铁水预处理喷枪浇注料研究；郝玮；（山西省建筑材料工业设计研究院太原030013）；摘要：本研究根据铁水预处理喷枪的使用条件，分析了；关键词：喷枪浇注料粒度微粉外加剂加水量抗热震性抗；使用环境：；铁水包100吨，装约85吨，矿渣占0.6%，深约；铁水预处理喷枪的使用是一个不连续的周期过程，喷枪；1、试验过程1.1原料；临界颗粒为15L的矾土基电熔莫来石（ω（A
铁水预处理喷枪浇注料研究
（山西省建筑材料工业设计研究院
太原030013）
摘要：本研究根据铁水预处理喷枪的使用条件，分析了其耐火浇注料的粒度级配、微粉和外加剂的选用，引入红柱石、碳化硅，就施工性能、高温强度、抗热震性和抗渣侵蚀性四个方面进行讨论。合理的粒度级配和外加剂的选用可以减少加水量，增加流动性，为施工工艺过程提供良好的内在条件；提高临界粒度对抗热震性也有一定的益处。SiO2微粉和α- Al2O3微粉的合理搭配，提高试样的烧结性，高温生成莫来石并可穿插或弥散在以刚玉莫来石为骨架结构的空隙中起增韧作用，使得晶体之间的直接结合程度提高，结晶效应增强作用，提高了试样的高温强度，同时也提高了抵抗热应力的能力，因而试样的抗热震性也得到改善。利用红柱石和碳化硅在高温反应后的体积效应，二次莫来石化填充气孔，对试样的抗热震性和抗渣侵蚀有一定的益处，可适当选用。
关键词：喷枪浇注料 粒度 微粉 外加剂 加水量 抗热震性 抗渣侵蚀
使用环境：
铁水包100吨，装约85吨，矿渣占0.6%，深约2.6米，喷吹时枪底距包底0.2米；喷吹时间：15分钟，待包时间30分钟；用粉剂0.5～1.6L颗粒；氮氩气系统压力0.4～0.6MPa，露点40℃。
铁水预处理喷枪的使用是一个不连续的周期过程，喷枪在1400℃左右的高温铁水中工作，在大气条件下备用，频繁承受的热冲击常使喷枪的枪体出现纵向裂纹，严重时甚至使耐火材料崩落、喷枪穿孔或断裂，大大降低了枪的使用寿命。本研究针对浇注料的材质，从粒度组成、基质确定、引入红柱石、碳化硅对抗热震性和抗渣侵蚀性的影响等几个方面进行讨论。对喷枪的钢结构、烘烤制度和现场的使用维护将另做研究。
1、试验过程 1.1原料
临界颗粒为15L的矾土基电熔莫来石（ω（Al2O3）=70～72%）；粒度≤0.043L的电熔白刚玉细粉（ω（Al2O3）≥98.5%）；CA水泥（Lafarge Secar71, ω（Al2O3）=69～72%，ω（CaO）=26～31%，d50=12μm）; α- Al2O3微粉（ω（Al2O3）≥98.5%， d50=1.8μm）; SiO2微粉(Elkem 971u, ω（SiO2）≥97%， d50=0.51μm）；红柱石颗粒与细粉（ω（Al2O3）=59～60%，ω（SiO2）=38～39%）；SiC颗粒与细粉（ω（SiC）≥97%）。
配料时颗粒与细粉的质量比固定为70：30；确定α- Al2O3微粉和SiO2
微粉总量为8%（质量比，下同）；
1.3试样制备与测试 1.3.1流动性及加水量
用静态截顶圆锥法测3分钟的摊开直径来评价流动性。 1.3.2理化指标
制40×40×160L的样条，测110℃×24h、1000℃×3h、1400℃×3h后的常温耐压、抗折、气孔、体密、重烧线变化。
1.3.3渣侵蚀情况
制100×100×100L的样块，用静态坩埚法看渣侵蚀情况。 1.3.4抗热震性
用1500℃×3h烧后的试样经1100℃水冷1次后的抗折强度保持率来评价其抗热震性。
2、结果与分析 2.1粒度组成
不定形耐火材料的制备工艺中，控制配料的粒度分布是控制产品质量的极其重要的措施之一。粒度组成的合理与否，不仅影响着材料的作业性能，而且也影响着制成衬体后材料的物理性能。
对于振动成型的浇注料而言，是靠外加振动力作用使其发生流变的触变性材料，从而达到致密化。
Andreassen提出的粒度分布方程如下： CPFT/100=（D/DL）q
CPFT/100=某一粒级（D）以下累计百分数；
D=颗粒粒度（尺寸）；
DL=最大颗粒粒度（临界尺寸）； 式中q为粒度分布系数。
按Andreassen提出的粒度分布方程计算，浇注料中骨料部分的粒度分布系数q值不应高于0.30，而基质部分的分布系数最高为0.37。我们实际上骨料部分q值取0.23，由于电熔莫来石的粒型为长条或片状，与标准球体有差异，所以我们作了调整，在5%的加水量下可振动成型，在5.5%的加水量下有较好的自流性。
2.2基质选用
在超低水泥浇注料中，保持微粉总量不变，增加SiO2微粉的加入量，可提高试样的烧结性，试样1与试样2-1对比可以看出，随着SiO2微粉加入量增加，试样在1400℃×3h后的抗折强度随SiO2微粉加入量的增加而显著增加，表明SiO2微粉比α- Al2O3微粉更能促进烧结。其抗热震性也得到明显改善，分析其原因，认为材料的高温性能主要取决于它的显微结构特征，即晶体相互接触或结合的程度和方式（结晶效应）以及基质玻璃相的含量和黏度（玻璃效应）。浇注料中的SiO2微粉与Al2O3反应生成莫来石，穿插或弥散在以刚玉莫来石为骨架结构的空隙中，使得晶体之间的直接结合程度提高，起到增强作用。莫来石含量生成越多，该强化作用越明显，结晶效应越显著，表现在试样的高温强度就越高。由于莫来石相大多呈针状或纤维状结构，所以对热应力的适用性较强，并可穿插或弥散在以刚玉莫来石为骨架结构的空隙中起增韧作用，这也提高了抵抗热应力的能力，因而试样的抗热震性也得到改善。
2.3水泥加入量对强度的影响
增加水泥加入量，可提高试样的常温强度，但高温强度有所下降。水泥通过水硬特性形成CA6片状结构相互穿插，由骨料边缘向基质中生长，强化了基质与骨料的结合，作为结合剂提供常温强度。但引入了CaO，形成低熔点相，如黄长石和钙长石相等，影响了浇注料的高温性能，引入水泥量越多，这种影响越显著。
看试样的耐压、抗折强度表3，试样3与试样2-1对比：随着水泥量的
增加，常温强度增加明显，但高温强度反而比水泥加入量少的高温强度差。试验结果支持了上述结论。
2.4外加剂的影响
外加剂包括分散剂、缓凝剂和造孔增韧剂等。分散剂具有润湿、分散、减水等独特性能，在改进生产工艺，提高产品质量等方面发挥了很大作用。外加剂有选择的应用对浇注料的性能有很大影响。
当复合分散剂加入量大于0.4%时，样块在干燥过程中出现酥烂的现象。当改用单一分散剂加入量小于0.05%时，试样有很好的施工性能和干燥强度。分析认为：复合分散剂作用太强，加入量过于大，不利于水硬性CA水泥针状网络的形成，而是缓慢反应，形成片状或粒状松散结构，影响了低水泥浇注料中水泥强度的体现。
加入缓凝剂小于0.01%时，达到施工要求的样块初凝时间≥45min，终凝时间≤500min。110℃×24h后，水分排出约40%，体现了造孔增韧剂的作用。
各试样抗渣侵蚀试验后的切口照片
将做抗渣侵蚀试验的样块切开，结果见图1，从中可以发现，经1500℃×3 h渣侵蚀试验后，4个样块均无细裂纹，无渣渗透层，只有部分熔损。从熔损层界限来看，试样5-1最清晰，被渣熔损最少，其次是试样4-1、2-1和1。
由此可以看出：添加碳化硅比引入红柱石在抗渣侵蚀性能方面要强，也均优于什么也不加的样块。
2.6抗热震性的讨论
提高试样的抗热震性从原料设计上主要考虑微裂纹增韧、热膨胀系数、导热系数这三方面的性能。
莫来石主要是热膨胀系数小，有微裂纹增韧作用；红柱石在1400℃左右高温反应生成莫来石，同时伴随体积效应，抵消部分热应力；碳化硅主要是导热系数高。
从表4试样抗折强度及热震后强度保持率可以看出，添加红柱石比引入碳化硅在抗热震性方面要好。
3.1合理的粒度级配和外加剂的选用可以减少加水量，增加流动性，为施工工艺过程提供良好的内在条件；提高临界粒度对抗热震性也有一定的益处。
3.2 SiO2微粉和α- Al2O3微粉的合理搭配，提高试样的烧结性，高温生成莫来石并可穿插或弥散在以刚玉莫来石为骨架结构的空隙中起增韧作用，使得晶体之间的直接结合程度提高，结晶效应增强作用，提高了试样的高温强度，同时也提高了抵抗热应力的能力，因而试样的抗热震性也得到改善。
3.3当复合分散剂加入量大于0.4%时，样块在干燥过程中出现酥烂的现象。当改用单一分散剂加入量小于0.05%时，试样有很好的施工性能和干燥强度。分析认为：复合分散剂作用太强，加入量过于大，不利于水硬性CA水泥针状网络的形成，而是缓慢反应，形成片状或粒状松散结构，影响了低水泥浇注料中水泥强度的体现。
3.4利用红柱石和碳化硅在高温反应后的体积效应，二次莫来石化填充气孔，对试样的抗热震性和抗渣侵蚀有一定的益处，可适当选用。
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第04版：耐火材料
水泥含量对刚玉质自流浇注料性能的影响
图1 SFCs试样的TGA和DTA曲线
表1 自流浇注料的原料配比（wt/%）
本文研究不同水泥含量对刚玉质自流型浇注料(SFC)在1273K、1573K和1773K烧后的体积密度(BD)、显气孔率(AP)、吸水率(WA)、常温耐压强度(CCS)、抗折强度(MOR)和断裂韧性(KIC)性能的影响。结果表明：当水泥加入量为5%时，在1773K烧后，自流型浇注料具有最大的抗折强度和断裂韧性；在1573K烧后其抗折强度和断裂韧性均减小。当水泥加入量为3%时，在1573K烧后，其最大的断裂韧性为3.53MPa m1/2。1773K烧后水泥加入量为1%的SFC-1试样断裂韧性低于SFC-3和SFC-5，但仍较高(3.43MPa m1/2)。 ■张 举 美国ASTM根据CaO含量不同将耐火浇注料分为：传统浇注料(CaO＞2.5%)，低水泥浇注料(CaO:1%~2.5%)，超低水泥浇注料(CaO:0.2%~1%)，无水泥浇注料(CaO＜0.2%)。传统浇注料含有15%~30%铝酸钙水泥，由于水泥含量高所需加水量较大，气孔率较高，且在加热时由于水化结合相破坏后没有形成陶瓷结合相，中温强度明显降低。在高温下，高CaO含量有利于低熔点相的形成，如钙长石和硅铝酸二钙，这些低熔点相的存在会降低浇注料的耐火度和抗侵蚀性能。 低水泥和超低水泥浇注料的发展使得浇注料性能得到明显提升，在保持施工性能的前提下加水量明显减少，因而提升浇注料的常温强度、高温强度、降低气孔率、增大体积密度并改善了抗侵蚀性能。另外在低水泥浇注料中，铝酸钙水泥被一些水化结合剂所替代，如水硬性氧化铝。由于加水量减少和低水泥含量导致浇注料流动性能较差，为了提升浇注料的流动性能，振动成型得到了广泛的应用。但在一些较小空间时, 采用振动成型导致严重的结构缺陷。在上世纪80年代中期，发展了不需要振动成型的自流浇注料(SFCs)，使得流动和脱气在浇注施工过程中同时得到实现。 在耐火材料中控制其流动性和气孔率的一个重要因素是粒度分布(PSD)。因此，改进的Andreassen粒度分布模型得到了广泛的应用。在Andreassen粒度分布模型中，q被称作粒度分布系数，当q值小于0.25时，能够得到自流性能；当q值在0.3左右时，浇注料为典型的振动型浇注料。 由于刚玉具有高强度、高硬度、良好的抗热震性和抗侵蚀性，刚玉质浇注料得到了广泛的研究。本文以刚玉为主要原料，研究了水泥含量(1%~5%)对含有氧化硅浇注料的强度、韧性及自流性能的影响。 实验 实验用的原料和组成如表1所示。当加水量为5.5%时，浇注料就具有良好的自流性。按照ASTM-C230标准测试流动性，将浇注料悬浮液注入截断的椎体中进行测定。自流性按照ASTM-C71标准进行检测。显气孔率(AP)、体积密度(BD)和吸水率(WA)按照ASTM C-20标准测定。耐火材料力学性能的测定：常温耐压强度(CCS，ASTM C-133)，断裂模量(MOR，ASTM C-1161)，断裂韧性(KIC，ASTM C-1421)。样品进行性能检测前，在室温条件下养护24h后脱模，在383K下干燥24h，然后在不同温度下(1273K、1573K、1773K)处理3h，并在炉内冷却。热重分析(TGA)和差热分析(DTA)反映了自流型浇注料可能进行的反应函数变化情况。将测试后试样制成25×10×10mm的条状进行断口分析。用XRD分析材料的物相组成，用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析断口试样的显微结构和微区成分。 热量和差热分析 图1为自流浇注料的热重分析(TGA)和差热分析(DTA)曲线，其以温度为变量参数的质量损失(%)和差热参数(K/mg)变化表示。随着温度升高所有样品均出现质量损失。尤其是温度在473~573K范围内变化时，质量有一个显著的下降。这一现象与水泥水化相AH3和C3AH6脱水反应有关，其中：C代表CaO，A代表Al2O3，H代表H2O。 据文献报道AH3和C3AH6脱水反应的温度范围分别为：483~573K和573~633K。在较高的养护温度下，高密度、稳定的水化产物(AH3和C3AH6)由于水分的脱除产生较大尺寸的气孔，导致质量的明显下降。SFC-5与SFC-3、SFC-1相比，其水泥含量较高，因而SFC-5的质量损失比二者都高。这是因为：SFC-3和SFC-1均含有水硬性氧化铝，与水泥相比，它的凝胶结构在低温下不容易释放其化学结合水。 差热分析结果表明：吸热反应和水化相(AH3和C3AH6)的形成在473~573K左右。水泥水化的放热效应可使得浇注料温度达到348K。 随着温度的升高，脱水反应伴随其水化过程之后，直至其失去所有的结晶水。热重分析结果表明：当温度在573~1273K范围内变化时，浇注料的重量损失(%)呈现逐渐增加的趋势。另外，差热分析结果表明：当温度在700K以上时，K/mg值几乎呈现线性减小的趋势。 1.过程分析 在烧结过程中铝酸钙水泥、二氧化硅和氧化铝细粉之间发生反应，刚玉粗颗粒基本上没有反应。活性氧化铝不仅起到结合剂作用，而且是使浇注料获得良好流变性和流动性的主要成分。所有试样均形成了莫来石相。随水泥含量增加(1%、3%、5%)，其莫来石相衍射峰的强度减弱，因为纯铝酸钙水泥能够破坏莫来石相或者阻止莫来石相的形成。 在烧结过程中，CaO将会与SiO2和Al2O3发生反应形成钙长石(CAS2)，这会避免或者严重限制莫来石相的形成。这种低熔点相钙长石相在SFC-5和SFC-3中均可观察到，但是在SFC-1中并没有观察到。研究发现：SFC-5中钙长石在1273K时形成，SFC-3中钙长石在1573K时形成。显然，在较低的烧成温度(1273K)条件下，增加水泥的含量可以促进钙长石的形成。由CaO-Al2O3- SiO2三元相图可知：SFC-1在烧结温度下的物相转变，只能产生方石英相。由于没有足够的SiO2或CaO，莫来石相和钙长石相的形成受到了限制。 2.物理性能 自流量随着水硬性氧化铝含量的增加而减小。其原因是：当流动值一定时，与水泥相比，水硬性氧化铝需水量相对较大。另外，为了控制浇注料凝结时间，适当添加少量的(0.5%左右)水泥是必要的，否则，将需要大量的水来保持流动性。 经1773K烧后，试样的体积密度为最大，相应的显气孔率为最小。其原因是高密度的莫来石相和钙长石相的形成，容易填充在颗粒间隙内。研究发现：体积密度的增加与烧成温度和水泥含量有密切关系。当烧成温度在K之间时，SFC-5表现出最高的显气孔率和最低的体积密度。很显然，在该温度下SFC-5是由于没有产生足够量的莫来石相。SFC-5和SFC-3开始形成钙长石的温度分别为1273K和1573K，而在SFC-1中没有产生钙长石。因此，在SFC-1中钙长石相不是决定显气孔率和体积密度的主要因素。 当烧成温度低于或者接近1273K时，显气孔率的增加可归因于显著的脱水过程。另外，随着样品中水分的蒸发或脱去，显气孔率明显增加，体积密度减小。当温度高于1273K时，通过形成钙长石、方石英及莫来石使气孔开始闭合，进而导致其致密化。 3.力学性能 当温度低于1273K时，水泥含量(5%)较高的SFC-5具有最大的抗折强度值。与SFC-3和SFC-1相比，SFC-5中水泥促进了颗粒间早期陶瓷结合相的形成。在1573K处理的SFC-3和SFC-1，测得抗折强度有明显提高，表明此时陶瓷结合相已经形成。然而，该温度下形成了低熔点钙长石相，SFC-5的抗折强度降低至36.34MPa。在1773K时，由于莫来石相的形成，所有样品均表现出抗折强度的逐渐提高。 在本实验中，1273K和1573K处理后形成的钙长石和方石英相均可以促进常温抗折强度的明显提高。尤其在低水泥硅铝系浇注料中，经过较低温度(1373K)处理后，可以得到较高的强度。另外，超低水泥浇注料(SFC-1)处理温度低至1573K时，就足以得到较高的强度。 当处理温度为或高于1573K时，所有试样表现出的断裂韧性值为3~4MPa m1/2。传统浇注料的断裂韧性值通常为0.2~1.5 MPa m1/2，足以说明这种浇注料为高强度耐火材料。SFC-3和SFC-1的断裂韧性均随着处理温度的上升逐渐升高。断裂韧性值随水泥含量的增加，除了SFC-5外均表现为升高的趋势，SFC-5在1573K时，断裂韧性略有降低。在高水泥浇注料中，这种影响与抗折强度的变化一致，归因于钙长石的形成。在1773K处理3h后，SFC-5的断裂韧性值提升至最大值，为4.08MPa m1/2。断裂韧性的增加与莫来石的形成有关，同时伴随钙长石含量减少及相对较高的密度和较低的气孔率。断裂韧性值的提升可归因于钙长石、方石英和莫来石这些陶瓷相的形成。 4.断口形貌 大部分刚玉颗粒表现为穿晶断裂，烧结过程中颗粒之间形成了牢固的结合相。随处理温度的升高，断裂颗粒的数量逐渐增加。断口相对应的能谱分析证明断裂的颗粒为刚玉。显然，当颗粒在周围基质相中形成牢固的结合，此时拔出需要的弹性能量超过了刚玉颗粒断裂的能量，因此颗粒断裂变得很普遍。 SFC-3在两种情况下，颗粒断裂均受刚玉颗粒晶体结构的影响很大，如沿断裂路径分层或者多步断裂。另外，在最高烧成温度下，与SFC-1断裂相比，随着断裂长度和层次发展变化，其断裂路径变得越来越曲折。在刚玉颗粒之间可观察到一定量的闭气孔。所有这些因素可以解释其强度和断裂韧性及不同变化幅度的原因，尤其可以解释SFC-5具有相对较高的断裂韧性。 和SFC-1断口相比，SFC-5中产生很多较小尺寸的裂纹，微裂纹的产生与莫来石相的形成有关。随着莫来石的形成，产生体积膨胀而导致微裂纹的形成，并通过裂纹来消耗残余应力。而其他因素促进了残余应力的发展，包括：刚玉颗粒间和新相(钙长石和莫来石)的热膨胀不同而导致的各向弹性异性。 目前增韧机理有微裂纹增韧和裂纹桥接。微裂纹增韧机理假设：微裂纹尖端附近稳定的晶界微裂纹在应力作用下，没有固定的中心。然后，这些微裂纹可通过裂纹尖端处减小应力。第二种机理：在微裂纹尖端处，变化的应力强度被假设为微裂纹与一系列离散的微裂纹之间接触的结果。已提出的增韧机理和高密度、短裂纹的SFC-5中观察到的结果一致。SFC-5的性能提升，可归因于在较高残余应力作用下产生一系列弥散微裂纹的发展。残余应力的增加与颗粒之间的晶界处新相(莫来石和钙长石)的形成有关。对SFC-1，在高温处理过程中，方石英相为发展变化的主要物相。残余应力发展、颗粒之间变化及方石英相不足以促进高密度、短裂纹的发展。 当水加入量为5.5%时，低水泥自流型浇注料就具有较好的自流性。随着水硬性氧化铝量的增加，自流值减小。SFC-5和SFC-3中，钙长石相形成温度分别为1273K和1573K。SFC-1中方石英相的出现温度为1573K，1773K烧后时含有1%和3%水泥的浇注料样品均产生了较多的莫来石相。 1573K烧后SFC-3和SFC-1试样的常温耐压强度达到最大值，在1273K烧后SFC-5的常温耐压强度最大。另外，在SFC-3和SFC-1中，陶瓷结合相的形成导致抗折强度和断裂韧性随处理温度的升高而增加。1573K 烧后SFC-5的抗折强度和断裂韧性略有降低，可能是由于钙长石相的形成。然而，经1773K烧后SFC-5的断裂韧性有明显提高。1773K烧后所有样品均具有最大的体积密度和最低的吸水率。文档分类：
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郑州大学硕士学位论文摘要本工作以含刚玉基浇注料为基础,主要研究了微粉、粒度组成以及非氧化物(石墨、SiMon)等对刚玉基浇注料流变性和高温机械性能的影响规律。研究工作分四个方面:(1)利用NXS.11A型粘度仪研究了微粉、水泥、鳞片石墨、SiMon等因素对基质流变性的影响;(2)利用浇注料流变仪(Rheometer)研究了微粉、粒度组成、镁砂细粉、鳞片石墨、造粒石墨及13.SiMon等对浇注料流变性的影响;(3)研究了微粉、水泥、镁砂、石墨及SiMon等对热处理后浇注料常规物理性能的影响;(4)利用三点弯曲和在不同温度下处理与水冷循环后的残余强度保持率的方法研究了微粉比例、造粒石墨及SiMon等对浇注料高温抗折强度和抗热震性的影响。结果表明: 1)基质的流变行为呈宾汉姆流体特征;微粉比例、水泥、镁砂、鳞片石墨和SiMon 均影响基质流变性,其中Si02微粉改善基质的流变性的最主要因素,使基质粘度、剪切应力和屈服应力降低,这主要是由于Si02微粉具有比重小、颗粒呈球形以及很高的表面活性,能够很好地填充在颗粒孔隙置换出其中的水所致;舢203微粉对基质的流变性略有改善;镁砂和SiMon的加入对基质流变性不利: 鳞片石墨使基质的流变性明显变差。 2)粒度组成、A1203微粉/Si02微粉比例、鳞片石墨对浇注料流变性有显著影响; 镁砂细粉、m203微粉对浇注料的流变性影响较小:造粒石墨和B-SiMon对流变性有负面影响:浇注料的流变行为呈宾汉姆流体特征。A1203微粉/Si02微粉比例的变化随 Si02微粉量的增加,所需加水量大幅度减少,自流值明显提高,流变性得到显著改善——剪切应力、剪切粘度和流动阻力减小。随着粒度组成(q值从O.29、O.26到O.23) 的变化,由于细粉比例的增加导致颗粒总表面积增大需要更多的水来润使其表面,使加水量略有增加,自流值略有降低,流变性变差——剪切应力、剪切粘度和流动阻力增加。随鳞片石墨加入量的增加,由于鳞片石墨的不被水润湿和难分散性使所需加水量大幅度增加(加入5%鳞片石墨时,增加了100%),流变性显著变差a随造粒石墨和13.SiMon加入量的增加,所需加水量略有增加(加水量从5%一6.2%)、流动值轻微减少,对流变性略有负面影响。由于造粒石墨的表面特性和比重的改善,B—SiMon 共价键的极性较弱与水润湿程度远好于鳞片石墨,它们对流交性的负面影响远小于鳞郑州大学硕士学位论文片石墨。 3)变化微粉比例对、A/S比为100/0---50/50时,随Si02微粉含量增加,热处理后试样体积密度增加、气孔率降低、常温耐压和抗折强度增加,A/S比为25/75,--0/100 时常规物理性能略有下降。随水泥、镁砂细粉和Sialon细粉加入量增加,经热处理后试样的气孔率增加、体积密度降低、常温耐压和抗折强度降低。随鳞片石墨和造粒石墨加入量增加, 由于石墨与耐火氧化物之间的结合差,使热处理后试样的气孔率增加、体积密度降低、常温耐压和抗折强度显著降低。 4)当舢203微粉/Si02微粉比=75,25时,不含和含4%造粒石墨、4%13.SiMon 的试样的热态强度从110℃烘干后随处理温度的升高呈上升趋势,到1000&(2达到最大值,从1200℃开始快速下降:含4%SiMon的试样经1500℃热处理后,试样的MOR-T 曲线属于第一种类型,且Tm(MOR最大值的温度)为800℃。B-Sialon加入量在 O-10%范围内经1500℃热处理后试样在1400℃下的}玎旧R增加,含量为4%的试样具有最大HMOR比不加提高了58.26%。加入Sialon提高了刚玉质浇注料在1400&C 下的高温抗折强度。 5)刚玉质浇注料中的水泥含量为20/0,改变At20s微粉,Si02微粉比时,随Si02 微粉所占比例增加,试样的抗热震性逐渐提高。B.SiMon加入量在0-10%范围内,试样的抗热震性能提高(1100&C水冷~次后,抗折强度保持率由18%一40%以上),当其含量为4%时,试样的残余强度和强度保持率达最大值,归功于适量13-SiMon的弥散填充在刚玉骨架结构中起增强作用。 6)A1203微粉/Si02微粉比=75/25的刚玉质超低水泥浇注料的热震临界温差△Tc 为200&C:含4%t3.SiMon的试样热震临界温差△Tc为400&C,且各温差下热震后的强度保持率比空白样均有明显的提高;含4%造粒石墨的试样热震临界温差△Tc为 200&C。加入非氧化物(造粒石墨、SiMon),可明显提高刚玉基浇注料的抗热震性能根据以上结果,研制和开发自流或泵送喷射施工浇注料时最佳AJ203微粉/si02 微粉比例为50/50-0/100:对于无水泥铝镁质浇注料Si02微粉最佳加入量为3%、A1203 微粉为6%镁砂为6-8%;含4~8%15.SiMon浇注料的流变性适合于泵送喷射施工。加入适量的非氧化物(石墨、SiMon)可提高刚玉基浇注料的高温机械性能。关键词:流交性刚玉浇注料微粉石墨 SiMon高温机械性能 Il 一一塑塑查兰堡主兰竺丝壅 ABSTRACT The main investigatedobject of thiswork was alumina-based eastables.The influences ofultrafinepowders,particle sizedistribution andnonoxide(graphite、Siaiou)on the rheology andthermomechanical properties ofalumina-based eastables have been studied. 111iswork couldbedivided into fourparts:(1)The influencesofmicropowders,cement, magnesia,graphite and Sialon fines On rheology ofcastablematrixhave been studied by using eter ofmodel NXS-11A.(2)The influences ofratioofmcropowders,particle sizedistribution,magnesia,flake graphite,extruded graphite pellets and Sialon fines on castable rheologicai properties have been studied byusing IBB Rheometer VI.0.(3)The influences ofmicropowders,cerueal.graphite and Sialonfines on general mechanical properties(such asporosity,bulk density,MOR S etc.)ofcastables afterfiring have bee1
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