑方案。
Ca(OH)2与脱硅锆(或单斜氧化锆)分别以1∶1摩尔比例,通过烧结合成法制得CaZrO3合成料,并研究了ZrO2的种类对CaZrO3合成性能的影响。结果表明:较纯的单斜氧化锆更有利于CaZrO3的合成。
分析了复合滑板由于泥料性能不同产生的裂纹问题,并介绍了相应减少裂纹的方法。在复合滑板成型时通过改进加料方式,可以提高滑板的质量。
对隧道窑烧成的硅砖的黑心问题产生的原因进行了分析和研究,基于现状提出解决办法,通过各种试验后发现,对装车方法和窑车进行改进后,使K值和M值趋于合理,可以减小上下温差并消除黑心。同时对降低能源消耗,节约生产成本,也起到了积极的作用。
渣为炼钢过程包括钢包耐火材料寿命的延长、熔剂消耗或添加剂的减少以及更好地控制金属回收都提供了重要效益。而且,随着热力学和质量平衡计算的使用,有可能预测渣饱和并确定在操作过程中最适合添加的调节剂(氧化物成分)。因此,本研究目的是通过热力学计算(FactSageTM)分析工业渣和MgO-C耐火材料之间的反应。根据实验结果,对于含有不同镁砂的MgO-C材料设计出一种调节渣并在实验室中进行腐蚀试验(杯试验和感应炉试验)。根据计算得到的渣渗入面积和耐火材料腐蚀速率,发现当耐火材料与熔渣接触时MgO-C砖的耐磨度有明显的提高。因此,适当的渣处理设计适合于替代购买到的合成渣,调节试验能够直接延长耐火材料寿命,使得耐火材料生产者和用户共同获利。
温度、湿度以及对浇注料进行覆盖等环境条件都会影响到水泥结合浇注料的强度发展,无论对浇注料的实验室试验还是现场施工都很重要。本文讨论了水泥试料热量测定的结果与不同水泥含量及添加剂的浇注料在真实的实验室条件下的试验结果。除了众所周知的环境温度对水泥水化及浇注料的强度发展有影响之外,覆盖对浇注料养护过程中的强度发展也有重要影响。研究结果显示,传统浇注料、低水泥浇注料、超低水泥及无水泥浇注料存在系统性差异。水/水泥比以及各自的结合剂/水泥比是造成这些差异的原因,并针对不同类型浇注料的养护给出了建议。
铝镁耐火浇注料已被广泛应用于钢包包壁和包底冲击衬垫。研究了添加0~5%SnO2的铝镁耐火浇注料的性能和这些耐火材料的相组成、显微结构、物理和力学性能。结果表明,添加SnO2对铝镁耐火浇注料的性能有很大的影响。含有SnO2的耐火材料其膨胀性、显气孔率和强度都比参考试样的更突出,这归因于CA6的生成和增强的结合。同时SnO2会与尖晶石和CA6反应生成固溶体。
采用介孔碳CMK-1、氧化硼,通过镁热还原法合成纳米复合材料MgO-B4C。介孔碳CMK-1通过模板法及硅酸盐模板MCM-48合成。原料质量比为B2O3∶C∶Mg=11∶2∶12,合成温度范围为700~750℃。并将合成的纳米复合粉加入到鳞片石墨含量为10%的MgO-C砖中,在还原气氛下烧成。采用BET、XRD、DSC-TGA及TEM分别对先驱体粉体和纳米复合粉进行分析与微观形貌考察。通过测量MgO-C砖的脱碳层厚度来表征其抗氧化性。研究结果表明,添加适量的纳米复合材料MgO-B4C可以改善MgO-C试样的抗氧化性,且好于添加等量Si粉的抗氧化效果。
Al2O3/SiC复合物中含有不同体积分数(3%、5%、10%、15%和20%)的SiC颗粒,该复合物通过混合氧化铝和碳化硅粉末,在1 740℃、30MPa下Ar气气氛中热压1h制备而成。本文研究了SiC体积分数对复合物显微结构和蠕变性能的影响,并讨论了可能的蠕变机制。研究了复合物在高达1 350℃下的蠕变性能以及200MPa下的机械载荷,以及曾经报道过的更为苛刻条件下的上述性能,并将其与块状Al2O3参照物相比较。Al2O3/SiC显微复合物的显微结构和蠕变性能明显受到了SiC微粒体积分数和氧化铝基质平均粒度的影响。相比块状Al2O3,Al2O3/SiC复合物的抗蠕变性显著提高,特别是材料中含有10%(体积)SiC时。机械损坏前经历很长的加载时间暗示了颗粒晶界滑动和气蚀所控制的蠕变行为。抗蠕变性增强是由于晶粒边界被晶间纳米SiC颗粒所钉扎。
研究了添加少量或不添加铝酸钙水泥(CAC)的自流浇注料的热机械性能,并与含有水泥的普通的浇注料对比,结果显示有最佳颗粒尺寸分布的100%氧化铝自流浇注料具有较高的浆体自流性及较高的机械强度。比较了无水泥组成及含有1%CAC组成的浇注料的热机械性能。其不同主要与水合机理有关,即铝酸钙水合物的形成,会导致开口气孔率的增加。由于较低的干燥强度,所有氧化铝质浇注料具有较低的气孔率,较高的机械强度和较高的抗热震性。
通过X射线衍射粉末分析(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)/能量色散光谱仪(EDS)技术,研究了MgO-C耐火材料中碳、空气、还原气氛和相变化对镁铝尖晶石的原位生成的影响。在1 000℃的空气环境下可以生成原位尖晶石。原位尖晶石形态及其形成机理虽然有所不同,但都依赖于环境。固态反应的机制表明,尖晶石的生成机制是氧化气氛,而气固反应在还原气氛下是很重要的。在还原气氛下含碳样品的烧制中,MgO和C反应生成镁蒸气,该反应被认为是控制原位尖晶石形成的一个重要部分。
将两步烧结法(TSS)应用到涂覆有硼和碳的碳化硅无压烧结中。TSS-SiC的显微结构和机械性能与用普通热循环获得的烧结CS-SiC进行比较。TSS-SiC在2 050℃的致密度为97.7%,CS-SiC在2 200℃的致密度为97%。此外,TSS-SiC显示出更细微的显微结构和强化的机械性能。尤其是TSS-SiC的抗弯强度增加到556MPa,远远高于CS-SiC(341MPa)。
研究了两种AZT氧化物耐火材料和一种含有Al2TiO5的富铝镁铝尖晶石陶瓷。其中AZT陶瓷材料是由95%Al2O3、2.5%ZrO2和2.5%TiO2制备的。1 650℃烧后陶瓷材料具有较好的抗热震性,而1 200℃热震循环1次和5次后试样的强度比烧后的原始强度高。在富铝尖晶石中添加12%预合成的Al2TiO5可以提高试样的抗热震性。本实验中热震后试样具有较高的抗热震性并非与烧后试样的强度对比而是与纯尖晶石陶瓷材料进行对比,经过950~1 150℃的循环热震,含Al2TiO5试样的残余强度较高。
近年来,莫来石以其卓越的高温强度、抗蠕变性、化学稳定性及低热膨胀系数引起广泛关注。莫来石在室温下的力学特性如断裂韧性等与其他氧化物如矾土和氧化锆比起来略显逊色。锆质材料因其在高温下的卓越性能在不同的工业领域尤其是钢铁行业得到了广泛应用。研究人员对用氧化锆-莫来石质的材料替代纯锆石方面表现出极大兴趣,以期能利用二者的优势。人们在耐材应用领域对锆石、氧化锆、莫来石及其陶瓷复合物的性质开展了广泛的研究。通过煅烧不同含量的锆石制备出一系列的锆石-莫来石复合物(ZRM)。测试改变锆石含量的百分比对致密度、相分析和强度的影响。研究分析了氧化锆含量对热学和热力学性质(如RUL、TSR、HMOR和PLC)的作用。氧化锆-莫来石质复合物的相分析表明,高温时游离锆石的出现可以改善其性能。与无莫来石质的锆石和锆石-氧化锆复合物相比,莫来石相的形成提高了其热震稳定性和HMOR。
介绍了以微晶刚玉为基质的研磨陶瓷复合材料的技术性能及试验研究结果。在研究时查明了体积密度变化、烧后变形率、抗折强度与微晶刚玉颗粒组成含量的关系。
对比了不同CaO含量对镁钙系耐火材料性能的影响。结果发现,随着CaO含量的升高,试样的抗水化性能逐渐下降;当CaO含量不超过20%时试样均具有较好的抗水化性能;当CaO含量达到56.9%时,试样抗水化性能下降明显。
中间包挡墙合理的设计使用,优化了中间包流场,均匀了中间包温度,促进夹杂物的积聚上浮,提高了中间包钢水的洁净度。
介绍了一种用于定型制品成型的自动排气装置,该装置改善了定型制品成型过程中排气质量,有效的降低了由于排气质量不好引起的层裂,达到了提高、稳定产品质量,提高生产效率,降低生产成本的目的。
石横特钢气烧石灰回转窑的结圈周期大概在半年左右,为了降低企业成本,提高产品质量,对形成结圈的原因进行了分析。发现结圈的主要原因如下:焦炉煤气与转炉煤气中的夹杂物含有能够与CaO形成低熔氧化物的化学成分;原料夹杂泥土;喂料速率不当。针对这些原因的形成,提出了一些处理方法,如原料质量的检测与管理的增强,燃气在使用前进行处理,优化操作工艺等。
针对环保脱硫制剂石灰石粉加工系统的工艺控制要求,通过采用S7-300、Profibu-DP总线通信、变频调速及远程视频监控技术,实现了磨粉系统的自动化控制,取得了良好的效果。提高了给料、选粉的精确度,石灰石粉料的合格率有了明显提高。
双膛石灰窑以其热耗低,石灰品质高的特点在国内冶金行业和电石行业被广泛应用,但是在长期生产中,双膛石灰窑尾气经过除尘过滤后排放,这部分尾气由于温度偏低,没有得到足够的重视,所以没有回收利用,本文重点对此部分热量回收再利用进行探索和介绍。
梁式石灰窑喷煤管路及烧嘴发生堵塞处理起来相当麻烦,不仅消耗大量的人力和物力,而且严重影响了石灰煅烧的稳定,因此有必要寻找一种简单易行的处理方法,使得梁式石灰窑能够稳定运行。
创新型无铬耐火砖设计是以电熔氧化镁-锆酸钙(MgO-CaZrO3)技术为基础,利用陶瓷结合镁铝尖晶石(MgAl2O4)和铁铝尖晶石(FeAl2O4)以优化其性能。工业耐火砖通过在隧道窑中1 650℃下氧化镁和锆酸钙骨料与MgAl2O4和FeAl2O4固态烧结而制备。新耐火砖的物理和显微结构特征在密度、气孔率、晶相、相分布和形态学等方面进行表征。使用了X射线衍射(XRD)分析和扫描电镜(SEM)微量分析(使用能谱仪EDS)。根据室温下的常温耐压强度(CCS)及25℃和1 260℃下三点弯曲抗折强度(MOR)评估了砖的机械性能。
研究了添加不同含量的鳞片石墨的纳米MgO-C砖,测试其抗热震性、侵蚀性等特性。
利用等离子化学合成的氮化硅超细粉以活化烧结法制造了高密度材料。查明了成型压力对烧结氮化硅材料密度的影响;研究了在烧结时材料结构的形成过程;测定了材料的物理特性。
用活性ACS替代GBFS,以3∶3 NaOH∶Na2SiO3比和海水混合,在室温及100%湿度环境下养护,研究了材料的力学性能和耐久性。通过测定活化GBFS-ACS混合浆的凝结时间、结合水、体积密度和90天抗压强度来研究其动力学性能。用FT-IR、TGA、DTG和SEM等分析技术对AAS样品的活化率进行了研究。比较干燥的活性GBFS-ACS和GBFS-ACS的90天抗压强度。结果表明,80%GBFS和20%ACS混合浆质量比40∶60和60∶40(GBFS∶ACS)具有更高含量的结合水、更高的体积密度和抗压强度,但90天抗压强度低于100%GBFS。干燥原料在105℃保温24h且通过SH∶SSL=3∶3与海水混合活化,在室温相对湿度100%的条件下养护90天的抗压强度大于在相同条件下养护的饱和试样。当ACS含量提高到40%时,凝结时间先减少,然后随ACS量达60%时而增加,但仍小于100%GBFS的凝结时间。最后,认为ACS可以部分替代AAS中的GBFS。
近年来,硅溶胶被用作耐火浇注料的结合剂已经引起了人们极大的兴趣。然而,作为一个重要的课题,添加剂对这些材料的整体性能的影响还没有被很好地探索和理解。因而,本文研究了柠檬酸在硅溶胶结合高铝浇注料中的迁移效应。对设计组成的浇注料流动性随时间变化的测量结果表明,柠檬酸可以作为MgO(硅溶胶的促凝剂)的缓凝剂,从而保持足够的施工性能(直至90min)。然而,随着加入量的增加,它可以在养护中迁移至试样的表面,降低浇注料的透气性。使用FT-IR光谱并测量透气性作为研究这种效应的工具。在高铝-硅溶胶体系的pH值范围内,考虑柠檬酸离子在氧化铝和氧化镁粒子上的吸附性,对结果进行了评价。最后,提出了技术方案,建议优化硅溶胶结合高铝浇注料的施工性能。
密高岭土黏土由于其低塑性始终没有用于生产耐火材料。在这项工作中,开发和研究了添加黏土粘结剂的密高岭土黏土所生产的黏土质耐火材料。3个配方经混合、半干压成型和干燥后在1 200~1 400℃的温度范围内烧成。研究确定其物理性能,如体积密度、显气孔率、线性收缩和常温耐压强度。对化学和矿物成分也进行了测定。结果表明,线性的烧成收缩值在耐火黏土允许范围内。常温耐压强度随温度升高而增加直到1 400℃。常温耐压强度随着粘结剂含量的增加而增加。烧成阶段温度的增加和助熔剂的存在都使得砖致密化从而实现了高常温耐压强度值。研究表明,含有铝土矿的密高岭土黏土可用来生产硅酸铝耐火材料。
研究了树脂的种类、含量以及石墨含量对镁碳质耐火材料的物理和机械性能的影响。用不同量的石墨和树脂对样品进行配料,在空气中900~1 300℃的条件下,用热重仪(TG)在等温下对其氧化行为进行研究。结果表明,低黏度的树脂压缩性提高了,但强度有所下降。较高含量的树脂也可以提高压缩性,但加热到800℃后会得到较高的气孔率。研究结果还表明,当石墨含量增加时,热处理后样品的气孔率和密度减小。在氧化过程中失重率开始较高,但它随着脱碳层的厚度增加而逐渐下降。
醚类聚羧酸减水剂(PCE)对氧化铝-尖晶石浇注料有很好的抗絮凝和分散效果,但将PCE用于含硅微粉的低水泥浇注料中时,其抗絮凝和分散效果很差。与传统的减水剂三聚磷酸钠(TPP)和六偏磷酸钠(HMP)相比,PCE对原料的变化更敏感,如原料煅烧铝矾土、天然红柱石以及微粉填料。本文研究了PCE和TPP对含硅微粉和铝酸钙水泥的浇注料体系流动性的影响。考察了变化体系中原料种类以及硅微粉含量的影响。介绍了一种新型分散剂(NDC),该新型分散剂对浇注料配方中原料的变化不太敏感。
对2014年石灰回转窑发展状况进行分析,制定了大型石灰回转窑技术主要考核指标,阐述了石灰回转窑在2014年的新技术和当前存在的主要问题,并对2015年石灰回转窑发展的技术前景进行了展望。
介绍了混料式石灰竖窑的发展现状,重点对混料式石灰竖窑发展的技术创新方向进行了分析探讨,认为提高矿石利用率、降低能源消耗、操作优化创新必然成为混料式石灰竖窑低成本生产的技术创新方向。进一步指出了混料式石灰竖窑生产降本增效的基本思路。
通过对高炉煤气中HCl侵蚀热风炉耐火材料的研究发现,HCl气体可以促使黏土砖中硅酸盐玻璃质和隐晶质铝硅酸盐向晶体莫来石和方英石的转化。HCl气体还可以促使硅砖中的方英石向鳞石英转化,颗粒结晶度明显变差,容易导致硅砖内部颗粒因膨胀不均匀而产生龟裂现象。
燃煤式活性石灰回转窑在煅烧石灰的过程中经常出现结圈,在处理结圈的过程中由于温度的变化及结圈的脱落造成耐火材料的损坏,因此对耐火材料的强度及抗热震性提出了很高的要求,耐火材料选择是否合理关系到回转窑能否正常运转。
在填充料的常规配方中,分别添加质量分数为0、1%、2%、4%氧化铬,研究了不同氧化铬加入量对材料性能的影响。结果表明:氧化铬的引入明显提高了材料抗渣性能,但同时导致材料体积密度和强度略微降低,加入2%的氧化铬时,材料综合性能最好。
耐火材料施工是形成RH炉工程项目实体的过程,也是形成最终精炼炉的重要阶段。所以,RH炉施工阶段的质量控制是工程项目质量控制的重点。本文将主要对RH炉工程施工阶段质量控制的内容进行分析,就如何加强施工阶段的质量控制提出一些看法。
探讨了重庆钢铁集团现有石灰石原料、燃料情况以及石灰成品需求现状,研究了国内外先进活性石灰生产技术,结合建立针对活性石灰系统的三层模糊综合评价系统,根据专家和管理层分析,最终确定了重钢活性石灰项目的技术选型。
采用废硅砖熟料生产轻质硅砖,通过选用无烟煤粉、复合烧失物XW、焦炭粉等作为烧失剂分别进行添加填充实验,研制出成品轻质硅砖,通过对实验结果的对比分析,优选出一种可以明显减少烧成时制品飞边飞棱现象、提高产品外观质量的烧失物。
分析焦炭石灰竖炉炉衬损坏机理,选用适宜材质的衬砖做炉衬。采用合理的砌筑方式延长竖炉炉衬寿命,满足了炼钢正常生产需求,提高了经济效益。
铬铁渣是一种从高碳铬铁合金的生产中得到的废弃材料。这种合金在1 700℃会形成液相,其主要成分为SiO2、Al2O3和MgO。除此之外,它还含有铬、氧化亚铁、氧化铁和CaO。本文介绍了一种利用这种工业废料制备浇注料的新方法。试样的基质组成为水泥(含量5%~15%)、渣和煅烧矾土。本文研究了一种作为微细添加剂的硅微粉含量在0~10%范围内对浇注料的影响。硅微粉的气孔填充特性改善了试样的显气孔率和体积密度。X射线衍射技术的相分析表明,试样中已成功生成了尖晶石和莫来石晶体相。根据常温耐压强度和连续5次的水冷循环后的残余耐压强度评估了试样的力学性能。为了更好的弄清烧后浇注料的堆积密度和反应机理,对试样进行了扫描电子显微镜观察。含渣的浇注料表现出好的热特性,如抗热震性、永久线变化和测温锥当量。
为了在钢包应用中获得较好的性能,本文提出并探讨了基于尖晶石和CA6生成的铝镁浇注料的显微结构设计及其对浇注料性能的影响。
介绍了煤气化用不同种类的耐火材料的侵蚀实验,结果表明改进结合相的高含量氧化铬产品具有较强的抗侵蚀与渗透能力,同时还具有抗还原气氛能力。熔铸产品对热震敏感,但是其抗侵蚀和渗透性能较优。无铬的含锆产品的侵蚀行为与氧化铬材料相似,但是其渗透性较高。
聚羧酸盐减水剂(PCE)是耐火材料中非常有效的分散剂。铝酸钙水泥在极低加水量条件下仍可被聚羧酸盐分散,而用普通的聚丙烯酸酯是无效的。浇注料的流动性和硬化性能受聚合物分子结构的影响。可以结合适量的活性氧化铝,根据具体要求调整浇注料的流动性和硬化性。因此,聚羧酸盐是制备高强型耐火材料必不可少的成分。本文描述了聚乙醚对水泥结合的铝酸钙自流浇注料和灰泥以及低水泥浇注料(LCC)的作用,并讨论了活性氧化铝对浇注料流动性和硬化性能的影响。
在真空下,在CVD法合成碳纳米管过程中,对有效利用金属催化剂薄膜合成分离单壁碳纳米管的方法进行了探讨。
在控制合成碳纳米管的过程中,其中一个非常关键的问题是:能否找到一种简单的途径合成可以控制粒径大小的纳米催化剂。一种通过有机方法合成纳米铁粒子催化剂的实验已经试验成功。在该试验中,用氧化镁作为基体,直径介于9.5~31nm之间的纳米铁微粒作为催化剂,乙醇和环己烷作为两种不同的碳源分别采用化学气相沉积对合成大规模碳纳米管进行了研究。在实验过程中,乙醇和环己烷两种不同碳源的裂解温度均控制在650~850℃之间。同时在该试验中没有使用其他的气体,在这样的条件下成功合成了管径非常小(19.5nm±2.5nm)的多壁碳纳米管。实验还通过X射线衍射对多壁碳纳米管的组成进行了分析,同时通过共振拉曼光谱和高分辨透射电子显微镜对样品进行了表征。
研究了锆英石-3mol%氧化钇(Y)的添加对改进MgO-尖晶石(M-S)复合耐火材料力学性能和热震性能的影响。测定了材料的力学性能,计算了R-Rst参数值,并进行了热震稳定性试验。用SEM和XRD分析研究了材料的显微结构特性。通过在M-S材料中添加锆英石(ZrSiO4)+Y后,材料的力学特性和R-Rst参数的改进大约相当于未添加时的2~3倍,在进行了1 000℃的热震稳定性试验后测量到其残余强度约是未添加时的2倍。M-S-(ZrSiO4+Y)复合耐火材料的力学特性和抗热震性能参数的改进情况如下:当微裂纹延伸至ZrO2-Y2O3晶粒或气孔时,微裂纹互相交连或偏离,KIC增大,临界缺陷尺寸增大,体积密度增大,生成镁橄榄石相,晶间和穿晶裂纹共存,MgO晶粒尺寸减小,获得较长的使用寿命。
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