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第十六届全国不定形耐火材料学术会议在浙江长兴成功举办
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第十八届全国耐火材料青年学术报告会之主题报告一

2022年07月22日 10:37 耐火材料网

耐火材料网

 "第十八届全国耐火材料青年学术报告会"于2022年7月11日上午在长沙融程花园酒店隆重开幕。来自全国耐火材料及上下游行业的科研院所、高校、生产企业等单位的400余名代表相约长沙,齐聚一堂,共同见证了这一盛会。
7月12日下午,会议的主题报告分别由中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司王文武副总经理和辽宁科技大学栾舰教授主持。
 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司刘国齐正高级工程师、湖南湘钢瑞泰科技有限公司刘羽博士、浙江自立高温科技股份有限公司刘光平博士、武汉科技大学刘浩教授、淄博元和机电工程有限公司孙旺总经理、郑州玉发精瓷科技有限公司的刘亚工程师、长沙理工大学杨现锋教授、武汉善达化工有限公司黄凯经理、郑州大学高金星副教授和国防科技大学李端博士分别做了精彩的主题报告。

王文武副总经理主持报告

栾舰教授主持报告


01
含碳耐火材料中镁铝尖晶石原位生成机理及调控

刘国齐

中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司

 原位尖晶石化是含碳耐火材料服役行为的重要影响因素,不仅可提高材料的抗侵蚀性,而且严重制约功能耐火材料的可靠性。报告首先介绍了含碳材料中Mg气相、Al气相的生成过程以及碳组分对镁铝尖晶石原位生成的影响,阐明了镁铝尖晶石气相原位生成机理;另外还研究了铝碳/镁碳复合材料高温下的结构变化,明晰了铝碳/镁碳界面处传质机制,阐明了复合材料高温稳定性影响因素;最后介绍了二次尖晶石化对含碳材料性能和结构的影响,明确了材料中二次尖晶石化发生的条件,上述研究为含碳耐火材料的组成和结构设计提供了基础数据。

02
湘钢低铁耗高产能的炼钢模式对耐材的新需求

刘羽

湖南湘钢瑞泰科技有限公司

 提高废钢利用率可有效地降低碳排放和铁水消耗。湘潭钢铁集团有限公司由2020年初开启低铁耗高产能的炼钢模式,铁耗由900kg/吨钢降低至700kg/吨钢,年钢产量由1200万吨提高至1600万吨。更苛刻的耐火材料服役环境,也对耐火材料提出了新需求。报告汇报了针对湘钢低铁耗高产能的炼钢模式开启的技术攻关。对铁水包、转炉、钢包、RH炉、中间包等多工序项目逐一进行了材料设计及应用研究。现役铁水包罐龄超1000次,效率提升约25%;90t转炉炉龄超32000次,出钢口寿命超400次,转炉挡渣滑板寿命超32次,效率提升约28%;140t转炉炉龄超25000次,出钢口寿命超500次,转炉挡渣滑板寿命超28次,效率提升约30%;精炼钢包罐龄超120次,效率提升约26%,钢包引流率超99.5%,钢包滑板连滑率超3次;140tRH炉浸渍管寿命超130次,效率提升约53%;方坯中包寿命超35小时,效率提升约25%;板坯中包寿命超22小时,效率提升约38%。

03
精炼钢包用高纯无水泥结合刚玉-尖晶石预制块的损毁机理研究

刘光平

浙江自立高温科技股份有限公司

 为满足钢包使用寿命及钢种冶炼的需求,精炼钢包工作衬的耐火材料逐步向低碳、超低碳和无碳方向发展。因高的抗碱性渣的侵蚀和优异的高温力学性能,刚玉尖晶石浇注料/预制块广泛应用于钢包渣线以下工作层。为了进一步提高刚玉尖晶石浇注料的上述性能,大量的研究集中于基质组成和结构的优化,包括镁铝尖晶石的含量、尺寸和类型,镁砂的含量、纯度和粒度,结合剂的含量和种类等。其中精炼钢包工作衬使用较多的为水泥或凝胶结合的铝镁质或刚玉尖晶石质预制块或浇注料。考虑养护时间、生坯强度和原料价格,常用铝酸钙作为结合剂,但在基质中引入CaO往往会影响浇注料/预制块的高温力学强度、抗热震性和抗渣侵蚀性。目前,可采用ρ-Al2O3部分/全部替代水泥作为结合剂,但由于ρ-Al2O3的比表面高,造成施工时间短,烧结过程中显收缩,需要引入少量的高纯镁砂,利用原位尖晶石反应的膨胀来抵消烧结收缩,但因镁砂水化开裂的尖锐问题,常常引入氧化硅粉,来防止水化开裂及提高中温强度,但在刚玉尖晶石/铝镁质材料的基质中SiO2引入,将显著降低其高温抗折强度,不利于其抗钢水/熔渣的冲刷和侵蚀。
 基于以上方面,新研制了一种无水泥结合的刚玉尖晶石预制块,采用新型结合剂,其(Al2O3+MgO> 99 wt%)、杂质含量极低(CaO、SiO2含量分别小于0.2%),并将其成功的工业化应用。报告剖析了服役于精炼钢包包壁的用后高纯无水泥结合刚玉-尖晶石预制块的组成与结构,提出刚玉-尖晶石预制块在精炼钢包包壁中可能的损毁机理,同时分析渣与刚玉-尖晶石质耐火材料的相互反应,揭示其改进的需要和方向。

04
玻璃窑蓄热室用格子砖抗侵蚀性能研究

刘浩

武汉科技大学

 为了延长石油焦燃料体系下玻璃窑蓄热室中上层格子砖的服役寿命,以显气孔率相近的镁铬砖和铝铬砖为研究对象,对比了两种砖样抗复合侵蚀剂的侵蚀能力。结果表明,氧化铬含量及显微结构是影响抗侵蚀性能的重要因素。熔融的侵蚀剂在镁铬砖中方镁石晶间形成了低熔点硅酸盐和钒酸盐物相,升温熔化/降温凝固过程产生的体积应变,容易导致材料开裂、剥落,加剧侵蚀过程;铝铬砖中铝铬固溶体对刚玉颗粒形成的包裹,避免了与低熔点液相的直接接触,提高了材料的抗侵蚀能力。

05
智能装备助力绿色耐材--耐火砖自动液压机的技术应用

孙旺

淄博元和机电工程有限公司

 报告介绍了新一代耐火砖自动液压机。在能源节约方面,该自动液压机全面换装使用了伺服液压系统,在油缸静止时,伺服电机不转动,而传统液压机电机仍在额定转速下转动,仍需消耗20%-30%的额定功率;同时保压阶段,伺服驱动液压机的伺服电机的转速仅仅补充泵及系统的溢流,相比传统液压机又将减少30%-40%的能耗。所以采用伺服液压系统综合节能将达到30%-50%,进一步在成型环节降低能耗。而且伺服液压系统采用的内啮合齿轮泵相较于传统液压机的轴向柱塞泵同种流量压力下噪声低5-10分贝,油缸静止时伺服电机转速更是直接为0。所以新一代液压机的噪声更低,生产环境更加友好。同时,相较于传统的人工参与的生产方式,自动液压机对耐材产品的性能稳定性及质量也有提高,间接提升了高温材料的寿命,降低炼钢等行业的耐火材料的平均消耗量,符合绿色耐材产品质量优良化的趋势。

06
高流动性α-Al2O3体系开发及其在耐火材料中的应用

刘亚

郑州玉发精瓷科技有限公司

 α-Al2O3是重要的耐火材料原料,具有高温性能好、烧结性能好品种多等诸多优点。在Al2O3-SiO2、Al2O3-MgO等不定形耐火材料体系中,基质的流动性对其施工及应用性能都有重要的影响,α-Al2O3作为基质的重要组成部分,提高α-Al2O3本身的流动性,具有重要的意义,本报告从α-Al2O3显微结构出发,配合粒度分布,同时加入合适的分散剂,制备出了高流动性的α-Al2O3体系。

07
熔融沉积技术3D打印制备氮化硅和碳化硅陶瓷

杨现锋

长沙理工大学

 结构陶瓷3D打印技术在复杂形状陶瓷部件制备方面具有潜在的突出优势。但主流的结构陶瓷3D打印技术目前主要处在实验研究和材料评估阶段,高可靠性、大尺寸和高精度结构陶瓷部件的3D打印制备技术亟待突破。与光固化、激光选区烧结和粘结剂喷射等方法相比,熔融沉积方法(FDM)具有打印效率高、坯体致密度高、粉体适应性广和设备成本低等优势。
 长沙理工大学工程陶瓷先进制造技术团队系统开展了工程陶瓷FDM 3D打印相关的装备创新设计、标准化打印耗材制备、打印策略优化和材料性能评价等工作,成功应用于氧化锆、氮化硅和碳化硅陶瓷材料及其复杂形状陶瓷部件的制备。报告分享了团队在FDM制备气压烧结氮化硅陶瓷、无压烧结碳化硅陶瓷、多孔氧化锆陶瓷和柔性陶瓷线材等方面的研究进展,希望能够推动陶瓷3D打印技术从实验室走向工程应用。

08
金属铝与减水剂在浇注料中的匹配性研究

黄凯

武汉善达化工有限公司

 随着不定形耐火材料的快速发展,越来越多的人开始关注到浇注料的防爆性能,由于施工现场环境的不同,防爆性能不好会导致浇注料的开裂爆裂,直接影响到浇注料的使用寿命。金属铝粉作为防爆剂在国内外不定形耐火材料中被广泛采用,然而金属铝活性太高,影响因素太多,没有处理好会很容易导致浇注料出现鼓胀开裂现象。报告从不同金属铝粉的粒度、不同金属铝粉的加入量和减水剂的匹配性进行研究,分析了不同减水剂对金属铝粉的反应速度的影响。结果表明不同粒径的金属铝水化反应速度不一样,最后产生的气体量也有差异,主要是由于金属铝水化后表面很容易形成一层氢氧化铝的保护膜阻隔了金属铝的进一步水化,但是如果匹配的减水剂可以降低氢氧化铝保护膜的形成,促进金属铝的水化反应,就达到防爆防止开裂的效果。报告中从减水剂的角度出发,解决了金属铝反应活性和使用不稳定性等问题,让金属铝在浇注料中更好得发挥其防爆效果,使得浇注料的抗爆裂性能更加优越。

09
β-SiAlON网状多孔陶瓷过滤器的制备与性能研究

高金星

郑州大学

 为满足过滤金属熔体的需要,多孔陶瓷过滤器不仅要有高的孔隙率,还应具有良好的耐高温、抗氧化性及耐腐蚀性等性能。赛隆(SiAlON)是氮化硅的固溶体,其强度、硬度、抗氧化性等方面与氮化硅陶瓷相媲美,且比氮化硅陶瓷易于烧结制备。此外,与氧化物陶瓷相比,塞隆不与熔渣浸润,具有良好的抗侵蚀性能,故赛隆陶瓷有望制备出性能优异的陶瓷过滤器。本报告通过有机泡沫浸渍法制备了β-SiAlON多孔陶瓷过滤器,研究了其氧化前后材料的气孔、体密、耐压强度、物相以及形貌等性能变化,探究了β-SiAlON多孔陶瓷过滤器的抗氧化性能,为新型β-SiAlON多孔陶瓷过滤器的研究和应用奠定理论基础。

10
陶瓷材料强热辐射快速烧结技术及应用

李端

国防科技大学

 近年来,放电等离子烧结、闪烧、冷烧结等新型烧结技术发展迅速。烧结过程中的传热方式主要有热传导,热对流和热辐射。根据Stefan-Boltzmann定律,高温下的热辐射传热十分显著。本报告研究采用了一个改进的放电等离子烧结装置产生高强热辐射,在短时间内实现材料的快速致密化,称之为"高强热辐射烧结(SITR)"技术。应用该方法已成功在数分钟内制得致密氧化锆陶瓷,多孔氮化硅陶瓷,梯度碳化硅陶瓷等。同时,该方法也可应用于夹层透波材料、钙钛矿氧氮化物粉体等的高效制备。SITR具有工艺时间短、温度分布可调、可实现近净成型等优点,在陶瓷材料快速制备领域具有广阔应用前景。

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