第24期
添加硼化钙对镁钙碳耐火材料抗氧化性能的影响
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期号 : 2011 年, 第24期
内容简介

    MgO-CaO-C耐火材料具有良好的化学稳定性、较高的耐火度、抗热震和抗渣侵蚀性好等优点。为了改善含碳耐火材料的抗氧化性能,经常加入添加剂,如金属(Mg、Al、Si)、合金(Mg-Al)、碳化物(B4C、SiC)和硼化物(CaB6、ZrB2)等,并根据含碳耐火材料基质的不同类型来选择合适的抗氧化添加剂。CaB6是一种良好的耐火材料抗氧化添加剂,尤其适用于MgO-CaO-C耐火材料。上海宝钢股份与东北大学的研究人员着重研究了CaB6在耐火材料中的抗氧化机理,并进一步确定了CaB6的合理添加量。
    试验中使用的原料有镁钙熟料(MgO 72.59%、CaO 23.5%、SiO2 1.26%、Al2O3 1.52%、Fe2O3 0.48%)、鳞片石墨(w(C)>99%)和硼化钙粉末。试验制备了5组试样,将镁钙熟料、石墨和CaB6粉末进行干混。混合后的粉末加入5%的酚醛树脂作为结合剂,在400 MPa下压制成尺寸为φ50 mm×30 mm的柱状试样。氧化试验前,将柱状试样在500 ℃下埋碳保温2 h进行碳化处理。
    氧化试验在空气气氛中进行。首先将试样在热重炉(TG)中以10 ℃• min-1升温速率加热到1 000 ℃,然后以4 ℃•min-1的升温速率加热到最终温度,并进行保温。
    试验后,从MgO-CaO-C耐火材料在1 400 ℃保温4 h后氧化层面积的示意图来看,试样的氧化层面积随着CaB6的添加而明显减小。添加4%(CaB6)的试样在1 400 ℃保温4 h之后,其最终氧化层面积仍然低于13%。这充分说明了添加CaB6能有效提高耐火材料的抗氧化性能。
    从添加3%(CaB6)的MgO-CaO-C耐火材料试样在1 500 ℃保温1 h后的剖面来看,试样氧化区域和未氧化区域之间有一个致密氧化层出现,其成分主要是含钙硼酸盐。这个致密层的形成阻止了耐火材料中碳的氧化,而温度是该氧化层形成的重要因素。
    另外,MgO-CaO-C耐火材料中的CaB6与氧在700 ℃时便开始反应,其产物B2O3和CaB4O7进一步与CaO和MgO反应生成Mg3B2O6和Ca3B2O6。(摘编自《工业加热》2011,№5)

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