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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“第十六届全国不定形耐火材料学术会议”之主题报告(二)

2021年09月30日 17:13 耐火材料网 yyg/文

耐火材料网

 9月28日上午,第十六届全国不定形耐火材料学术会议的主题报告分别由武汉钢铁集团耐火材料有限责任公司雷中兴博士和辽宁科技大学栾舰教授担任主持。
 洛阳盛铁耐火材料有限公司冯超工程师、武汉科技大学张美杰教授、江苏晶鑫新材料股份有限公司李有奇总工、开封市高达炉料有限公司张慧勇工程师、武汉科技大学马妍教授、武汉善达化工有限公司黄凯经理、武汉科技大学廖宁博士、浙江锦诚新材料股份有限公司王立旺高级工程师、河南华西耐火材料有限公司姜玉正董事长分别做了精彩的主题报告。

雷中兴博士主持报告

栾舰教授主持报告

05
分散剂对铝镁浇注料施工及常温力学性能的影响

洛阳盛铁耐火材料有限公司工程师 冯超

 本报告以高铝矾土熟料、电熔镁砂细粉和硅灰为主原料制备了铝镁浇注料,首先研究了四种分散剂对铝镁浇注料流动性和常温力学性能的影响。在相同加水量下,以三聚磷酸钠和六偏磷酸钠为减水剂的浇注料流动性相当,使用六偏做减水剂时在初凝时间和常温力学性能上比三聚稍好;改用某聚羧酸高分子减水剂后,浇注料流动性显著提高,但初凝时间明显缩短。继续对该聚羧酸高分子减水剂加入量进行了研究,以0.02%为步长逐步提高加入量,当加入量达到0.06%~0.08时,开始展现减水效果;当加入量达到0.1~0.2%时,在减水良好的同时,初凝时间有所延长;继续提高至0.3%时,料态变粘,流动性趋于下降。与六偏磷酸钠相比,该聚羧酸高分子减水剂的混合料,达到相同流动值所需加水量低0.8~1.0%,对烘后常温力学性能有利。因减水效果良好,该聚羧酸高分子减水剂的对水敏感性高于六偏磷酸钠,从常温力学性能的角度判定,其合理加水量区间为4.8~5.3%,对应的流动值范围在200~270mm,在该区间可获得较为理想的施工行为和常温力学性能。


06
添加金属微粉提高铝硅系不定形耐火材料的性能

武汉科技大学教授 张美杰

 金属微粉是耐火材料的重要添加剂,广泛用于铝碳滑板、镁碳砖、铝碳化硅碳等含碳耐火材料中,不仅可以提高耐火材料的抗氧化性,还可以在高温服役过程中原位反应生成AlN晶须、SiC晶须、SiAlON等增强相,提高材料的高温强度、抗热震性等综合性能。对含碳耐火材料来说,随金属微粉加入量的增加,材料的抗氧化性增强,当加入量为4%~8%时,可以同时获得较高的高温抗折强度和抗热震性。对于不定形耐火材料来说,受施工性能的影响,金属微粉的加入量通常小于4%,其高温力学性能尚存在较大的提升空间。
 本报告在铝硅系不定形耐火材料中引入复合金属微粉,当其加入量>4 wt %时,在高温服役环境下原位反应,在基质中分别生成了片状晶体、棒状纤维、细丝状纤维和晶须等多尺度增强相,显著提高了不定形耐火材料的高温抗折强度和抗热震性。Al2O3-SiC-C质耐火浇注料在空气气氛下1450℃处理后,高温抗折强度提高了231%,热震水冷5次后残余抗折强度保持率提高42%;在还原气氛下1450℃处理后,高温抗折强度提高了217%,热震水冷5次后残余抗折强度保持率提高117%;1100℃/5h,氧化性指数减少24%;渣侵蚀面积减小73%;莫来石-碳化硅浇注料在1300℃空气气氛中处理后,高温抗折强度提高98%,抗热震性提高112%;在N2气氛下1000℃处理后,高温抗折强度提高了102%,热震水冷5次后残余抗折强度提高了32%。矾土基浇注料1200℃高温抗折强度提高了108%。

 

07
烧结刚玉骨料致密度和显微结构对刚玉-尖晶石质浇注料性能的影响

江苏晶鑫新材料股份有限公司总工 李有奇

 烧结刚玉具有优异的体积稳定性、抗热震性、较高的机械强度和较高的耐火度,可被广泛应用于钢铁、铸造、陶瓷等行业。其中,其在钢铁行业的应用几乎涵盖了炼铁和炼钢的全过程,已逐渐成为耐火材料行业应用量最大、应用范围最广的耐火原料之一。烧结刚玉的各项性能指标直接影响其在耐火材料中的应用效果和使用寿命,包括体积密度、吸水率、显气孔率、杂质含量、晶粒尺寸等。在这些指标中,烧结刚玉的体积密度和晶粒尺寸是各厂家最为关注的检测指标。在本报告制备了体积密度分别为3.45g/cm3、3.51g/cm3、3.55g/cm3和3.65g/cm3的烧结刚玉骨料,之后以粒度为6-3mm、3-1mm、1-0mm的烧结刚玉为骨料,以烧结刚玉细粉、烧结镁铝尖晶石细粉、2-3μm的活性氧化铝微粉为基质,以71纯铝酸钙水泥为结合剂制备了刚玉-尖晶石质浇注料,分析了不同致密度烧结刚玉的显微结构,研究了不同体积密度烧结刚玉骨料对刚玉质浇注料性能的影响。研究结果表明:烧结刚玉骨料体积密度和起始坯体的体积密度呈正相关;在同样的煅烧条件下,烧结刚玉骨料的体积密度越大,晶粒越大;烧结刚玉的致密度和显微结构对刚玉尖晶石浇注料性能影响较大,不能片面认为烧结刚玉体密越大则质量越好,过高体密的烧结刚玉导致耐火材料抗热震性变差,提高了耐材产品的单重,增加了耐火材料的现场应用成本。


08
浅谈氧化铝微粉、铝酸钙结合剂等产品的技术进步

开封市高达炉料有限公司高级工程师 张慧勇

 冶金技术的进步要求不断生产研发各种优质耐火材料,同时对各种耐火原料提出了更高的要求,本报告主要阐述了对α-Al2O3等几种耐火原料的技术改进和性能提高。

1. 研究了矿化剂对α-Al2O3原晶形状、脱钠效果和转相条件的影响,确认了几种转相剂,通过对这些转相剂的确认和复配,获得了理想的效果。同时为了获得活性好、原晶尺寸小的活性α-Al2O3,根据用户的使用情况采用微晶转相技术和添加适量的氧化镁材料来抑制晶粒长大,达到了预期效果。
2. 研究了不同Na2O含量、不同细度的氧化铝微粉对80氧化铝含量80%的铝酸钙结合剂的水化放热的影响,基本掌握了根据不同要求,利用不同种类氧化铝微粉来调整铝酸钙结合剂的凝结和硬化,而不是单一依靠外加剂。
3. 根据国内外先进研究成果,对电熔铝酸钙结合剂从化学成分、矿物成分、生产工艺进行调整,根据不同客户的终端使用要求,开发出不同性能的结合剂以满足不同使用要求。
4. 进行了六铝酸钙微粉原料的初期研发,制取的六铝酸钙微粉指标在耐碱、抗渣应用性能方面取得一些进展。

 

09
消失模铸造水基涂料的制备及性能研究

武汉科技大学教授 马妍

消失模铸造具有工艺简单、精度高、成本低、效率高、污染小等诸多优点,作为一种新兴的铸造工艺,受到国内外广泛关注。消失模铸造涂料是影响消失模铸造工艺的关键因素,涂料的性能直接影响了铸件的质量。目前,消失模涂料正向着绿色环保及功能化方向发展,开发环境友好型水基涂料及低导热绝热涂料已成为重要的研究方向。本研究以石英粉和石墨为耐火骨料制备了环境友好型水基消失模涂料,探讨了不同种类石墨原料、分散剂、悬浮剂等对消失模水基涂料悬浮性的影响,并分析了硅藻土作为耐火辅料引入后制得涂料的流变性及触变性。结果表明,采用微观形貌为片状且粒度较小的超细石墨为耐火骨料制得涂料的悬浮性较好;采用硅酸镁铝作为悬浮剂可明显提高涂料的稳定性;引入一定量的硅藻土作为耐火辅料后,涂料的悬浮性良好且具有较好的流变性和触变性。


10
水泥结合的矾土浇注料中减水剂与氧化铝微粉的匹配性研究

武汉善达化工有限公司经理 黄凯

 不定形耐火材料的快速发展是离不开减水剂的大力支持,然后过去我们都是从不同的行业去寻找相应的减水剂或者分散剂拿到耐火材料行业应用,行则用之,不行则弃之。这么多年来并没有从耐火材料自身的特点和需求出发,来寻求特定的高效减水剂解决不定形耐火材料所面临的问题。武汉善达是致力于高温材料用有机外加剂的研发和应用,因此这篇报告的主要工作就是从有机高分子的结构设计出发研究了在中低档的水泥结合矾土浇注料中不同形态的氧化铝微粉和减水剂匹配性,探索了减水剂和不同形态的氧化铝微粉对浇注料的施工性能的影响。

 文章中先在水泥结合的矾土质浇注料中,分别采用无氧化铝微粉、煅烧氧化铝微粉和活性氧化铝微粉三种状态下不同减水剂对浇注料性能的影响;然后研究了不同杂质含量的氧化铝微粉与不同减水剂对浇注料性能的影响。研究表面不同减水剂的分散作用机理还是会与不同的形态氧化铝比表面积和氧化钠含量有一定的关联,会影响减水剂的分散效果。

 

11
沸石对铝酸钙水泥水化和Al2O3-SiC-C浇注料性能影响研究

武汉科技大学博士 廖宁

 水泥结合Al2O3-SiC-C浇注料由于其良好的施工性能、抗热震性和抗氧化性而广泛应用于高炉出铁沟各部位。但是,由于氧化钙的引入导致高温抗渣侵蚀和力学性能的退化,水泥的引入量受到严格限制。如何在超低水泥的条件下充分发挥其作用,成为重点研究方向。研究认为,铝酸钙水泥的水化受多重因素影响,例如温度、湿度、养护时间、减水剂、高比表面积外加剂等。其中引入高比表面积添加剂是调控水泥水化的最有效手段之一。

 对于硅酸盐水泥而言,研究发现引入铝硅系具有沸石结构的矿物能够诱导水泥的水化,并提高力学性能,但需要考虑对施工性能影响。对铝酸钙水泥而言,有研究者认为在特定温度下沸石结构添加剂可以促进水泥水化,但具体作用机制并未揭示。为此,首先对比研究了不同养护温度下纯铝酸钙水泥及沸石复合铝酸钙水泥的水化过程,进而研究了沸石复合水泥结合Al2O3-SiC-C浇注料的性能。
 结果表明:沸石引入能够充分利用其高比表面积吸附水泥水化释放的钙离子和铝羟基,从而为水化相提供更多的形核位点。对于纯水泥而言,25℃时出现异常水化现象,引入沸石可避免该现象;沸石复合铝酸钙水泥随着养护温度升高,水化程度逐渐提高。将沸石复合水泥用于Al2O3-SiC-C浇注料中,在降低氧化钙引入的条件下显著改善脱模、高温力学性能以及荷重软化温度。

 

12
"双碳"形势要求下三种耐火材料在水泥窑中的应用

浙江锦诚新材料股份有限公司工程师 王立旺

 耐碱浇注料主要用于窑炉内衬有碱侵蚀的部位,与碱蒸气接触时,在高温条件下表面能形成一层致密的釉面层,可阻止侵蚀继续加深,从而提高窑炉内衬的使用寿命。研究中以高压电瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷三种不同原材料为主要原料制备耐碱浇注料,重点分析对比了三种耐碱浇注料的常温性能以及耐碱性能。结果表明:在采用相同颗粒配比的条件下,采用体积密度较大的高压电瓷料制备的浇注料的体积密度也较大。三种耐碱浇注料经110℃×24h处理后的试样强度主要靠水泥水化相提供,600℃×3h处理后的试样强度主要靠微粉形成的结合系统提供,1100℃×3h处理后的试样强度主要靠烧结形成的陶瓷结合相提供。三种原材料中的釉料成分在高温下形成的保护膜能够提高浇注料的耐碱性,经过耐碱性对比,采用建筑陶瓷制备的浇注料耐碱性最好。

 不定形耐火材料定形化,其制备工艺介于定形耐火材料和不定形耐火材料之间,性能方面兼具有定形和不定形的优点,是不定形耐火材料施工和应用技术进步的一个新方向。以莫来石碳化硅材质的低水泥浇注料为研究对象,试样中的游离水和结晶水分别在不同温度下挥发,在预制件中的结合水失去阶段,必须对升温制度进行严格控制。随着热处理温度的升高,试样常温抗折强度、常温耐压强度先降低再升高,在处理温度变化过程中试样内始终伴随着物相变化过程。根据水泥窑不同部位的使用条件,列举几种了在篦冷机、三次风管、三次风管闸板、窑头罩等部位使用的产品性能指标。
 喷涂料在使用过程中不需要支模,相当于把运输、浇注或捣固合为一个工序,使用方便,作业效率高,具有广泛的适应性。而且能够在炉衬具有一定温度条件下应用,使用方式简便,在一定程度上实现了窑炉的在线维护修补,产品具有广阔的市场应用发展前景。以干法喷涂料为例,列举了几种常用的喷涂料性能指标及其在水泥窑上的应用情况,并分析了其经济性和节能效果。

 

13
长寿高炉安全炉衬一体化技术的应用与实践

河南华西耐火材料有限公司董事长 姜玉正

 华西、美国TRE、北科大等联合成立炼铁高炉长寿一体化新技术国际联盟,引进美国高炉长寿高新技术,在行业内率先提出塑性成型,反应增强的新工艺设计理念。利用金属(Si/Al)的延展性实现塑性成型,利用高炉内的氮化及还原气氛实现使用中原位合成高温增强相(Si3N4/SiAlON), 与非氧化物基材形成完美的镶嵌结构,同时实现优异的抗化学侵蚀性能,使用过程中具有自修复功能和良好的抗热震性能。

 华西科技集团与美国TRE、北科大等联合研发出一种高炉炉缸整体浇注技术 ZL201610353176.4。能有效避免传统砖缝及风口组合砖后填料层的影响,降低铁口、风口窜煤气的风险;杜绝炉腹上部及风口区煤气、水蒸汽、碱金属对下部碳砖及碳捣料的破坏。保护好炉缸部位的炭砖就是高炉长寿的基础;优良的导热性能,易挂渣,形成渣铁保护层,有效保护内部的炭砖,减少炉缸区检修灌浆次数,耐材使用寿命得以延长。

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