阐述了2015年度套筒式石灰窑的技术总体发展情况,介绍了套筒式石灰窑的特点和优势,以及目前套筒式石灰窑存在的问题及发展方向,并对2016年的发展前景进行了预测。
简单介绍了除尘器的发展、分类以及除尘工艺的发展趋势。系统介绍了菱镁深加工项目除尘设计过程和除尘设备的选型。
竖式预热器框架是承载整体预热器重量的关键部件,是预热器安全运行的重要保证。在原来框架结构的设计中,由于校核手段单一,为了保证框架的安全性往往造成设计过于保守,浪费大量的材质。本文借助先进的有限元分析手段,对原来设计的框架结构进行优化计算,保证降低结构重量的同时,不降低结构的承载能力,优化了原来的设计。
以电熔镁砂、高纯镁砂、锆英石粉为主要原料,制备了低蠕变高抗蚀性镁质复合材料。将其应用于玻璃窑蓄热室,效果良好。锆质原料的引入,提高了制品的烧结性能,降低了气孔率,使得高温蠕变和抗侵蚀性得以提高。其内部耐侵蚀相的形成也增加了高温结合强度,从而进一步提高了抗侵蚀性。
国内梁式竖窑保有量较多,梁式竖窑大多都采用导热油进行冷却,导热油冷却能耗高、成本高,更主要的是大量的热通过散热器排空浪费。本文根据梁式竖窑生产工艺及使用要求提出了燃烧梁的直接汽冷新工艺,将锅炉换热原理引用到竖窑燃烧梁的生产工艺当中,实现梁汽冷的同时直接产生饱和或过热蒸汽输出。该工艺在实现节能减排的同时实现热利用,具有实际应用价值。
分析了NOx的生成机理和燃烧控制技术,通过分析对比脱硝技术,提出了石灰回转窑尾气脱硝的治理技术方案。
分析了在生产优质冶金石灰的过程中,原料、热耗、电耗、工艺参数控制等因素对麦尔兹窑能耗的影响。介绍了本单位在生产过程中对石灰石原料、热量损耗、电耗、工艺参数控制等影响因素所提出的相应的控制要求与实施措施。控制措施实施后麦尔兹窑能耗逐年下降,节能效果良好,经济效益显著。
在气化炉中,碳原料与氧和水发生反应,生成合成气。采用整体气化联合循环技术,不仅允许更多地使用可再生物质与煤炭混合物,同时还会降低CO2排放量。气化室由高铬耐火材料加以保护,但是其较短的使用寿命限制了整体气化联合循环技术的推广。通过延长气化炉的使用寿命,一方面可以增加利润,另一方面,使用环保、可回收且经济的耐火材料来替代高铬材料,将会在市场上推进整体气化联合循环技术的应用。
浇注料高温或蒸汽爆裂是使用耐火浇注料作为内衬装置存在的一个问题。随着浇注料直接用作耐火内衬或用于修补内衬的数量的增加,浇注料高温爆裂的风险也随之增大,尤其是当急于将装置重新投入使用时,浇注料高温爆裂的风险更大。本文详细地介绍了一些浇注料高温爆裂的实例,并把这些事件联系起来分析,找出共同的原因。分析表明,浇注料的性质是造成高温爆裂的主要原因,进行了一些试验以研究浇注料的高温爆裂性。
氧化锆-石墨耐火材料通常用于连铸用浸入式水口的渣线部位。氧化锆-石墨耐火材料相比MgO-C和Al2O3-C耐火材料具有优良的抗热震性和抗侵蚀性。本文尝试评估了石墨对氧化锆耐火材料性能的影响。使用了三种不同类型的石墨,分别具有不同的固定碳含量(99%、94%和80%)。采用冷等静压法制备试样,在还原气氛下1 000℃烧成。评估固定碳含量对氧化锆-石墨质耐火材料的显气孔率、体积密度、抗剥落性以及抗氧化性的影响。
分别采用埋渗法和等离子喷涂法在石墨基底上成功制成两层碳化硅和莫来石抗氧化涂层。采用X射线衍射法研究其相位合成,并采用光学及扫描电子显微镜研究其显微结构及形态。第一涂层的X射线衍射结果显示二级碳化硅是由Si、Al2O3、C和SiC在1 500℃ 下热处理合成的,而氧化铝和高岭土在1 400℃时反应形成莫来石作为第二涂层。两个涂层的抗氧化性能相比于单涂层或原始石墨得到了极大的提升。所有样品在高温下的抗氧化性能都会降低。经扫描电子显微镜确认,形成的玻璃相SiO2改善了石墨的抗氧化性能。
试验研究了以线型酚醛清漆类酚醛树脂为结合剂,添加氧化钛的非烧成镁碳砖的耐蚀性。确认耐蚀性受氧化钛与碳的摩尔比影响,推测摩尔比接近1.0,耐蚀性降低大。氧化烧成后试样的耐蚀性,由于氧化鳞片状石墨烧损,抑制了氧化钛与碳的反应,耐蚀性提高。
通过对耐火材料中微粉对CA6生成性状的研究,弄清了CA6的生成量受添加煅烧氧化铝、二氧化硅超微粉的影响。明确了若添加二氧化硅,由于火山灰反应,从1 000℃开始生成钙铝黄长石。由于钙铝黄长石而生成的液相影响CA6的生成形态。氧化铝质浇注料的永久膨胀性影响CA6颗粒的大小和有无液相。
着眼于耐火砖中Fe2O3、Al2O3含量,进行了改善涂层附着性的试验,试验结果表明耐火砖渗透相的Fe含量可能影响涂层附着性。
气化工艺是指将原料碳、氧气及水反应生产合成气的过程,新气化工艺技术将炉壁内衬的温度降至了1 300℃,因此,从经济效益和生态效益出发,目前使用的高铬材料可被无铬材料所取代。本研究将含有不同褐煤灰含量的氧化铝质浇注料在不同气氛中烧成,并在与气化工艺类似的工况条件下通过热力学性能、相组成和抗热震性进行了分析。发现含11%煤灰并在还原气氛中烧成的试样,其力学性能和抗渣性能较好,在1 400℃下作为气化炉内衬炉壁使用很有发展前景。
全面介绍了混料式机械化石灰竖窑的技术优化及应用现状,重点对混料式机械化石灰竖窑的技术优化及创新愿景进行了分析探讨,指出了混料式机械化石灰竖窑操作规范和革新的重要性,进一步指出了混料式机械化石灰竖窑环保是企业的社会责任和生存红线。
介绍了回转式阳极炉用透气砖的结构设计、安装位置、砌筑方法及推广使用效果。其整体优化设计及现场精心砌筑和维护,不仅提高了铜液品质,而且还起到均匀铜液温度和成分的效果,提升了铜液的升温速率,提高了冷料处理量,缩短了作铜时间。
由于镁铬砖的Cr6+污染问题,水泥窑和石灰窑中使用镁尖晶石砖代替镁铬砖。通过镁尖晶石的加入量和加入形式的不同,阐述了合理引入α-Al2O3,利用镁砂骨料、镁尖晶石骨料与镁尖晶石基质组合,制备镁尖晶石耐火材料,其结果可以缓冲热应力,提高抗渣渗透性,具有良好的抗热震性能。
对活性石灰中CaO含量偏低的原因进行了分析。指出其影响因素主要为石灰石的反应过程和灼减的产生,并提出了相应的改进措施,取得了较好的效果。
介绍了凌钢原料厂600t·d-1麦尔兹石灰窑第一代寿命周期运行情况,对影响该石灰窑寿命的原因进行了全面的分析,并实施改进措施,延长了窑衬的使用寿命。
介绍了麦尔兹窑在生产优质冶金石灰过程中,石灰石理化性能、燃料组分、窑工艺参数控制等因素对生产高品质冶金石灰的影响。提出了石灰石和燃料控制要求,窑膛煅烧温度、配风系数、热量等各项工艺参数控制要求,以及冶金石灰的仓储及运输控制要求。
利用油页岩尾渣,采用悬浮法生产活性石灰,既能变废为宝,创造经济效益,又能实现固废零排放,保护环境。
2010年无水泥溶胶浇注料首次用于水泥行业,其突出优点为易于预干燥和加热,尤其在需要高水泥含量时,可以快速加热。由于此种浇注料无需特殊预干燥,可以降低燃料消耗和生产成本。另外,由于其显著的技术特性,溶胶-凝胶结合浇注料经证明适用于关键部位的内衬。本文介绍了溶胶-凝胶结合浇注料在水泥窑关键部位,例如窑头和烧嘴部位的使用经验。
焦炉使用很多种预制块,使用部位不同往往要求的特性也不同。对此,通过优化所用原料比率、粒度构成和粘合剂,生产出对应要求特性的各种预制块。本文介绍了各种预制块的特征以及应用案例。
水泥窑由于操作条件苛刻,内衬砖呈现寿命缩短的倾向。而镁尖晶石砖在苛刻的条件下呈现出良好的耐用性,实现了稳定操作,并具有成本优势。本文按照适用区域,介绍了砖的特征及应用实绩。
到2020年,预计印度将生产1.25~1.3亿t粗钢。显然,它预示着印度耐火材料工业要进入到上升趋势。但是仍有约30%~35%产量的钢通过感应炉法(IF法)生产,耐火材料用量非常小(大多是硅质捣打料)。国内的竞争激烈以及廉价进口产品(大约占市场份额的30%)的威胁使国内生产企业产能利用率仅为50%~60%,许多企业被迫低价销售产品。随着耐火材料总包(TRM)的开始出现,预示着新的商业机会,耐火材料生产商应该对用户的各种经营参数、生产目标以及影响耐火衬的寿命等因素加以了解。虽然耐火材料成本仅占炼钢成本的2%~3%左右,但是在低迷情况下,耐火材料工业是首先被削减的目标。本文介绍了印度耐火材料工业存在的一些问题,并对印度、中国和日本的耐火材料工业与钢铁工业之间的联系进行了比较性研究。
通过更好的控制玻璃熔体和耐火材料边界层的相互作用,改进了耐火材料侵蚀。玻璃与耐火材料界面层间气体以及炉内气氛都会影响到侵蚀程度。使用低压渗透法将金属离子加到多孔耐火材料中。这在静态试验中可以使耐火材料气孔中的氧气含量减少,从而增大玻璃熔体的表面张力和黏度。这些条件可以减弱耐火材料与玻璃熔体之间的相互作用,从而减少耐火材料侵蚀。在动态试验中这些作用不太明显。炉内气氛比气孔中的气体的影响更大。在动态试验中,使用氮气作为炉内气氛可以降低耐火材料侵蚀程度。
液相金属通常对陶瓷颗粒的润湿性较差,这也成为制备铸造金属基复合材料的一个主要难点。本文研究了在680℃下采用旋涡铸造法,加入1%质量分数的活性金属元素Ca、Mg、Si、Ti、Zn和Zr等,对微米级SiC颗粒和熔融纯铝液混合的影响。结果显示,Ti、Zr、Zn和Si不能有效地促进陶瓷颗粒的混合,而Ca元素特别是Mg元素能非常有效的促进陶瓷颗粒在熔融Al中的混合。同时,在加入Ti和Zr金属的试样中发现了金属间化合物Al3Ti和Al3Zr,使金属基复合材料获得了更高的硬度。在所有试样的Al和SiC界面处都发现了Al和SiC颗粒的反应层,特别是预期含有Si和Ti的试样,这表明680℃下几乎所有的试样在Al和SiC颗粒之间都发生了放热反应。
对气化炉内衬用传统的高氧化铬耐火材料和磷酸盐结合高氧化铬耐火材料的热面损毁情况作了对比分析。指出磷酸盐结合高氧化铬耐火材料显著降低了由剥落和熔渣造成的损毁,提高了炉衬的使用寿命。同时研究了磷酸盐化合物在耐火材料内的迁移及重量变化,指出降低砖的气孔会降低磷的迁移,从而有助于控制砖的损毁。
研究了向板状氧化铝基低水泥浇注料中添加功能骨料的配方形式,以改变浇注料的弹性及机械性能,并最终改善其抗热震性能。研究了参考用板状氧化铝基浇注料,其最大的粒度组分用三种不同的骨料来代替。其中,添加红柱石以促进原位莫来石形成微裂纹以及在烧结过程中形成玻璃,这两种机制都可以解释浇注料弹性及机械性能的降低以及弹性储能的减弱情况。添加Al2O3-ZrO2也会因铝酸钙基质与含氧化锆的骨料间的膨胀失配而导致产生裂纹。氧化锆在高温时发生的以剧烈体积变化为特点的马氏体转变可用来解释骨料与基质间晶界机械应力的增大情况。可替代这些材料的另一种方式是检测Al2O3-ZrO2-SiO2共晶骨料以研究氧化锆在石英玻璃相条件下的作用。本文将与参考用浇注料(未添加功能骨料)对比的形式来集中研究红柱石基浇注料弹性及热机械性能的改变,从而探讨此种骨料对抗热震性能的影响。
导热系数是耐火材料最常用的物理性能之一,在某些应用中导热系数是决定性的指标。目前有许多方法可用于导热系数的测定,根据不同的测试原理选择不同的测试方法能得到更合理的数据。本文讨论了常用的几种导热系数测试方法,包括ASTM C201法、激光散色法、Dr.Klasse法和热线法。每种方法都有一定的优势,但是没有任何一种方法适用于所有耐火产品导热系数的测试。为对比这些测试方法,选择了两种材料进行测试,并对比了测试结果。
分析了通过硅质耐火材料的矿物含量,尤其是二氧化硅多晶形物含量,对其升温至1 000℃过程中热膨胀进行估算的可能性。为实现上述目的,进行了标准化实验,使用十分精确的定量X射线衍射(QXRD)对石英、方石英、鳞石英进行估测,并使用光学方法对石英玻璃进行测算。研究发现,上述硅的多晶形物在升温至1 000℃过程中产生的总热膨胀与传统膨胀测定方法所得结果相差无几。但与传统膨胀测定方法相比,该方法能更迅速得出测量结果。
耐火材料被广泛地应用在高温工业中,其工作环境恶劣,面临着灵活多变的温度控制以及频繁的温度波动。因此,在生产过程中产生的热震是缩短耐火材料寿命的主要因素。研究和开发具有优异抗热震性的耐火材料成为研究重点。抗热震性测试技术的发展促进了耐火材料的发展。当前,可以根据热冲击特性以及耐火材料的特点来选择合适的抗热震性测试方法。本文对七种不同的测试方法的原理及适用性进行了分析研究。
在煅烧石灰用煤粉和电石炉尾气双燃料混烧双梁式石灰窑的基础上,对炭材干燥过程中产生的兰炭粉末进行回收,用兰炭粉末代替煤粉煅烧石灰,不仅可以使电石炉尾气和兰炭粉末得到充分的回收利用,而且还可以降低生产成本,产生很大的经济和社会效益。
针对麦尔兹气烧窑在实际生产中的运行情况,总结分析了麦尔兹气烧窑生产中出现单耗偏高的几个因素,如通道堵塞、物料粒度不均、窑壳散热、热工制度不合理、物料偏析等。同时,阐述了有效降低单耗所应采取的措施。
利用X射线荧光光谱法测定石灰石、青石等含CaO较高的耐火材料,以无水Li2B4O7为试样溶剂,铂金坩埚为模具,溴化铵为脱模剂,在全自动熔样机中把待测试样制成熔融玻璃片。用标准样品建立标准测量程序,可快速得到测量结果,与传统测量方法相比具有快速、准确等优点。
通过对莫来石质陶瓷焊补料在焊补工艺中的热平衡计算,得出焊补料中燃剂的最佳加入量。莫来石质焊补料中燃剂量的科学测算方法为焊补料的配方研发提供了重要的理论依据。
梁式窑烘干煤粉用热风炉人工操作,使用块煤作为燃料不仅增加人工成本,而且热风炉温度波动较大,严重影响了煤粉的质量。经过对热风炉实施自动化改造,不仅降低了生产成本,而且提高了煤粉烘干质量。
以刚玉、尖晶石为主要原料,添加Al2O3、SiO2微粉,按一定颗粒级配通过浇注的方式制备出一种免烧氧弥散透气砖,对其体积密度、抗压强度等理化性能进行检测,并在180t钢包上进行使用效果的测试。结果表明:刚玉质弥散砖体积密度≥2.8g·cm-3,耐压强度≥65MPa,显气孔率≤26%;与狭缝透气砖相比,吹通率高,使用寿命可提高30%以上;烧氧管、氧气、氮气消耗降低90%;残砖较长;使用安全,经济效益好。
白云石-碳耐火材料的性能对于在精炼钢过程中有效控制钢材成本有着很大的影响。但也有一些时候,在某些特殊的环节中,需要快速调整炉渣成分以满足冶金要求。该过程会导致耐火材料的腐蚀,大大缩短其使用寿命。本文研究了硅酸二钙(C2S)保护层在硅渣和白云石耐火材料之间反应时引发的一系列现象。分析了硅酸二钙层样品的化学组成、物相和微观结构。其主相为硅酸二钙,还含有枪晶石。枪晶石是硅酸盐基相,因熔点较低,促进了C2S层被含有大量萤石的炉渣溶解。从钢包中的不同区域提取C2S或炉渣样品以评估萤石对C2S层溶解的影响。同时,分析了白云石-碳耐火砖试样,证实萤石在腐蚀过程中的影响。
论述了铝熔炼炉用耐火材料和熔融铝之间的反应以及磨损机理,分析了几种抑制铝润湿、渗透及与耐火材料相互反应的方法,并模拟实际使用情况进行了试验。指出砖、浇注料、可塑料各具特性,可以单一使用,也可以组合使用。
对炮泥来说,容易封堵、出渣并在高炉中形成稳定的结构是非常重要的。本研究中,采用一种乙二醇基添加剂进行了各种试验,其结果表明,炮泥的施工性能、铺展性及结构缺陷得到了改善。采用马夏值检测仪测量和乙二醇基添加剂相关的施工性能。随着乙二醇基添加剂加入量的增加,炮泥的挤压压力降低。但是添加剂超出合适量时,挤压压力降低到不允许的范围使得封堵性能严重下降。测试炮泥铺展性的结果证实,添加乙二醇基添加剂后炮泥的铺展性很稳定,归结于乙二醇基添加剂使得炮泥混合料间的润滑力增大。通过测量快速加热过程中焦油挥发的量来考察裂纹数量与挥发率之间的关系。乙二醇基添加剂在低温下(200~240℃)挥发形成微气孔使得炮泥中焦油的挥发比较顺利,可以避免试样中裂纹的产生。根据试验结果,将添加乙二醇基添加剂的炮泥应用于高炉生产中,可以降低出铁过程中事故的发生率并延长出铁口深度。
玻璃熔炉硅砖碹顶的腐蚀问题依然是上部结构温度不能太高的原因。将Ancorro开发的表面防腐处理工艺应用到玻璃熔炉的上部结构上。通过改变耐火材料的辐射系数能够提高辐射传热效率。用NaOH分别在1 200℃和1 500℃下对硅砖进行侵蚀试验。处理后的硅砖的使用寿命可延长25%。对硅砖表面进行处理后,使用IR相机来测量辐射传热。试验结果可以用来模拟改善玻璃熔炉硅砖碹顶的辐射传热。与玻璃行业以往的经验和测量数据相比,有巨大的节能空间。
简述了隔热耐材的发展、生产工艺和隔热机理,指出使用部位、热导率等一系列参数是判断隔热耐材是否适用的主要标准。
为了提高钢的品质和中间包内衬的寿命,开发了中间包用干式喷涂料。本文介绍新开发喷涂料的施工方法及特征。
高铝铝锆钛(AZT)材料具有复杂微裂纹,因此抵抗热震的潜力较大。本研究中,根据熔融原料的冷却速度、烧结温度和热震处理对其微结构、相组成、气孔率和强度进行研究。利用了X射线衍射、扫描电镜、X射线能量散射谱、膨胀测定法和强度分析方法。通过对熔融AZT的缓慢冷却,在原料中生成了稳定的钛酸铝,而快速冷却阻止其形成和稳定化。在1 300℃以上烧结形成钛酸铝。通过固溶体如氧化钛(在1 450℃以上生成)来稳定,其稳定效果比延缓裂纹生长的氧化锆要高。在1 450℃下烧结的快速冷却的材料含有不稳定钛酸铝,而缓慢冷却的AZT中的氧化钛不稳定。但是热震和强度损失都起到有益的作用:稳定的钛酸铝存在和氧化钛分解。添加剂沉积在快冷材料中的氧化铝颗粒内部及颗粒之间。慢冷材料主要存在于颗粒之间。因此,快冷材料中的氧化铝产生裂纹,导致强度较低。反应物颗粒尺寸在63μm以下时,AZT可以释放全部的潜力以抵抗热震,晶间沉积区域也毫无例外且开口气孔率在20%以下。如果原料含有未转化的钛酸铝反应物则烧结温度高于1 300℃是有利的。
介绍了通过使用水悬浮液压滤纳米镁铝尖晶石粉末固结的研究结果。部分压滤样品进行冷等静压。为了评估压滤法的有效性,在不同压力下对干粉进行单轴压制或等静压压制,并比较所有样品的孔径分布。样品在温度高达1 550℃的膨胀计中烧结,并且在1 600℃的温度下等温烧结3h。利用X射线衍射、透射电镜、BET和激光衍射等方法对粉末的团聚状态进行了研究,用得到的特性来解释粉末的固结和烧结行为的差异。结果表明,压滤法能够固结纳米尖晶石粉末悬浮液,当在1 600℃烧结时能使坯体样品窄孔径分布密度大于99%。
研究了添加叶蜡石对铁水包衬Al2O3-SiO2-SiC-C砖的耐用性的影响,指出添加叶蜡石提高了试样1 000℃烧后的抗热震性,降低了试样的弹性模量。随着叶蜡石含量的增加,试样的抗剥落性逐渐增强,但抗侵蚀性逐渐变差。因此,综合考虑砖的抗剥落性和抗侵蚀性,对叶蜡石的添加量进行优化。
耐火材料的腐蚀和磨损的重要性是无可争辩的,因为这一工艺决定了冶金工业用耐火材料内衬的高温使用寿命。通过检测耐火材料与腐蚀性气体接触后得到的渗透率和化学侵蚀对内衬材料的损毁机理进行研究。在含Mn钢烧结期间,Mn的高蒸气压导致其在热循环期间的升华,因此,将Mn加入到烧结气氛中。尽管Mn的扩散对钢烧结是有益的,但Mn在烧结气氛中的存在会改变耐火材料的组分,在气氛与耐火材料界面处会产生一种新相。研究了在通常烧结温度(1 120℃)下,耐火材料的组分变化与在含Mn(g)气氛下暴露时间的关系。采用光学显微镜、带有X射线(EDS)显微分析的电子显微镜、X射线衍射和X射线荧光光谱分析了耐火材料的显微结构变化和Mn(g)的影响。
对浇注料试样,采用瞬态技术和稳态技术,分别测试了其导热性,对测量数据和理论数据进行了对比,同时对瞬态数据和稳态数据也进行了对比。
在O2、CO2、Ar和大气等气氛下进行了热重分析,研究了加热时Al3BC3的重量变化情况和相变化情况。
为了解新型原料矾土基β-SiAlON的使用性能,从而将其应用于实际,研究了矾土基β-SiAlON对MgO-SiO2-H2O结合的Al2O3-MgO浇注料常规物理性能、高温抗折强度、抗热震性以及抗渣侵蚀性的影响。结果表明,加入矾土基β-SiAlON细粉对1 550℃ 、3h烧后试样的常规物理性能略有负面影响,对试样在1 400℃埋炭条件下的高温抗折强度影响不大,抗热震性有所改善。随β-SiAlON加入量的增加,试样的残余强度保持率增加(从16.27%增加到30.82%),但抗渣侵蚀性明显变差。
介绍了套筒石灰窑的煅烧工艺、过桥耐材结构特点和过桥碹拱损坏机理,通过结合套筒石灰窑的生产工艺控制、石灰石原料和耐火材料的自身特性分析套筒石灰窑在运行后过桥碹拱耐材损坏的机理,得出缓解过桥碹拱损坏的解决方法。
以白刚玉、板状刚玉、镁铝尖晶石、氧化铝微粉为原料,研究了不同尖晶石添加量对刚玉尖晶石砖性能的影响,通过对比试样的显气孔率、体积密度、常温耐压强度、高温抗折强度、抗热震性能和抗LF炉渣侵蚀性能,表明尖晶石添加量在10%~20%之间刚玉尖晶石砖的各项性能指标优良。
结合生产实际,对影响麦尔兹窑煤气单耗偏高的因素进行了分析;在确保成品生石灰质量稳定的前提下,通过降低通道控制温度,加强原料质量跟踪,优化相关工艺操作等措施,减少窑炉的煤气投入量,降低煤气单耗,取得了良好效果。
介绍了平板类硬质合金模具的加工工艺,该工艺有效的利用了硬质合金的高耐磨性,同时极其巧妙的解决了硬质合金材料韧性差、使用过程中容易断裂的缺点,达到了降低模具吨耗,提高产品内在和外观质量以及成型效率的目的。
过去几十年中,不定形耐火材料在各种工业中得到了广泛的使用。目前的常规做法是在严重磨损的区域使用不定形材料。过去仅使用耐火砖。异形砖和不定形产品在作业时需要烧结来获得其最终性能。钢铁工业以外的应用通常被称为“工业应用”。工业应用也需要提高浇注料性能,如在中间温度范围内提供更好的化学稳定性、机械强度和耐磨性能。工业应用中的工作温度通常在1 200℃以下,所以浇注料尚未达到足够的强度以抵抗剧烈的烧结反应。基质性能对耐火材料来说很重要。它们不仅取决于施工性能和强度,也由应用性能所决定。通过对含粘结剂的细和超细材料整体颗粒分布的优化,得到了较好的施工性能。此外,浇注料的物理性能也得到了提高,特别是在中间温度范围内。煅烧和活性氧化铝以及分散添加剂非常有助于基质性能的提高,如需水量、凝固控制和强度发展。
耐火材料内衬在减少工艺设备的能源消耗以及确保设备安全可靠的运行方面发挥了举足轻重的作用。由于项目的复杂性及安装进度,带耐火材料内衬的设备往往被置于项目现场很长时间,使其性能失效及过早老化。尤其在潮湿环境中,耐火材料内衬的碱性水解或碳化导致其过早损坏。本文对碱性水解的出现和性质进行了研究以防止耐火材料的进一步损坏。
在以前的研究中,报道了一种新型致密ZrO2-莫来石原料。与传统的ZrO2-莫来石原料相比,这种新型ZrO2-莫来石原料显示出更低的热膨胀系数。此外,该新型ZrO2-莫来石原料尽管含有以莫来石状态存在的SiO2,但是经还原气氛下热处理后,依然可以保持原始的致密显微结构。采用这种原料可以改善材料的抗剥落性和抗侵蚀性。在本研究中,含致密ZrO2-莫来石原料的滑板实际应用于几种级别钢水的连铸过程。结果显示,滑板表现出优异的使用性能,滑动面损伤减少,铸孔边沿损毁减轻,钢水渗透减少,滑板磨损减少。
Bonite是属于致密六铝酸钙骨料(CA6),具有较高的耐火度、相对低的导热性以及高耐磨性,一般用作钢包永久衬的耐火骨料。另外还有一种新型的致密度稍低一点的Bonite LD,其导热性更低,而且具有更好的抗渣性。对不同的钢包内衬的模拟显示,Bonite基耐火材料能够降低保温层的接触温度、钢壳温度以及工艺过程中的热量损失。此外还可以降低内衬的厚度以增加整个钢包的容量。新开发的Bonite LD节能效果更好。
研究了尖晶石的加入量对分别使用水泥结合和溶胶结合的Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料性能的影响。C的来源是石墨,加入量为2%和4%。尖晶石的加入量为5%和10%。对两种结合体系来说,随着石墨加入量的增加,经不同温度处理后的致密度和强度都降低。尖晶石加入量的增加可以提高材料的抗侵蚀性。氧化钙、氧化硅和氧化铁是高炉渣中主要的渗透和侵蚀成分。
通过使用两种不同的含氧化钙高铝水泥,对预合成和原位尖晶石高铝浇注料进行了研究。通过传统工艺,采用0.29的分配系数在110℃、900℃和1 500℃下进行热处理,对浇注料的组成做了研究。试验发现了原位尖晶石组成的试样密度和强度值略有下降,浇注料在约900℃时开始形成尖晶石,接近1 500℃时尖晶石形成结束。
研究了碳结合耐火材料的杨氏模量(E)与气孔率(P)和温度(T)之间的函数关系。在研究的温度范围内杨氏模量变化显著。在400~1 000℃之间杨氏模量极速增加,之后在1 000~1 450℃之间轻微减弱。冷却过程中,杨氏模量减少至初始值以下。然而,对于高气孔率材料,杨氏模量在整个温度范围内都保持低值。在室温中,如果气孔率在14%~23%之间,杨氏模量依赖于气孔率的实验数据也与众所周知的模型结果相吻合。此外,根据芒罗研究,E(P,T)模型计算数据与实验观测数据一致,验证了材料加热至1 025℃时数据的有效性。
采用两种碳基质,即石墨质和玻璃碳,在实验室中于1 873K研究了其与CaO-SiO2-Al2O3-MgO熔渣的接触角和润湿性。指出,CaO-SiO2-Al2O3-MgO熔渣与石墨和玻璃碳基质的接触角均高于90°,故两种基质抗CaO-SiO2-Al2O3-MgO熔渣的润湿性较差。
阐述了含不同尖晶石源(预合成或原位生成)的浇注料中使用的备选粘结剂\[水合氧化铝(HA)或胶体氧化铝(ColAlu)\]及其使用效果,目的如下:1) 控制材料腐蚀性能的一些特征;2) 选择更好的耐火材料组成。进行热动力学计算、腐蚀杯试验和SEM分析以评估设计耐火组成的渣侵蚀。根据得到的结果,发现因氧化铝基粘结剂(HA或ColAlu)具有较高的比表面积,会按照一条更有效的烧结工艺进行,从而提高其物理性能和所生成微结构的粘结级别。尖晶石颗粒尺寸对耐火材料腐蚀性能起到了十分重要的作用,颗粒越细越容易溶入熔液,进而在较厚的固-液连续界面形成尖晶石沉淀。在所有评估的组成中以及考虑到硅灰的存在,研究得到具有较强抗腐蚀性的最佳组成是一种以HA为粘结剂且生成原位尖晶石的浇注料。
调查了黏结剂的黏度和固定碳量对MgO-C砖品质的影响,没有发现黏度与显气孔率存在相关性,随着固定碳量的增加,显气孔率降低。
制备了多种试样在不同浓度的硫酸盐水溶液中浸渍,研究和分析了渗透情况,结果确认硅酸盐特殊水泥适合用于工业烟囱作为浇注料使用。
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