添加电熔氧化镁-氧化锆熟料对镁锆质不烧砖性能的影响(外文翻译)

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MgO-ZrO2砖的高温抗折性能和抗热震性能的研究

第１０卷第３期
２１０１年９月
Ｖ０．１．１０Ｎｏ３Ｓｅｔｐ．２０１ｌ
Ｍｇ —ＺＯ砖的高温抗折性能和抗热震性能的研究Ｏｒ２松
２
陈
林
林，冯中起，陈雪峰，曾鲁举，刘锡俊，戴长友，孙加林
袁中国建筑材料科学研究总院瑞泰科技股份有限公司，北京１０２；００４
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ＣＨＮｏｇｉ，ＵＡＬｎ，Ｅｈｎ —ｉ，ＨＥＸｕ－ｎＺＮＧＬ－ＥＳｎｑｎ一ＹＮｉＦＮＧＺｏｇｑＣＮｅ￣ｇ，Ｅｕｊ，ｅｕＬＵｉｕＤｈｎ－ｏＵＮａｌＩＸ－ｎ，ＡＩａｇｙｕ，ＳｊＣＪ－ｎｉｉ
２．北京科技大学材料科学与工程学院，北京１０８）００３摘要：为了研究高温抗折和抗热震性能优良的ＲＨ炉用镁锆耐火材料，通过正交试验研究了配料方法和颗
粒级配、原材料种类、烧结温度、氧化锆含量等因素对镁锆砖性能的影响．结果表明：镶嵌在基质中的氧化
关键词：ＲＨ炉；镁锆砖；高温抗折强度；抗热震性能中图分类号：Ｔ７．３Ｑ１５７文献标识码：Ａ文章编号：１７－６０２１）３０２ —５６１２（００ —２６０６１
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Ｉｖｓｉａｉｎｏｔｒｔｒｎｄｔｒａｈｏｋｅｉｔｎｅｎｅｔｇｔｏｎｈｏｕｐｕｅａｈｅｍｌｓｃｒｓｓａｃｏａｎｓａ — ｚｒｏｉｉｋｆｍｇｅｉ－ｉｃｎａｂｒｃ

MgF_2添加量与烧结温度对MgO陶瓷性能的影响

等分析了烧结助剂、粉体制备工艺和烧结工艺对氧化镁陶瓷抗热震性能的影响．为了降低ＭｇＯ陶瓷的烧结温度，还有很多研究者做了大量的工作一．本文以电熔氧化镁为原料，通过添加ＭｇＦ２作为助烧剂，采用无压烧结方法，制备ＭｇＯ陶瓷，研究ＭｇＦ添加量以及烧结温度对ＭｇＯ陶瓷的烧成收缩率、密度以及抗折强度的影响．
国内外对电工级氧化镁的要求越来越高，研究如何利用我国现有的镁资源优势生产高纯度电工级氧化镁产品，对现有的电工级氧化镁的生产工艺进行改进研究已成为我国氧化镁行业发展的重要方向．ＭｇＯ理论密度为３．５８ｇ／ｃｍ，熔点为２８００ｏＣ，属于立方晶系氯化钠型结构，其制品在氧化气氛中的使用温度可达２２００ｏＣ，还原气氛中为１７００ｏＣ，真空中为１６００ｏＣ，致密的ＭｇＯ陶瓷成为熔炼高纯度铁及其合金以及镍、铀、钍、锌、锡、铝及其合金理想的冶炼容器材料 ¨Ｊ．目前，国内外有关ＭｇＯ陶瓷的研究主要集中于以ＭｇＯ纳米粉体为原料，添加合适的烧结助剂，采用热等静压（ＨＩＰ）、火花等离子烧结（ＳＰＳ）等制备方法的研究．研究表明：在烧结陶瓷过程中，烧成温度每降低１００ｏＣ，单位产品热耗会降低１０％以上；烧成时间每缩短１０％，则产量增加１０％，热耗降低４％．Ｆａｎｇ等用掺杂２％一４％的ＬｉＦ的纳米ＭｇＯ粉体，通过热压烧结法制备出了高致密的ＭｇＯ陶瓷．Ｌｅｅ等发现添加一定量的ＴｉＯ可以促进晶粒生长，降低烧结温度，从而促进ＭｇＯ陶瓷的致密化．张骋

ZrO2和结合剂对烧成镁钙砖烧结性能的影响

ｉｖｓｉａｅ．Ｔｈｅｕｔｄｃｔｈｔｔｅｅｆｃｆａｈｄｏｓａｄｕｎｅｔｔｄｇｅｒｓｌｉｉｅｔａｈｆｔｙｒｕｎ～ｈｄｏｙｅｉｓｂｔｒｔｓｎａｅｏｎｎｙｒｘ１ｓｎｉｅｔｌｒｅ诅ｎ
ｌｕｄｐｒｆｎａｄｅｃｆｅｅｔｏａｔｚｅｎａａｄｍｏｏｌｅｚｃｎａｃｎｐｏｔｉｔｒｎｆｎａｎ — ｉｉａａｆａｈｏｌｒｃｓｉｏｉｎｎｃｉｉｏｉａｒｍｏｅｓｅｉｇｏｌｇｅｑｉｎｃｒｎｒｎ
ｄｔａｄｕ —ｈｄｏｙｒｉｄｌｕａａｆ）ｏｅｉｅｉｆｉｄｍａｎｓ —ｃｌｉｂｉｅｏ￣ｒｋｎｎｙｒｘｌｅｎａｑｉｐｒｆｎｎｔｎｒｇｏｒｇｅｉａａｒｋａｓｎｉｄｉｈｓｔｎｆｅａｃｃｒ
收稿日期：０６—０ —２２０７４王来稳（９８）硕士生；７０９河南省洛阳市。１７￣，４１３
１１原料的选择．
原料采用辽宁海城生产的合成镁钙砂，化学组成见表ｌ。１２试样的制备．将合成镁钙砂过筛分为５ｍ～ｌｍ、＜ｌｍｍ两种粒度，并将部分粒度＜ｌｍｍ的合成镁钙砂与添加剂混合磨成＜００４ｍ细粉。按照一定．７ｒａ
发现成型强度较低。本文以ＺＯ为添加剂，以ｒｚ无水无羟基树脂和液体石蜡作结合剂，研究了其对烧成高钙镁钙砖烧结性能的影响。
１试验
是高钙镁钙砖的生产、使用受到限制。因此，需要采取有效措施来促进镁钙砖的烧结，提高制品

低熔物添加剂对镁碳砖性能的影响

低熔物添加剂对钢包用镁碳砖性能的影响闫文嘉毕振勇王崇江河南海格尔高温材料有限公司摘要以电熔镁砂、鳞片石墨为原料，通过低熔物添加剂的加入，对比分析了其对镁碳砖气孔率、体积密度、耐压、及抗渣性能性能的影响。

关键词低熔物添加剂性能影响MgO-C砖因其具有耐火度高、抗热震性优良和抗侵蚀能力强等优良特点而被广泛应用于钢铁企业，如转炉炼钢和电炉炼钢［1］。

随着对钢水质量要求的不断提高，耐火材料对钢水质量的影响越来越受到重视［2-5］。

由于钢包用耐火材料接触钢液面积大、接触时间长，特别是渣线部位，容易受到钢渣中的CaO、SiO2、Fe2O3等的化学侵蚀，在浇钢中渣线砖还要较长时间暴露于空气中，受到O2的氧化侵蚀，所以对耐火材料的性能提出更高的要求。

本试验通过检验试样的物理指标，验证低熔物添加剂对钢包渣线砖的影响。

1试验1.1 原料及配比试验采用大结晶电熔镁砂（5-3、3-1、1-0）为骨料，鳞片石墨、电熔镁砂粉为基质，金属铝做抗氧化剂，新型低熔物添加剂为钠硅化合物采用树脂结合，原料的化学组成见表1。

表1 试样的配料组成（w）试样电熔镁砂鳞片石墨金属铝粉常用添加剂试样添加剂树脂A1 83 15 2 - - 3A2 83 15 2 0.2 - 3A3 83 15 2 - 0.2 31.2 试样制备及性能检测配好的原料按照一定加入顺序及加入时间在混碾机中混合均匀，在1000T摩擦压砖机上机压成型，试样经110℃干燥6h，烘干至200℃保温12h取样化验，在1650℃下煅烧保温3h。

测定试样耐压强度、显气孔率和体积密度、烧后试样线变化率及打50mm孔做抗渣试验。

2结果与讨论2.1 试样线变化率对比分析图1所示为三种试样线变化率，从图中看出，三种试样线变化率差别不大，该新型添加剂未引起产品收缩现象，相较于A1、A2两种试样的膨胀系数反而增大，原因可能是添加剂中Si含量偏高所致。

图1 三种试样线变化率2.2 试样理化指标对比分析表二所示为三种试样理化指标情况，从表格对比发现，A2、A3试样的显气孔率较A1有所降低，耐压强度明显偏高。

加入添加剂对MgO-MgAl_2O_4质耐火材料力学性能的改善

应用。Ｍｇ尖晶石材料的使用寿命是Ｍｇ — ｒ，Ｏ一ＯＣ２０类砖的１～．２倍。５Ｍｇ尖晶石砖在水泥窑上使用的主要优势Ｏ一
为：（）热膨胀系数低；（）抗热应力强；（）抗１２３
１％、２％、３％（）的ＭＯ— Ａ２４合材料０００ＳｇＭｇ１复Ｏ中而制得。在每一种复合材料中，３１的ｍｏ％ＹＯ量折算为ＺＳＯ中ＺＯ的量，并随之转化为质量ｒｉｒ
令人满意，但是其抗热震性不好。研究发现，在
Ｍｇ质材料中引入尖晶石（Ａ２ＯＭｇ１）而制备的０
从而使得Ｍｇ一晶石材料的使用寿命提高．但Ｏ尖
是，加入尖晶石后其力学性能有所下降。本文通过在含有不同量尖晶石（Ａ的Ｍｇ尖晶ＭｇＩ）ＯＯ一石材料中引入不同含量的ＺｓＯ一ｍｏ％Ｙ０添加ｒｉ３ｌ
金属反应生成铬酸钾或重铬酸钾．会导致Ｍｇ — ＯＣ２ｒ耐火材料的毁坏。六价铬从耐火材料中扩散０到水泥窑中去，增加了毒性反应的风险性。在镁质和镁白云石质材料中，Ｍｇ一晶石材料由于其Ｏ尖具备更优的抗热震性和抗碱金属盐的性能而广泛
中，能够显著提高其热震后的残余强度、断裂模

镁制耐火材料相关文献翻译

Characterization, microstructure and corrosion behavior of magnesia refractories produced from recycled refractory aggregatesAbstractThis paper aims to report the results of some investigations carried out in Iranian steel industries to reuse the spent magnesia graphite refractory bricks in the forms o f the new shaped and unshaped magnesia refractories. Economical aspects of recycling and minimizing the environmental effects of spent refractories landfills were the basic goals of this research. The spent MgO–C refractory bricks from electric arc (EAF) and ladle (LF) furnaces were analyzed in terms of microstructural and chemical properties. Different samples were prepared from natural sintered magnesia and 10–30 wt.% of recycled aggregates in the forms of magnesia refractory brick and ramming mix and their physical and mechanical properties were evaluated. Also the slag corrosion behavior and microstructural properties of corroded samples were investigated. The results showed that the addition of up to 30 wt.% of recycled aggregates had no negative effects on the properties of magnesia refractories.Keywords：Industrial minerals; Crushing; Particle size; Environmental; Recycling1. IntroductionRefractories are ceramic materials that are designed to withstand the variety of severe service conditions, high temperatures, corrosive liquids and gases, abrasion, mechanical and thermal induced stresses (Othman and Nour, 2005 and Bennet et al., 1995). Refractories are used by a variety of industries, including metal, ceramic, cement and glass manufacturers. When refractory materials have reached to end of their service life they are replaced with new refractories that have to be manufactured from natural raw materials and the spent refractories are typically disposed of in a landfill wasting valuable natural resources (Fang et al., 1999, Smith et al., 1999 and Bennet and Kwong, 1997). It is understood that recycling refers to use of a waste material in a manner similar to its original application. In contrast a wastematerial is typically defined as reused when it is used differently than the original product (Bennett et al., 2001 and Conejo et al., 2006).This paper aims to report the results of investigations carried out in Iranian Khuzestan Steel Complex (KSCo.) by refractory research division of Iran University of Science and Technology (IUST) to reuse the spent magnesia graphite refractory bricks. The goals of this research were characterizing spent refractories, establishing new way for minimizing wastes and spent refractories recycling, developing an applicable recycling technique and comparing the properties of the recycled products with those made from virgin material.2. Experimental procedure2.1. Spent refractories characterizationTable 1shows the chemical analysis of intact and spent magnesia graphite refractory bricks which used at ladle slag line (LF & B-LF) and EAF hot spot (EAF & B-EAF) regions. The chemical analyses of spent bricks were measured by X-ray fluorescence method (XRF) from hot face to 5 cm depth and the average was reported. As the results show, the analyses of spent bricks have no significant differences with original bricks.Table 1. Chemical analysis of bricks, raw materials and slag.Sample Carbon (graphite) SiO2Al2O3CaO MgO Fe2O3MnO L.O.IEAF 12.7Max0.5 Max0.5Max1.284.7Max0.5--- ---LF 9.3Max0.5 Max0.5Max1.290.5Max0.5B-EAF 15.3 1.7 0.7 3.56 86.1 4.7 --- --- B-LF 9.3 3.76 5.1 6.1 79.35 1.83 --- --- Iranian 91% sinteredmagnesia--- 4.5 1.0 3.5 91 --- --- 0.2 Ball clay (SQ, UK) --- 53.8 30.7 0.1 0.3 --- --- 10.5 Microsilica (Iran --- 93.6 1.32 0.49 0.97 0.87 --- ---SampleCarbon (graphite) SiO 2 Al 2O 3 CaO MgO Fe 2O 3 MnO L.O.IFerrosilicon Co.) Slag--- 28 13 35 6 9 9 ---At first the penetrated layers (3–5 cm from hot face) were cut and removed and then the none-reacted regions were crushed and screened. The recycled aggregates from ladle were mixed with aggregates obtained from EAF in equal weight percent. After crushing, the aggregates were screened in different particle size portions. In order to eliminate the residual graphite from recycled magnesia aggregates, they were heated in a rotary laboratory scale furnace at 1400 °C for 2 h.2.3. Application of spent bricks in shaped refractoriesIn order to evaluate the using of the recycled aggregates for the production of magnesia refractory bricks, the recycled aggregates were added in various percents into a magnesia brick composition as additive. Table 2 shows the particle size distribution and composition of designed magnesia bricks prepared from natural Iranian sintered magnesia (91% MgO and chemical properties according to Table 1) and recycled aggregates. Also it should be noted that just the range of 1–4 mm (coarse grains) of recycled aggregates were used in the samples. The reason for selecting this fraction of particles was based on the fact that the impurities were generally gathered more in the finer fractions of recycled aggregates than the coarser grains. Also the entrapping of impurities in coarser grains lead to less negative effects on refractory properties. The samples were mixed in a laboratory mixer with 1.5 wt.% MgCl 2 as binder and 3 wt.% water. After homogenizing and aging, the 4 × 6 cm cylindrical samples were shaped by hydraulic press at 100 MPa pressure. Then the samples were dried at 110 °C for 24 h and sintered at 1550 °C for 10 h in a gas furnace.Table 2. Composition and particle size distribution of magnesia bricks and monolithic refractory samples.Composition Particle size MBM MBR10 MBR20 M BR30BrickIranian 91% sintered magnesia 1–4 mm38 28188<1 mm30 <75 μm32Recycled aggregate1–4 mm102030CompositionParticle size MBM MBR10 MBR20 M BR30Composition RMB RM10 RM20 RM30MonolithicIranian 91% sintered magnesia 1–4 mm40 302010<1 mm30 <150 μm22Recycled aggregate 1–4 mm0 102030Ball clay 4 Microsilica2 Sodium hexa meta phosphate 2 Water5Table 2 shows the composition and particle size distribution of preparedrefractory ramming mixes. The used binder was industrially grade sodium hexa meta phosphate added in 2 wt.% dissolved in water. The compositions were mixed in a laboratory mixer and after homogenizing, shaped in 3 × 3 cm cylindrical die according to BS 1902 (Section 7:6 – 1987) standard test method for shaping refractory ramming mix samples. Then the samples dried at 110 °C for 24 h and heat treated in an electric furnace at 1050 and 1550 °C for 3 h.2.5. Corrosion studiesIn order to compare the corrosion resistance of natural sintered and recycled magnesia aggregates, MBM and MBR30 samples were selected for corrosion test study. The samples were placed in alumina crucibles and the slag powder poured around them. Chemical analysis of slag is shown in Table 1. Finally, the samples were exposed to the slag at 1600 °C for 5 h in an electric furnace. Afterward the sampleswere cut and the diffused and condensed regions were investigated by scanning electron microscopy (SEM) using SEM Tescan system at 15 keV.3. Results and discussionTable 3shows the measured bulk density, apparent porosity and cold crushing strength values from at least five brick and ramming mix samples. As the results show, the mechanical strength increases with increasing the firing temperatures. The MBM and RBM samples had any additive and the highest CCS values. The samples containing recycled aggregates as additive had slightly less mechanical and physical properties than the reference samples for both refractory monolithic and bricks. It is clear that the recycled aggregates obtained from spent materials generally have poorer strength and density. Also because of the expanded structure due to the grain adherence and the presence of micro cracks in recycled aggregates, they will have more porosity values. Finally it is obvious that the addition of recycled aggregates up to 30 wt.% had no significant negative effects on the mechanical and physical properties of refractory monolithic and bricks and the obtained values for magnesia refractories containing recycled aggregates are viable.Table 3. Mechanical and physical properties of samples fired at different temperatures.Temperature (°C) MBM MBR10 MBR20 MBR30 BrickCCS (MPa) 110 12.5 12.2 12.4 12.1 1050 22 22.1 21.8 21.5 1550 45.2 38.5 38.2 36Apparent porosity (%) 1550 16.2 18.5 18.5 20Balk density (g/cm3) 1550 2.95 2.85 2.85 2.43Temperature (°C) RMB RM10 RM20 RM30 MonolithicCCS (MPa) 110 37 36 34.5 34.5Temperature (°C) MBM MBR10 MBR20 MBR301050 29 28.5 28.5 27.51550 39 34 30.5 37Apparent porosity (%) 1550 25 27 31 31.5Balk density (g/cm3) 1550 2.85 2.8 2.78 2.6It is obvious that during the slag/refractory reactions, the viscosity of slag increases and the corrosion mechanisms become passive in this case (Poirier et al., 2007). Also it clarifies that the slag attacked to the sintered magnesia aggregates and dissolved grain boundaries and finally separated periclase grains in magnesia aggregates. Because of the presences of the large amount of impurities such as CaO and SiO2in grain boundaries, these regions are suitable places for slag attack and have low slag corrosion resistance (Lee and Zhang, 1999).Fig. 1. Scanning electron micrograph of (A) MBM corroded sample, (B) MBR30 fired at 1550 °C and(C) MBR30 corroded sample.Graphite bricks made for steel industries contain high quality sintered and fused magnesia. Especially fused magnesia has high slag corrosion resistance due to its large crystal sizes and no grain boundaries (Ebizawa, 1993 and Herron and Beechan, 1967). It is clear in Fig. 1B that the MBR30 sample contains some fused magnesia aggregates with no grain boundaries. Also the calcium silicate impurities made closedpores trapped inside the aggregate are shown in this figure. Fig. 1C shows the microstructure of slag penetrated area in MBR30 sample. According to slag/refractory interface it seems that the slag only attacks to the bond phase. In this figure a fused magnesia aggregate is shown near by the slag corroded zone. However it shows no magnesia grain separation and grain boundary dissolution by slag.4. ConclusionThe quantity of spent refractories produced from Iranian steelmaking industry is estimated about 75,000 Tons annually and developing new refractories recycling techniques will minimize significantly the spent refractories land filling in Iran. However the using of spent refractories as a portion of composition in the production of new shaped or monolithic refractories will minimize significantly the amounts of refractories landfilling. The physical and mechanical tests results of refractory brick and ramming mix samples containing recycled aggregates showed that the addition of up to 30 wt.% of recycled aggregates had no negative effects on the properties of magnesia refractories. Also the corrosion behavior of sample containing recycled aggregates was slightly better than the samples made from natural sintered magnesia. AcknowledgmentsThe authors wish to express their appreciation for the helpful financial and technical supporting of this work by Iran University of Science and Technology (IUST) and Iranian Khuzestan Steel Complex (KSCo.).用再生耐火骨料制备的镁砖的表征、显微结构和耐腐蚀性本文的目的是从伊朗钢铁行业重复使用废镁石的形式中，对新的定型和不定型镁质耐火材料耐火砖进行一些调查所得结果的报告。

V_(2)O_(5)对镁铝尖晶石质陶瓷材料烧结性能的影响

V_(2)O_(5)对镁铝尖晶石质陶瓷材料烧结性能的影响吉国荣;高云峰;丰铭;朱保顺;田玉明【期刊名称】《非金属矿》【年(卷),期】2024(47)3【摘要】为探究添加剂对镁铝尖晶石陶瓷材料烧结性能的影响及作用机理,以MgO和Al_(2)O_(3)为主要原料,V_(2)O_(5)为添加剂,采用固相烧结法合成镁铝尖晶石(MgAl_(2)O_(4))陶瓷材料。

Al_(2)O_(3)、MgO质量比为2.55∶1,在体系中引入质量分数分别为1%、3%、5%、7%的V_(2)O_(5),分析烧结后试样的物相组成、微观形貌、显气孔率及力学强度。

结果表明,当V_(2)O_(5)添加量低于5%时,V_(2)O_(5)与MgAl_(2)O_(4)晶体固溶,优先取代Al^(3+),添加量高于5%时,进而取代Mg^(2+),发生缺陷反应,降低扩散阻力,显著增强体系中离子的互扩散速率,促进MgAl_(2)O_(4)的反应烧结及晶体发育,但过量添加V_(2)O_(5)会导致V^(5+)来不及进入晶格而分布于MgAl_(2)O_(4)晶界处,反而阻碍了质点的迁移和扩散,抑制烧结过程,从而不利于提高烧结性能。

【总页数】4页(P91-93)【作者】吉国荣;高云峰;丰铭;朱保顺;田玉明【作者单位】山西科技学院材料科学与工程学院;太原科技大学材料科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TB321;TQ174【相关文献】1.镁铝尖晶石和铬矿对镁质浇注料烧结的影响2.反应烧结铁铝尖晶石添加量对镁铁铝尖晶石耐火材料性能影响_(2)O_(3)对镁铝尖晶石透明陶瓷致密化及其性能的影响4.镁铝尖晶石种类对尖晶石-方镁石复相材料烧结性能的影响5.二氧化硅对二次铝灰烧结制备镁铝尖晶石材料性能的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

氧化锆对耐火材料的影响作用研究

04 氧化锆对耐火材料的未来发展影响
氧化锆在新型耐火材料开发中的应用前景
1
氧化锆具有优异的热稳定性、化学稳定性和高温强度，是新型耐火材料的重要原料之一。
2
随着科技的不断进步，氧化锆的应用领域不断扩大，其在新型耐火材料开发中的应用前景广阔。
3
新型耐火材料需要具备更高的使用温度、更长的使用寿命和更好的抗侵蚀性能，氧化锆的应用将有助于实现这些目标。
03 氧化锆在耐火材料中的应用研究
氧化锆在钢铁行业中的应用研究
总结词
氧化锆在钢铁行业中广泛应用于耐火材料，提高耐火材料的热稳定性和抗侵蚀性，延长使用寿命。
详细描述
钢铁行业中的高温炉膛和熔融金属对耐火材料提出了极高的要求。氧化锆作为一种高性能的耐火材料，具有优异的热稳定性和抗侵蚀性，能够承受高温和熔融金属的侵蚀。通过添加氧化锆，可以提高耐火材料的强度、韧性和热稳定性，从而延长其使用寿命，降低更换成本和维护成本。
氧化锆在其他行业中的应用研究
总结词
氧化锆在其他行业中也得到了广泛应用，如陶瓷、化工、航空航天等。
详细描述
除了钢铁和玻璃行业，氧化锆在其他行业中也得到了广泛应用。例如，在陶瓷行业中，氧化锆可以作为陶瓷材料的添加剂，提高陶瓷材料的硬度和耐磨性；在化工行业中，氧化锆可以作为催化剂和吸附剂，用于化学反应和物质分离；在航空航天领域，氧化锆可以提高高温部件的耐热性和抗氧化性。
氧化锆对耐火材料的影响作用研究
目录
• 氧化锆简介 • 氧化锆对耐火材料性能的影响 • 氧化锆在耐火材料中的应用研究 • 氧化锆对耐火材料的未来发展影响
01 氧化锆简介
氧化锆的性质
高熔点
化学稳定性
电绝缘性

加入氧化锆来降低烧结温度原理

加入氧化锆来降低烧结温度原理1. 概述近年来，随着人们对材料性能要求的不断提高，研究人员们不断探索新的方法以提高材料的性能。

氧化锆作为一种常见的材料添加剂，被广泛应用于陶瓷制品的生产中。

其中，其在降低烧结温度方面的应用备受研究者们的关注。

2. 氧化锆的性质氧化锆是一种常见的陶瓷材料，其化学式为ZrO2，通常呈白色粉末状。

氧化锆具有高熔点、高硬度、良好的化学稳定性和耐腐蚀性，因此被广泛应用于各种陶瓷制品的生产中。

氧化锆还具有一定的导热性和绝缘性能。

3. 加入氧化锆降低烧结温度的原理在陶瓷制品的生产中，通常需要进行烧结过程以使陶瓷颗粒相互结合成坚实的整体。

然而，传统的烧结工艺中往往需要较高的温度，这不仅增加了生产成本，也可能导致材料的性能下降。

研究人员们开始探索加入氧化锆这一新的途径以降低烧结温度。

4. 加入氧化锆的作用机制氧化锆的加入可通过以下几种方式降低烧结温度：a. 障碍效应：氧化锆可以在陶瓷颗粒之间形成一层障碍，阻碍颗粒的成长和烧结过程，从而降低了烧结温度要求。

b. 晶体扩散：氧化锆可以作为晶体扩散的活性中心，促进陶瓷颗粒之间的晶体扩散，加快了烧结速度，降低了烧结温度。

c. 晶体构筑：氧化锆与陶瓷颗粒之间发生化学反应，形成新的晶体结构，从而改变了烧结行为，降低了烧结温度。

5. 氧化锆掺杂陶瓷材料的应用通过加入氧化锆，可以制备出具有优良性能的陶瓷材料，例如高导热性、高绝缘性、耐磨损等。

这些材料广泛应用于电子、机械、化工等领域，为各种工业产品的制造提供了坚实的支持。

6. 氧化锆掺杂陶瓷材料的研究进展目前，研究人员们正致力于探索氧化锆掺杂陶瓷材料的更广泛应用，例如在电子封装材料、摩擦材料、陶瓷刀具等领域，以满足不同行业对材料性能的要求，并不断提高材料的性能。

7. 结语加入氧化锆来降低烧结温度是一种有效的方法，其作用机制包括障碍效应、晶体扩散和晶体构筑等。

这一方法制备出的陶瓷材料在各个领域得到了广泛应用，并且在不断地得到改进和优化。

MgO和ZrO2添加剂对镁铬合成耐火材料性能的影响

Ａ３ｅ０。以大量形式存在的铬矿正日益减少，１Ｆ３￣）２使用低品位脆性铬矿作为替代材料，来满足钢铁和水泥工业对碱性耐火材料的需求。脆性铬矿经常与氧化镁细粉混合，煅烧成半成品的、预先烧结的颗
振动磨磨过的铬矿（ＭＣ）中。Ｚｏ的加入量为Ｃｒ
火材料。由氧化镁和不同种类铬矿生产这些耐火材料。纯铬铁矿的分子式是ＦＣ２４（２１％ＦＯ和ｅｒ０３．４ｅ
６．￣Ｃ２３自然界存在很少。自然产生的铬矿是７８ｒ）￣０，普通尖晶石的固溶体，其组成是（ｅＭｇ（ｒＦ２）Ｃ３＋
随后在于燥箱内１０５１ ℃± ℃干燥２ｈ４。在可编程电
粒、熔融材料相似的性能。在镁铬耐火材料中，混合料中铬成分主要来自细颗粒时，有利于方镁石一铬铁矿一晶石直接结合的形成。随着铬铁矿粒度尖
粒。这些颗粒或骨料是制砖的原料，具有与细颗
１５．配料中加入５～％％的聚乙烯醇溶液作结合剂，在流化床混料器内混合，用２０筛孔的英国标准筛筛分，单轴压机压制，压力是ＩＯａＯＭＰ。生坯尺寸：１ｍ（径）ｘ２２ｍ直ｌｍｍ（）高，在空气中初步干燥，
维普资讯
第３卷第２２期
２ｏ０７年４月
砖失岛矗度

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添加电熔氧化镁-氧化锆熟料对镁锆质不烧砖性能的影响李冀伟、周宁胜，白宏宇摘要制备了氧化锆含量在2%~8%之间的镁锆质不烧砖，使用电熔氧化镁(氧化镁：97%）和电熔镁-氧化锆熟料(氧化锆：14. 33%）作为起始材料和酚醛树脂粘结剂。

氧化锆含量对抗热震性(TSR) 的影响和其他属性如冷态、热态断裂强度进行研究。

抗热震性采用1000℃加热和吹空气淬火后试样的剩余冷态断裂模数来表征。

添加氧化镁-氧化锆熟料提高了抗热震性(TSR)，归因于增韧效果的热膨胀系数不同阶段之间的不匹配。

当氧化锆含量高于4%，改进效果往往是适当的。

引入氧化镁-氧化锆熟料也可以提高在1500℃高温抗折强度，在1 600 ℃加热增加氧化锆含量减少了砖的抗折强度，由于热膨胀不匹配效果。

降低材料的总体性能对于这种氧化镁质不烧砖的最优的氧化锆含量建议为4%。

关键词：砖坯氧化镁-氧化锆系统，砖、热冲击电阻、氧化镁-氧化锆熟料1.简介众所周知，由于具有很高的耐火度和良好的耐蚀性碱性炉渣侵蚀，氧化镁是一种重要的碱性耐火材料。

然而，其高热膨胀系数、高表面能和弱晶体粒间粘合导致热冲击、渣渗透很差。

因此，有必要在镁质耐火材料中引入其它的组分或相以弥补上面所提到的不足。

含碳耐火材料，如氧化镁-碳，氧化铝-碳，氧化铝-氧化镁-碳等，已被广泛应用在炼钢过程中，多亏了鳞片石墨，尤其是在提高抗热震性和抗熔渣的效益。

然而，问题之一是引进的随温度升高碳元素氧化，会造成其性质降低。

碳的附着，这可能在精炼过程中污染钢水，所以在高纯度质量练钢的方法中是不能接受的。

用无碳质材料取代含碳材料是非常有意义的，尤其是用镁碳材料的清洁炼钢。

氧化镁-氧化锆耐火材料，作为耐火砖或浇注料，近年来吸引了研发兴趣，因为他们都有可能成为有希望的替代品。

在近年来，镁锆耐火材料作为耐火砖或浇注料，已引起了研发兴趣，因为它们是潜在的有希望能替代一些含有碳锆的基本耐火材料。

2 实验过程2.1原材料在这项研究中，所用的原料为高纯电熔镁砂和电熔镁锆熟料，采用树脂作为结合剂，其化学成分在下表中给出。

表 1 化学成分的电熔氧化镁和电熔的镁-氧化锆熟料组成/w t% MgO ZrO2 CaO SiO2 Fe2O3电熔氧化镁97. 05 — 1. 27 1. 06 0. 48氧化镁-氧化锆熟料84. 10 14. 33 1. 45 ——2.2 试样的制备添加不同镁锆熟料的镁锆砖用400吨摩擦压力机将其压制成尺寸为220mm ×180mm×100mm的砖坯。

试样配比如表 2 所示。

氧化锆添加量分别为为0,t % 2 w,4 w t %,6 w t %和8 w t %，标记为MZ 0,MZ 2、MZ 4、6、8。

表 2 试样配比起始原料MZ0MZ2MZ4MZ6MZ8电熔氧化镁≤5 mm 70 70 70 58 44 ≤0. 074 mm 30 16 2 0 0电熔的镁-氧化锆≤3 mm 0 0 0 12 26熟料≤0. 074 mm 0 14 28 30 30成型后的坯体在200℃热处理16 h后,然后用切割机切割成所需尺寸。

有些试样（160mm×40mm×40mm）被加热到1600℃后保温3小时，用于测试其热态断裂模数和抗热震性能。

2．3测试方法按照相关标准，对试样进行了物理和冷态强度特性的测试。

用于测试残余冷态断裂模数比的试样尺寸为160mm×40mm×40mm，试样在1600℃煅烧3小时，再以高压冷空气吹使其迅速降温到1000℃为一循环。

由x 射线决定相组成衍射(XRD)。

微观组织的观察和分析进行的扫描电子显微镜（SEM）。

3 结果和讨论3.1 物理性能图1显示了试样的体积密度和气孔率。

从这可以看出, 为了能得到更高密度的镁锆熟料以及电熔镁砂,氧化锆含量从0增加到8wt ％时体积密度略有不同, 气孔率也往往略有增加。

图 1 影响的氧化锆容积对物理性能的氧化镁-氧化锆砖坯砖3.2 常温耐压强度常温耐压强度与氧化锆含量的关系如图2所示。

可以看出，镁锆不烧耐火砖的常温强度特性是相当高的，尤其是在添加了熔融镁锆熟料后有显著增加。

图2冷破碎强度对氧化锆的影响和不烧的氧化镁-氧化锆抗折强度3.3 热断裂模数试样的热态断裂模数在1600℃测试预热3小时后的情况由图3所示，热态断裂模数在1500℃加热1小时后有显著增加，增加镁锆熟料可以明显改善其热态断裂模数。

这可以归因于增加了方镁石晶粒间的结合，由图4的扫描电镜分析可见，氧化锆集中于方镁石晶界处。

镁锆氧化物形成部分固溶体利于固态烧结，这也是热态断裂模数增加的原因。

图 3 在1 500 ℃高温抗折强度对氧化锆含量的影响（a) 方镁石粒被氧化锆包围( b)氧化镁-氧化锆共晶结构图 4 电熔氧化镁-氧化锆熟料的微观结构3.4 抗热震性在模拟现实条件的炼钢过程中，在1600℃先预热3小时，再做所有试样的热震性试验。

氧化锆含量对抗热震稳定性的影响是通过残余冷态断裂模数和净冷态断裂模数的比率来表示的，由图5所示。

采用增加氧化锆的方法，已明显改善了镁锆熟料砖的抗热震稳定性，这体现在图5（a）。

剩余的冷态断裂模数比例呈现出明显的上升趋势。

增加氧化锆的含量，当氧化锆的含量高于4％以上，上升趋势将减缓。

（a) 剩余抗折强度（CMOR）比率(b)抗折强度（CMOR ）前后的热冲击图5氧化锆含量对砖的抗热震性的影响采用x射线衍射物相分析进行了MZ4前后试样的热震,显示在图6通过对试样MZ4进行抗热震稳定性测试前后X射线衍射相分析在图6所示。

注意观察基质，根据镁聚集试验，可以在试样制备时整理出X射线衍射的图形。

结果表明，氧化锆的存在总是立方相存在：立方-氧化锆，并没有在转化阶段以外进行其他的碳氧化锆检测。

因此人们认为，氧化锆的相转变并没有增韧效果。

氧化锆提高镁锆质耐火砖的抗热震稳定性最显著的是通过不同相之间的热膨胀系数不一致导致的微裂纹而实现的。

Mr huger等人研究了由于不同相之间的热膨胀系数不一致所致的热机械性能与显微结构的关系。

而且他们还制定了一个模型来描述这种关系，如图7所示。

应变及微观结构在这个界面上演变，主要取决于总额之间的热膨胀系数不匹配和基质的材料。

然而，这个模型是一个简单的基于颗粒聚集和均匀基质的理想系统。

在耐火材料的实际应用中，热膨胀系数的不匹配对不均匀性的影响必定是非常复杂的。

图6 X射线粉末衍射模式的MZ4 试样(a) 前热冲击和(b) 后热冲击图7 应力与热膨胀系数(CTE)粒子与矩阵[12] 之间的不匹配引起的显微结构变化调查试样说明在改善立方-氧化锆在镁质基质中的组成和配比时，其热冲击实验必须被关注。

电熔镁砂聚集的部分在五个重要的试样中，分别是MZ6和MZ8的镁锆熟料（电熔镁砂在MZ0和结合电熔镁砂和镁锆熟料粉末MZ2和MZ4总镁锆熟料粉末MZ6和MZ8的基质不同）。

在1600℃预热，冷却后，不同阶段之间的热膨胀失配以及增强氧化铬和增加镁锆熟料含量从0到8 ％，从而会导致更多的微裂纹，这将影响试样的性质。

（注意格式！）该立方-氧化锆和氧化镁是：（9 - 11）×10 –6-1和（14 - 15）×10 - 6 - 1，分别作为热膨胀系数的差异性汇总试样，，Δα指出如下Δα=αm -αp ≈αMgO - ZrO2 -αMgO < 0 (1)。

所示如图7，收缩基质（主要是镁锆熟料粉）是用低于融合温度的方法在冷却。

在其整个表面强力的径向和切向的张力压缩的情况下，镁颗粒在其接口处氧化。

强力的拉伸应力可能会导致部分或全部氧化镁颗粒的一轮剥离，我们看到图8证明了这点。

剥离的负面效应影响了镁颗粒的冷强度，这就可以解释冷态断裂模数在1600℃×3小时的热度下降后冷强度的增加，氧化锆的含量如图所示图5 （b）。

图8基质的剥离正如镁锆熟料的基质增加导致的不匹配。

然而，在上述不匹配的基质中可能存在不同于某种总额之间的基质。

图9中体现出来了基质的分散。

在镁锆颗粒的热膨胀系数的差异之间的“粒子”（碳氧化铬）和“基质”（镁），Δα可以指出如下。

Δα=αm -αp≈αMgO -αZrO2 > 0图9氧化锆在基质中的分布正如图7所示，收缩基质高于立方-氧化锆颗粒。

其内部面对周围一轮的立方-氧化锆，因此，强调径向和切向的压缩，这可能导致微裂纹被立方-氧化锆左右。

这些微裂纹，如观察空白部分的总和，吸收能量和减慢或阻断传播的主要裂缝，也可有利于释放热应力。

由于氧化锆含量的增加，热膨胀系数的影响，双方之间不匹配的总和于基质中变得更强，这就可以解释剩余强度比显著上升的原因，如图5（a）所示。

然而在试样MZ6和MZ8中，基质中氧化锆的含量达到最大时即氧化锆砖含量超过4％以上时，就会使在剩余强度曲线的降低4 结论（1）添加了熔融氧化镁和镁锆熟料的耐火砖显著提高了其抗热震性，这是由于颗粒和机质中的热膨胀系数不一致导致的微裂纹增韧造成的。

(2)通过加入熔融氧化镁-氧化锆的方法引入氧化锆加，可以使镁锆熟料在1500℃时的高温断裂模数性能显著提高。

而氧化锆含量的增加可以导致砖在1600℃时由于热膨胀不匹配造成的常温断裂模数的效果。

(3)从整体性能的综合来考虑，建议最佳氧化锆的加入量是4％，也就相当于增加了将近30％的熔融镁锆熟料。

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