第21期
高强度刚玉-碳化硅浇注料的研制
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期号 : 2010 年, 第21期
内容简介

碳化硅热导率高,热膨胀系数小,难于被钢液及熔渣浸润,且其在高温下的氧化属于保护型氧化,抗氧化能力明显优于碳素材料。中钢集团耐火材料有限公司的研究人员通过优化颗粒级配,调整水泥和复合微粉的加入量进行研制常温强度和高温强度都较高的刚玉-碳化硅浇注料。
  该浇注料以棕刚玉(w(Al2O3)=93.13%)为骨料,碳化硅(w(SiC)=98.00%)、硅微粉(w(SiO2)=97.68%)、水泥、α-Al2O3为基质。
  试验用浇注料的骨料采用5~3、3~1以及≤1 mm三级粒度级配。骨料和粉料的质量比(63~70)∶(37~30)。将配好的料在搅拌机中干混2 min,再加水混练3 min,在振动台上振动成型成40 mm×40 mm×160 mm的条状试样,带模养护24 h后脱模,于110 ℃烘干24 h,然后经1 600 ℃ 3 h热处理。按相关标准测定烘干以及1 600 ℃ 3 h热处理后试样的显气孔率、体积密度、常温耐压强度、高温抗折强度(1 500 ℃ 0.5 h)。
  首先研究了颗粒级配对加水量、气孔率和体积密度的影响,以确定最佳颗粒级配。然后在此基础上研究了水泥和复合微粉的加入量对浇注料的常温强度和高温强度的影响。研究确定,最佳颗粒级配为:5~3 mm 30%、3~1 mm 15%、1~0 mm 22%;水泥最佳加入量为2%;复合微粉(硅微粉+α-Al2O3微粉)的最佳加入量为15%,并调整复合微粉中硅微粉与α-Al2O3微粉的比。
  在上述试验结果的基础上,研制出刚玉-碳化硅浇注料(理化性能如表1所示)。
表1 研制的刚玉-碳化硅浇注料的理化性能
w(Al2O3)/% 77.61
w(SiC)/% 15.50
w(CaO)/% 1.26
显气孔率/% 110 ℃ 24 h 13
 1 600 ℃ 3 h 12
体积密度/(g•cm-3) 110 ℃ 24 h 3.15
 1 600 ℃ 3 h 3.12
常温耐压强度/MPa 110 ℃ 24 h 81.0
 1 600 ℃ 3 h 65.6
常温抗折强度/MPa 110 ℃ 24 h 18.7
 1 600 ℃ 3 h 17.7
高温抗折强度/MPa 1 500 ℃ 0.5 h 3.9
线变化率/% 1 600 ℃ 3 h +0.4
  从表1中的各项理化性能可以看出,除1600 ℃ 3 h热处理后的耐压强度略低外,其他各项指标都很好。1600 ℃ 3 h烧后耐压强度指标比较低的原因可能是,该浇注料中SiC含量较高,热处理温度又很高,故SiC在热处理过程中的氧化难以避免,从而影响了强度,而且热处理后由于氧化导致表面凸凹不平,也使耐压强度下降,如果将其埋炭热处理,则耐压强度可达107.5 MPa。
  (摘编自《2010年全国炼钢—连铸生产技术会议文集》)

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