耐火材料新技术论文
冶金工业炉窑耐火材料新技术新材料

冶金工业炉窑耐火材料新技术新材料
冶金工业炉窑耐火材料的新技术和新材料涉及以下几个方面的进展:
1. 材料组分优化:通过研究和改进材料的化学成分,以获得更好的耐火性能。
例如,添加具有良好高温稳定性和耐腐蚀性的化合物,如氧化镁和碳化硅。
2. 材料结构设计:使用新的结构设计方法来提高耐火材料的性能。
比如,采用多孔结构来增加材料的热稳定性和抗侵蚀性。
3. 纳米技术应用:通过纳米技术改变材料的微观结构,提高其力学性能和耐火性能。
纳米材料具有更高的比表面积和优异的机械性能,可以增强材料的耐热性和抗侵蚀性。
4. 涂层技术:利用涂层技术在耐火材料表面形成保护层,提高其抗热腐蚀和抗侵蚀性能。
例如,采用化学气相沉积或物理气相沉积方法在材料表面形成稳定的氧化层。
5. 复合材料应用:利用不同性能的材料进行复合,以提高整体材料的性能。
例如,将高温强度高的碳化硅颗粒与耐火砖基体组合,形成复合材料。
6. 先进制备技术:采用先进的制备技术来提高耐火材料的性能。
例如,采用溶胶-凝胶法、电渣熔化法等制备方法,可以获得
具有良好微观结构和均匀性的耐火材料。
这些新技术和新材料的应用,可以大大提高冶金工业炉窑的热效率、耐火性和抗腐蚀性,有助于提高工业生产的效益和环境友好性。
武钢高炉炉缸耐火材料结构创新

优化。 2.2 国内高炉炉缸选材
(3)渣铁产物导致的化学侵蚀[9]; (4)热应力破坏[10]; (5)有害元素和水蒸气等引起的各种化学侵蚀[11,12];
炉缸炭砖主要有大块炭砖和小块炭砖两种。从 应用效果看,国内采用这两种炭砖的高炉,都有长寿 的样板,也有炉缸侵蚀较快的案例。国内部分高炉炉
(6)铁水渗透导致的内衬结构破坏[13]。
大小炭砖复合 + 陶瓷杯
大块炭砖 + 陶瓷杯
大小炭砖复合 + 陶瓷杯
大小炭砖复合 + 陶瓷杯
2 武钢高炉炉缸结构和选材
2.1 炉缸侵蚀机制 研究表明,导致炉缸破损的主要原因有:
卢正东:男,1984年生,硕士,高级工程师。 Email:luzhengdong@163.com 收稿日期:2019-03-11
468~471
2019 年 第 53卷
12 月 第 6期
武钢高炉炉缸耐火材料结构创新
卢正东1,2) 向武国3) 顾华志1) 黄 奥1) 付绿平1)
1)武汉科技大学 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室 湖北武汉 430081 2)宝钢股份中央研究院武汉分院 湖北武汉 430080
近年来,随着高炉冶炼强度的提高,我国高炉炉 缸异常侵蚀和烧穿的事故屡有发生。其原因主要在 于炉缸耐火材料选材和结构不尽合理,导致炉缸传热 效果欠佳,炉缸内衬侵蚀过快。国内若干高炉甚至开 炉 2~3年就发生炉缸烧穿的恶性事故,给企业的生 产经营造成了严重影响[3]。因此,采用优质耐火材料 并设计科学合理的炉缸结构,是当前高炉工作者共同 关注的热点[4,5]。0
渣铁壳,使炉缸砖衬热面免受高温渣铁流的侵蚀和 砖。业界对于究竟选用哪种炭砖更有利于高炉长寿
破坏,环 裂、应 力 破 坏 等 现 象 也 将 得 到 有 效 抑 制。 也一直存在争议。国内外几种不同炉缸炭砖的理化 要实现这一目标,关键在于炉缸炭砖的选型和结构 性能指标的对比情况见表 3[14]。
耐火材料论文

我国高炉耐火材料发展现状姓名:刘刚班级:05级材料科学与工程3班学号:20050840316摘要:介绍近年来我国高炉炉衬用耐火材料的进展。
高炉设计中要根据容积大小和不同部位的使用性能要求合理地选用耐火材料。
在国内高炉炉衬用耐火材料质量和品种已取得很大进步的情况下,盲目使用进口耐火材料是完全不必要的。
关键词:高炉;耐火材料;合理选用前言:随着近年我国钢铁生产的高速发展,高炉炉衬用耐火材料取得了很大的进步,在生产技术、产品品种、质量水平方面,正逐步追赶世界先进水平,取代某些进口产品,以满足我国炼铁生产发展的需要。
延长高炉寿命是近十几年来我国冶金工业的重要技术政策,炼铁工作者和耐火材料工作者为此做出了很大的努力,并取得了显著的成效。
本文简介近年我国高炉炉衬用耐火材料发展的基本情况,以及武钢在这方面的研究工作。
通过对高炉不同部位侵蚀机理的分析,以及国内高炉耐火材料产品与国外同类名牌产品的性能对比,探讨合理选用高炉耐火材料问题,避免或者减少盲目地、不恰当地使用进口耐火材料。
1 高炉耐火材料性能评价方法的进步过去炼铁工作者对高炉耐火材料性能的要求仅限于一些常规性能,如对炭砖仅要求灰份、耐压强度、体积密度、气孔率等指标,对陶瓷耐火材料仅要求化学成分、耐火度、荷重软化温度、显气孔率、体积密度、耐压强度、重烧线变化率等指标。
我们在研究炭砖时发现,我国上世纪60年代生产的普通炭砖,如果只看其常规性能,如气孔率、体积密度、强度、灰份等指标,比国外的优质炭砖并不差。
如果进一步对导热系数、抗碱性、微气孔指标进行对比,就发现国产炭砖的差距很大。
这使我们认识到这些特殊性能应作为评价高炉耐火材料优劣的重要标准。
对于高炉耐火材料使用性能的检测方法,武钢已进行了近20年的长期研究。
我们在研究高炉砖衬破损和侵蚀机理的基础上,对高炉耐火材料提出了多项特殊使用性能要求,并研究出了相应的试验方法,通过原冶金部制定了检验方法标准。
主要的检验方法标准有以下8种:①导热系数;②抗碱性;③抗铁水熔蚀性;④抗炉渣侵蚀性;⑤平均孔径;⑥<1μm孔容积率;⑦透气度;⑧抗氧化性。
铝碳质耐火材料研究进展及展望

铝碳质耐火材料研究进展及展望摘要:高温烧成铝碳质耐火材料是一种由氧化铝和炭素为基体原料,加入Al、Si、SiC等添加剂,用沥青或树脂等结合剂黏结烧成的耐火材料,被广泛应用于高炉炼铁、铁水预处理、炼钢、连铸等冶金工序中。
耐火材料组成是其获得优质性能的基础,整理分析耐火材料中各组分对性能的影响,可以为开发低成本优质耐火材料提供理论支持和研究导向。
本文总结了高温烧成铝碳质耐火材料中碳源、结合剂、添加剂的作用及其对材料性能的影响,并对潜在研究方向进行了展望。
关键词:铝碳质耐火材料;理化性能;碳源;结合剂;添加剂0 引言高温烧成铝碳砖(以下简称铝碳砖或铝碳质耐火材料)是一种典型的碳复合耐火材料,因具有优良的热震稳定性和抗渣侵蚀性而被广泛应用于高炉炼铁、铁水预处理、炼钢、连铸等冶金工序中。
在炼铁系统中,应用在高炉炉缸部位的铝碳砖其碳含量一般在10%~15%(质量分数)[1],由此带来的缺点是强度低、抗氧化性差,很难抵挡高炉内铁水的长期冲刷和炉内气氛的氧化。
在炼钢系统中,铝碳砖等传统碳复合耐火材料的碳含量一般在10%~20%(质量分数),在炼钢过程中会对钢水产生增碳作用,不利于洁净钢的生产。
另外从节约资源的角度来看,制备碳含量较高的铝碳砖也会加剧石墨资源的消耗。
综合分析,从高炉长寿、洁净钢生产和节约石墨资源等角度考虑,铝碳砖等碳复合耐火材料必然向低碳方向发展,但单纯降低碳含量又会使碳复合耐火材料的韧性、抗热震及导热性能急剧下降。
因此开发耐火材料不能追求某一指标的发展,应注重各项指标协调综合提高[2],而综合性能的提高与材料的成分、结构有着密不可分的关系。
本文从合理控制耐火材料成分入手,总结了碳源、结合剂、添加剂对铝碳砖等碳复合耐火材料的结构和性能的影响,碳复合耐火材料中碳源、添加剂、结合剂的作用如图1所示,以期获得指导低碳耐火材料生产的依据,并据此浅谈了相应的研究前景和发展方向。
图1 碳复合耐火材料中碳源、添加剂、结合剂的作用Fig.1 Role of carbon source, additive and binder in carbon composite refractories1 碳在耐火材料中的作用铝碳质耐火材料的碳源按粒度大小可分为纳米级碳源和微米级碳源。
耐火材料的研究现状及最新进展

耐火材料的研究现状及最新进展摘要耐火材料服务于现代的工业生产和应用,例如工业窑炉使用耐火材质的高温容器件结构,高温工业热工装备等所需要的重要材料,各行业对大量耐火材料的消耗,如钢耐火材料的需求,我国钢铁企业不断发展相关耐火材料技术和达到节能减排的目标。
本文分析当前工业发展应用到的耐火材料及存在的问题,如研究如何延长耐火材料的使用寿命,降低耐火材料的消耗量,分析和提出影响耐火材料损坏的原因,通过优化材料属性参数、结构形状以及使用条件等措施,以达到延长耐火材料使用寿命的目标。
关键词:耐火材料;研究现状;最新发展Research Status and Latest Progress of RefractoriesAbstractRefractories serve modern industrial production and applications, such as refractory high temperature container structure, high temperature industrial thermal equipment and so on, and the consumption of a large number of refractories in various industries. For example, steel refractories demand, China's iron and steel enterprises continue to develop related refractory technology and achieve the goal of energy saving and emission reduction. This paper analyzes the refractories and existing problems applied in the current industrial development, such as studying how to prolong the service life of refractories, reduce the consumption of refractories, and analyze and put forward the reasons that affect the damage of refractories. In order to prolong the service life of refractories,the material attribute parameters, structure shape and service conditions are optimized.Keywords: refractories; research status; latest development1.耐火材料使用现状和发展耐火材料市场开辟并被广泛的应用,耐火材料的原料耐火矿物资源越来越紧张,所以,研究和发现低成本可生产的耐火材料是当前应用耐火材料较多的企业都面临的研究课题和重要工作内容。
镁质耐火材料

论文题目:镁质耐火材料学院:化学与化工学院专业:无机非金属材料工程122年级:2012级学号: 1208110476 学生姓名:李文雪指导教师:杨林镁质耐火材料以菱镁矿、海水镁砂和白云石等作为原料,以方镁石为主晶相、氧化镁含量在80%以上的耐火材料。
属于碱性耐火材料,即为镁质耐火材料。
以下文章就镁质耐火材料的熔点,抗热震性,耐火度,水化反应,制备,储存等所得心得。
随着工业的进步,镁质耐火材料需要适应这个情况而逐步改善其各种性能,文章就其抗腐蚀性,抗渣性等等的改善提出了一些改善的方法。
最终知道,添加一些添加剂,可以很大程度的改善镁质耐火材料的某些性能,所以在镁质耐火材料的生产过程中,我们可以考虑加入一定的添加剂。
1、陈肇友,李红霞.镁资源的综合利用及镁质耐火材料的发展[J]. 耐火材料,2005,01:6-15.本文介绍了镁资源综合利用的途径及镁质耐火材料在高温工业中的发展情况。
在镁质耐火材料的发展情况中,从应用理论系统地分析并介绍了镁质耐火材料在高温工业:炼钢、有色金属冶炼、水泥窑及垃圾焚烧熔融炉的应用情况及其发展,并介绍了MgO-CaO材料的抗侵蚀和水化问题,以及尖晶石材料与镁质不定形耐火材料的研究现状和发展趋势。
镁质耐火材料一般是由菱镁矿高温煅烧后的镁砂制做的烧成镁砖,由于热膨胀系数大,抗热震性差,易吸潮水化,以及熔渣易渗入砖内甚深,抗热剥落与结构剥落性不好,现在除在一些温度比较稳定的连续式生产的高温炉中仍部分使用外,随着钢铁冶炼、有色冶炼、水泥窑的发展,使用的镁质耐火材料多为镁质复合材料,如镁碳砖、镁钙碳砖、镁钙砖、镁钙锆砖、镁铝尖晶石砖、镁铬砖等。
在以后的发展中,我们要着重发展镁质耐火材料的抗侵蚀性能,还有抗震性,逐步改善镁质耐火材料各方面的性能,使镁质耐火材料发挥自身最大的优点同时使其他材料的性能提升。
2、乌志明,马培华. 镁、镁资源与镁质材料概述[J]. 盐湖研究,2007,04:65-72.本文从中国盐湖卤水镁资源的开发形势十分严峻说起。
对水泥窑耐火材料使用分析论文

对水泥窑耐火材料的使用分析【摘要】20世纪80年代以来,大量固体废弃物被用作原料、燃料,致使耐火材料所承受的热应力、机械应力和化学侵蚀大幅度增加,使用周期缩短,耐火材料消耗增加。
新的设计技术和施工技术,延长使用周期和降低耐火材料的消耗,取得明显的效果。
本文根据我院耐火材料在水泥窑中使用一些情况,探讨不同品种的耐火材料在水泥窑中使用原则。
【关键词】水泥窑;耐火材料;设计技术;特点1 碱性耐火材料1.1 镁铬砖。
具有良好的高温性能,良好的抗sio2侵蚀和抗氧化还原作用,及优良的高温强度,较好的挂窑皮能力,被大量使用在水泥窑烧成带。
但在气体内铬化物含量超过10mg/m3,水溶液含铬量超过0.5mg/m3时,将对人体产生极为严重的危害,如果排放会造成水体污染。
镁洛砖的使用全部是在氧化环境下使用部分游离的cr2o3会被氧化成cro3,同时镁洛砖在碱性环境下容易生成cr+6化合物以上排放物对环境造成非常大的破坏。
现在国家对于镁铬砖的使用制定了一些限制要求,现阶段设计过程中不推荐优先采用镁洛砖。
1.2 尖晶石砖。
镁铝尖晶石砖的化学组成对性能具有重要影响。
尖晶石较适宜的化学成分8%~20%、cao0.5%~1.0%、fe2o30.2%~8%、sio21%、fe2o3>0.8%时,cao-al2o3-fe2o3系统的低熔点液相量进一步增加,尖晶石晶体尺寸达20mm以上,此时由于cao-al2o3-fe2o3系统低熔物量增加使热态强度下降。
sio2含量大于0.4%,b2o3及碱等杂质含量大于0.3%时,生成较多的低熔物,也使砖的热态强度下降。
al2o3含量在8%~20%范围内,从显微结构上可以观察到尖晶石矿物均匀的分布在方镁石中,尖晶石矿物晶体的尺寸约为5~20mm,砖的综合性能较好。
20世纪90年代出现的尖晶石砖,不但具有较强的挂窑皮能力,而且在抗碱、硫熔融物和熟料液相侵蚀的能力,荷重软化温度,热震稳定性和窑体变形产生的机械应力及在抗热负荷等方面,都由于镁洛砖,另外其主要成分是镁、铁、铝等无毒无害成为废旧材料的处理较为容易,可以回收对环境的污染相对较小,成为当今世界碱性砖技术发展的主流。
不定形耐火材料的发展与应用探讨

不定形耐火材料的发展与应用探讨【摘要】不定形耐火材料是一种具有高耐火性能的特种材料,具有重要的应用价值。
本文从不定形耐火材料的分类、制备技术以及在冶金和建筑行业的应用等方面进行了探讨。
未来,不定形耐火材料的发展趋势将更加注重环保和可持续性,为行业带来更多的创新和发展机遇。
结论部分强调了不定形耐火材料的广阔应用前景和可持续发展的重要性,展望其在未来的发展方向。
不定形耐火材料的研究和应用将为工业生产和建筑领域带来更多的创新,实现经济效益和环境友好的双赢局面。
【关键词】不定形耐火材料、发展、应用、冶金、建筑、制备技术、未来发展趋势、应用前景、可持续发展、展望1. 引言1.1 什么是不定形耐火材料不定形耐火材料是一类在高温下具有抗热性能的无定形材料,主要由无定形氧化物和无定形耐火纤维组成。
在高温条件下,不定形耐火材料可以保持稳定的结构和性能,不易受热膨胀和收缩的影响,具有优异的耐火性和耐化学腐蚀性。
不定形耐火材料的主要特点包括高温强度高、耐热性好、耐冲击能力强、耐腐蚀性好、使用寿命长等。
由于其优良的性能特点,不定形耐火材料被广泛应用于冶金、建筑、化工、玻璃等行业,是这些行业中不可缺少的重要材料之一。
随着科技的不断进步和需求的不断提高,不定形耐火材料的研究和应用也不断得到加强和拓展。
1.2 不定形耐火材料的重要性不定形耐火材料是一种具有高温稳定性和耐腐蚀性的材料,广泛应用于冶金、建筑等领域。
其重要性主要体现在以下几个方面:不定形耐火材料在冶金行业中扮演着至关重要的角色。
在冶金生产过程中,需要承受高温、高压和腐蚀等恶劣环境,传统的金属材料往往难以满足要求。
而不定形耐火材料的高温稳定性和耐腐蚀性能,使其成为冶金工业中不可或缺的材料之一。
不定形耐火材料在建筑业中也具有重要意义。
随着建筑技术的发展,高温隔热、耐火隔热成为越来越重要的需求。
不定形耐火材料的优异性能使其成为建筑材料领域的热门选择,能够有效提高建筑物的安全性和耐久性。
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铝矾土基喷涂料的研究与施工方法摘要:介绍了喷涂料的基本概况,然后以铝矾土喷涂料为例,系统地介绍了多种原材料、结合剂以及添加剂对喷涂料性能的影响,最后概括总结了喷涂料的施工方法以及其中需要注意的事项。
关键词:喷涂料、铝矾土、板状刚玉、蓝晶石、红柱石、干法、湿法、火焰喷涂前言:随着耐火材料行业的发展和社会的进步,一些劳动强度大,施工速度慢的耐火材料逐渐被取代,不定型耐火材料在冶金行业中用量日益增加。
而在不定型耐火材料中用量最大的就是浇注料,其次为喷涂料。
喷涂料广泛运用于窑炉以及热工设备上,可以用于喷涂新的衬体,也可用于炉衬的修补。
既可以在冷态下用于构筑和修补炉衬以及涂覆成保护层,更宜于用在热态下修补炉衬。
喷涂料解决了耐火材料普通施工方法在复杂或异型部位无法操作的难题。
另外喷涂料施工不需要支设模板,可直接在受喷面上设置锚固件进行施工或在耐火材料表面上喷涂。
由以上可知,喷涂料是加快施工进度、缩短修炉时间、延长窑炉使用寿命和降低耐火材料消耗的一项有效技术措施,是比较有发展前途的优良材料。
1 喷涂料的基本概况喷涂料是一种利用气动工具以机械喷射方法施工的不定型耐火材料。
耐火喷涂料在管道中借助压缩空气或机械压力以获得足够的速度,通过喷嘴射到受喷面上,便能形成牢固的喷涂层。
其喷涂方法又可以分为湿法、干法、半干法和火焰法4类;按受喷面接受物料的状态又分为冷物料喷涂法和熔融物料喷涂法两种。
耐火喷涂料与同品种耐火浇注料基本相似,其区别是耐火骨料的临界粒度较小,一般为3~5mm,耐火粉料、超微粉和结合剂的合用量较多,一般为35%~45%。
由于材料的组成相似,因此喷涂料的凝结硬化机理和高温下的物理化学变化也基本相同。
其中关键技术是附着性、黏结性、强度和烧结性。
这些特性不仅仅与材料本身密切相关,更重要的是受喷射机等机械设备和施工工艺参数的制约,也受其受喷体的状态和使用条件等因素的影响[1]。
喷涂料必须具备的性质:(1)具有一定的颗粒级配来保证物料具有一定的流动性;(2)喷涂料必须具有一定的塑性和凝固性,使物料能很好的吸附到喷涂层上,并能很快的凝固而具有一定的强度;(3)控制好加水量,保证能够润湿物料又不会发成流淌。
施工时要注意:(1)喷射的风压和风量,避免回弹和脱落;(2)喷枪口与受喷体的距离与角度,避免使物料喷到受喷面的力度过大或过小,保证能喷涂均匀;(3)喷涂时厚度控制,太厚容易剥落。
具体的注意事项在后面会详细论述。
2 铝矾土基喷涂料性能的影响因素铝矾土喷涂料是以铝矾土为主要原料,铝酸钙水泥、硅微粉为结合系统,根据情况加入蓝晶石、红柱石等,利用三石在高温下的莫来石化来抵消烧结收缩。
为了提高其性能而加入一些添加剂,如Cr2O3。
为了促进凝结硬化而加入一些促凝剂,如铝酸钠等。
2.1不同粒度板状刚玉的影响[2-3]矾土基喷涂料具有氧化铝含量高、耐火度高、较高的强度和耐磨性等优良性能,主要应用于工业窑炉的衬里。
板状刚玉的特点是导热性高、热稳定性好、高温强度大。
因为其结构外形是片状的,可以起网状骨架作用,从而可大大提高制品的强度。
又由于此结构能抵消各方向的应力,因此能够减小急冷急热所产生的应力破坏。
然而,不同粒度的板状刚玉对材料性能产生的影响也不同。
实验以铝矾土为主要原料,铝酸钙水泥和硅微粉为结合系统,研究了不同粒度的板状刚玉对喷涂料性能的影响。
2.1.1物理性能表1 试样的物理性能(1)体积密度随着处理温度的升高先减小后增大。
同一温度下,引入不同粒度板状刚玉的体积密度相差不大;(2)线收缩率随温度升高增大,在1300℃时略有减小,原因是蓝晶石高温下分解为莫来石和熔融状态的游离SiO2,同时产生体积膨胀吸收了一部分体积收缩。
并且随着板状刚玉粒度的减小,线收缩率大致呈增大的变化趋势,这在高温下表现尤为明显,这是由于细小颗粒的板状刚玉更易于促进烧结进程,试样烧结后必然会产生烧结收缩。
因此经过高温热处理后线收缩率随着板状刚玉粒度的减小而增大;(3)抗折强度和抗压强度呈现先减小后增大的变化规律。
在经过110℃烘干和经过1000℃热处理后,BL2试样的抗折强度和抗压强度最大。
但在经过较高热处理温度1300、1500℃热处理后。
BL3试样的抗折强度和抗压强度最大。
这也是由于细粒度的板状刚玉促进了烧结所致,导致了强度的增加。
2.1.2耐磨性能图1 不同粒度板状刚玉对试样常温耐磨性的影响由图1可以知道,在经过较低温度处理时,粒度大的板状刚玉有利于提高耐磨性能,而在较高温度处理时,粒度小的板状刚玉有利于提高耐磨性能。
因此单就材料耐磨性能而言,不同粒度板状刚玉对试样经过不同热处理温度后试样的耐磨性能产生的影响也是不同的。
2.1.3热膨胀系数图2 含有不同粒度板状刚玉试样的热膨胀系数与热处理温度的关系曲线总体看来,相同温度下,尤其在高温下,粒度对热膨胀系数影响不明显。
2.1.4热震稳定性表2 不同粒度板状刚玉对试样抗热震性的影响单就抗热震稳定性而言,含有粗粒度板状刚玉试样的抗热震性能要优于含有细粒度板状刚玉试样的抗热震性能。
可能是因为板状刚玉的结构外形是片状的,它可以在喷涂料中网状骨架作用,此结构能抵消各方向的应力,减小急冷急热所产生的应力对试样的损坏,而这种网状骨架作用也是与板状刚玉的粒度有关的,其粒度越大这种作用越明显。
2.1.5结论(1)经过1300、1500℃热处理后,试样的线收缩率随着板状刚玉粒度的减小而增大。
此时,有粒度小于45μm板状刚玉试样的抗折强度和耐压强度最大;(2)经过1300℃热处理后,细粒度的板状刚玉有利于提高试样的耐磨性能;(3)铝矾土基喷涂料中含有粗粒度板状刚玉试样的抗热震性能优于含有细粒度板状刚玉试样的抗热震性能。
另外,在用氧化铝微粉替代板状刚玉微粉的实验中发现:(1)板状刚玉细粉和氧化铝微粉对铝矾土基喷涂料的体积密度影响不大,但经1000 ℃热处理后,同时含有板状刚玉细粉和氧化铝微粉的试样表现出更高的抗折强度和耐压强度。
(2)仅含有氧化铝微粉试样的耐磨性能优于仅含有板状刚玉细粉试样的耐磨性能;而仅含有板状刚玉细粉的试样抗热震性能优于含有氧化铝微粉的。
2.2不同粒度蓝晶石的影响[4]蓝晶石是一种高铝矿物原料,由于蓝晶石原矿高温下体积产生明显的膨胀,因此在耐火材料中常利用蓝晶石原矿的膨胀来抵消基体的收缩作用,以改善耐火材料的高温使用性能,延长其使用寿命。
蓝晶石的化学式为Al 2O 3·SiO 2,,其理论组成为Al 2O 3 62.92%,SiO 237.08%,但在实际上,蓝晶石精矿中Al 2O 3的含量均比理论值偏低。
精矿中蓝晶石矿物越多,高温下产生的膨胀也相应越大。
其次,不同粒度的蓝晶石在高温下分解产生的膨胀量也不相同。
因此,常常利用不同粒度的蓝晶石在高温下分解为莫来石伴随的体积膨胀来补偿不定形耐火材料在高温下的收缩,使线膨胀趋于正值,减轻结构的剥落,增强材料的体积稳定性。
实验研究了加入不同粒度的蓝晶石后喷涂料的各种性能的变化情况。
2.2.1线变化率与体积密度图3 含不同粒度蓝晶石经不同温度热处理后的线变化率 图4 含不同粒度蓝晶石经不同温度热处理后的体积密度试样在1300℃热处理时线变化率开始有变化,在1500℃时线变化率差别很明显。
这是由于蓝晶石的理论组成为Al 2O 3·SiO 2,自1100℃开始分解,在加热至1300~1350℃温度范围内,蓝晶石分解为莫来石和熔融状游离二氧化硅(方石英玻璃),其反应式为:3(Al 2O 3·SiO 2)→3 Al 2O 3·2 SiO 2+ SiO 2在1000℃和1300℃时不同粒度的蓝晶石引起的体积密度差别不大,这说明三种不同粒度的蓝晶石对铝矾土基喷涂料低温和中高温的体积密度影响并不是很大。
但在1500℃热处理之后,随着蓝晶石粒度的增大体积密度下降较快,这是由于蓝晶石分解而带来的体积膨胀,造成内部结构疏松,导致体积密度下降。
并且随着蓝晶石粒度的增大造成的体积膨胀也增大,导致内部结构越发的疏松,因此试样经过1500℃热处理后,体积密度随着蓝晶石粒度的增大而减小。
2.2.2耐压与抗折强度图5 含不同粒度蓝晶石经不同温度热处理后的常温抗折强度图6 含不同粒度蓝晶石经不同温度热处理后的常温耐压强度试样在110℃下烘烤后,粒度大的蓝晶石抗折强度较大,这是因为较粗粒度的蓝晶石存在于铝矾土基体中,使材料抵抗弯矩的能力增加。
但对耐压强度影响并不大。
在1000℃、1300℃和1500℃处理之后,耐压和抗折强度都表现出相同的变化规律,即粒度越小的蓝晶石越有利于提高耐压和抗折强度。
这主要是因为颗粒越大的蓝晶石导致试样的膨胀量就越大,材料的紧密结构逐渐减小,内部结构松散,强度相应降低。
此外,试样经过1300℃热处理后,由于水泥形成的液相促进了烧结,在烧结驱动力的作用下,试样颗粒之间的距离被拉近,因此试样的抗折强度和耐压强度增大;但当经过1500℃热处理后,由于蓝晶石的膨胀导致了试样的抗折强度和耐压强度下降。
2.2.3热膨胀系数试样在1100℃之前,相同温度的情况下,蓝晶石粒度增大,热膨胀系数降低。
在1100~1400℃时,对于同一组成来说,由于蓝晶石的分解并伴有一定的体积膨胀,从而抵消了烧结收缩,热膨胀系数变化不大。
同时粗粒度的蓝晶石产生的体积膨胀也比较大,所以在1100~1400℃温度范围内,LA1>LA3>LA2。
但是在1400℃之后,LA3>LA1>LA2,这是由于蓝晶石的粒度对蓝晶石转变为莫来石的温度是有影响的。
LA1和LA2两种试样在l400℃左右已经基本完成莫来石化,但LA3试样大约在l450℃左右才完成莫来石化。
由此可以表明,粗粒蓝晶石莫来石化的结束温度要高于细粒蓝晶石。
2.2.4结论(1)铝矾土基喷涂料经过1300℃和1500℃热处理后,线膨胀率随着蓝晶石粒度的增大而增大;(2)铝矾土基喷涂料经过1500℃热处理后,体积密度随着蓝晶石粒度的增大而减小;(3)铝矾土基喷涂料经过1000℃、1300℃和1500℃热处理后,抗折强度和耐压强度随着蓝晶石粒度的增大而减小;粗粒蓝晶石莫来石化的结束温度要高于细粒蓝晶石。
2.3不同粒度红柱石的影响[5]红柱石具有较好的抗高温蠕变性、抗热震性,且原料本身不需要煅烧,使之成为优良的耐火材料,在很多领域广泛应用。
由于红柱石分解并转化为热学性能、高温力学性能、抗热震性更好的莫来石,因此,红柱石材料在对抗热震性与高温强度要求高的领域有很好的应用效果。
实验中研究了不同粒度的红柱石对铝矾土喷涂料各种性能的影响。
2.3.1线变化率和体积密度试样经过110℃烘干后,三种试样的线收缩率随着红柱石粒度的增大而略有增大,但变化不明显,这说明不同粒度的红柱石对调整试样干燥烘干后的线变化率无明显作用。