钢包用铝镁质喷补料的制备及性能研究
发布时间：2021-08-11 22:41
随炉外精炼技术的发展,钢包内衬的工作条件愈加恶劣,而钢包喷补技术可以缩短钢包内衬的维修时间,提高钢包的周转速度。铝镁质喷补料因具有优良的力学性能和抗渣性能而广泛应用于钢包内衬修补,但在使用过程中易发生剥落。本文首先分析了某工厂目前使用的铝镁质喷补料的损毁机理,然后以板状刚玉、电熔镁砂、α-Al2O3微粉等为原料,以铝酸钙水泥和硅溶胶为结合剂制备了铝镁质喷补料,研究了粒度组成、SiO2微粉和添加剂对其性能的影响,结论如下:（1）目前工厂使用的铝镁质喷补料抗热震性能不佳,导致熔渣和钢液易通过热震产生的裂纹向喷补料-原衬砖界面处侵蚀渗透,使喷补料在使用过程中发生剥落。（2）在本文试验粒度范围内,提高粗颗粒含量可以降低喷补料在高温下的烧结收缩;而提高细粉含量则有助于喷补料在高温下的烧结;喷补料的粒度组成对烧后喷补料的体积密度和常温强度影响不大。三聚磷酸钠和FS60都可以降低基质浆体的粘度,三聚磷酸钠的适合添加量为0.23wt%,FS60的适合添加量为0.16wt%～0.23wt%。（3）SiO2微粉可以减缓...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
湿式喷补过程中物料吸附过程
武汉科技大学硕士学位论文3及添加剂的种类与用量等。粒度偏细，由曲率引起的烧结动力越大，与渣面的反应也越有利，附着率高，但喷补料用水量大，使得材料的气孔率高、抗剥落性差且耐腐蚀性不好；粗颗粒偏多，则喷补料的密度高、耐用性好，但是回弹率高、损耗大，严重时会影响喷补效率，使用效果不够理想。喷补料的最大粒径一般是3mm，骨料与基质的比例为70:30~55:44之间[2,6-9]。喷补层质量的好坏以及易产生的缺陷如图1.2所示。当颗粒喷射到料的表面，其动能能很好地被物料吸收，并能较快地凝固而获得一定的强度，才能够获得理想的喷补料层结构[4,5]。图1.2喷涂层缺陷类型(黑色代表缺陷)Fig1.2Typeofdefectinspraycoating(blackrepresentsdefect)1.1.2喷补层损毁机理在使用过程中，喷补层需要承受包内侵蚀性冲刷、化学侵蚀损毁、热震作用等。通过大量观察结果发现，剥落是喷补料损毁的主要原因。常见的喷补料剥落主要有以下原因[7,10]：(1)喷补层与母材之间粘结强度不够。二者之间的结合状态如下：①喷补料在喷射流作用下粘结在母材上，即形成物理结合。②喷补层通过添加剂的化学作用产生化学结合。此时喷补层性能的优劣由添加剂反应生成的化合物熔点高低而定。若熔点比使用温度高，喷补层与母材之间的结合强度高；反之亦然。③在高温下生成高熔点矿物“搭桥”与母材形成陶瓷结合。(2)喷补层与原衬间热膨胀系数存在一定的差异，在使用过程中裂纹的扩展必将导致喷补层剥落。
武汉科技大学硕士学位论文152.3.2力学性能按照GB/T3001-2007、GB/T5072-2008检测试样的常温抗折强度和常温耐压强度。2.3.3热震稳定性按照GB/T30873-2014（1100℃，水急冷法）热震循环3次，以残余抗折强度百分比表征1550℃×3h热处理后试样的抗热震性能。2.3.4抗渣性能试样按照GB/T8931-2007通过静态坩埚法来检测其抗渣性能。将喷补料浇注成外形尺寸为70mm×70mm×70mm、内部尺寸为Φ30mm×20mm×40mm的坩埚试样（如图2.1所示），自然养护24h后脱模。经110℃×24h烘烤后，向坩埚内加入25g精炼炉渣，然后再经1550℃×3h热处理后将坩埚试样沿其中轴线切开。通过软件ImageProPlus得到试样剖面图中原始坩埚面积So、侵蚀面积Sc，渗透面积Sp，计算试样侵蚀渗透指数（侵蚀指数=Sc/So×100%，渗透指数=Sp/So×100%），并借助SEM分析其显微结构。图2.1抗渣试样剖面图Fig.2.1Cross-sectionaldrawnofananti-slagsample
【参考文献】：
期刊论文
[1]含镁刚玉对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响[J]. 王炳超,张美杰,黄奥,付绿平,顾华志,向武国. 陶瓷学报. 2017(06)
[2]尖晶石加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响[J]. 侯晓静,黄志林,李志刚. 耐火材料. 2017(06)
[3]刚玉骨料微孔化对钢包用刚玉质浇注料性能的影响[J]. 王志强,朱伯铨,雷中兴,李享成,彭肖仟. 耐火材料. 2017(05)
[4]精炼钢包用Al2O3-MgO-CaO系复相耐火材料的研发[J]. 尹雪亮,陈敏,王楠,徐磊. 钢铁研究学报. 2017(10)
[5]精炼钢包铝镁系耐火材料轻量化及其渣蚀行为研究[J]. 黄奥,顾华志,付绿平,连朋飞,张美杰,罗志安. 中国材料进展. 2017(06)
[6]用FactSage分析结合系统对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响[J]. 龙斌,徐桂英,Buhr Andreas. 耐火材料. 2016(06)
[7]刚玉-尖晶石浇注料基质的物相及结构演变过程[J]. 夏忠锋,王周福,王玺堂,刘浩,马妍. 耐火材料. 2016(06)
[8]Fracture behavior and microstructure analysis of Al2O3–MgO–CaO castables for steel-ladle purging plugs[J]. Bin Long,Gui-ying Xu,Yong Li,Andreas Buhr. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(11)
[9]MgO加入量和引入形式对钢包座砖性能的影响[J]. 赵臣瑞,梁保青,王全喜,李宏宇. 耐火材料. 2016(05)
[10]轻烧MA90尖晶石加入量对刚玉-尖晶石浇注料显微结构和性能的影响[J]. 陈庆洁,鄢文,李楠,林小丽,王洛,王月月. 机械工程材料. 2016(06)
博士论文
[1]高炉维护用Al2O3-SiC-C不定形耐火材料性能研究[D]. 尹玉成.武汉科技大学 2014
硕士论文
[1]钢包渣线喷补料的应用基础研究[D]. 吴国俊.西安建筑科技大学 2004
本文编号：3337032
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
湿式喷补过程中物料吸附过程
武汉科技大学硕士学位论文3及添加剂的种类与用量等。粒度偏细，由曲率引起的烧结动力越大，与渣面的反应也越有利，附着率高，但喷补料用水量大，使得材料的气孔率高、抗剥落性差且耐腐蚀性不好；粗颗粒偏多，则喷补料的密度高、耐用性好，但是回弹率高、损耗大，严重时会影响喷补效率，使用效果不够理想。喷补料的最大粒径一般是3mm，骨料与基质的比例为70:30~55:44之间[2,6-9]。喷补层质量的好坏以及易产生的缺陷如图1.2所示。当颗粒喷射到料的表面，其动能能很好地被物料吸收，并能较快地凝固而获得一定的强度，才能够获得理想的喷补料层结构[4,5]。图1.2喷涂层缺陷类型(黑色代表缺陷)Fig1.2Typeofdefectinspraycoating(blackrepresentsdefect)1.1.2喷补层损毁机理在使用过程中，喷补层需要承受包内侵蚀性冲刷、化学侵蚀损毁、热震作用等。通过大量观察结果发现，剥落是喷补料损毁的主要原因。常见的喷补料剥落主要有以下原因[7,10]：(1)喷补层与母材之间粘结强度不够。二者之间的结合状态如下：①喷补料在喷射流作用下粘结在母材上，即形成物理结合。②喷补层通过添加剂的化学作用产生化学结合。此时喷补层性能的优劣由添加剂反应生成的化合物熔点高低而定。若熔点比使用温度高，喷补层与母材之间的结合强度高；反之亦然。③在高温下生成高熔点矿物“搭桥”与母材形成陶瓷结合。(2)喷补层与原衬间热膨胀系数存在一定的差异，在使用过程中裂纹的扩展必将导致喷补层剥落。
武汉科技大学硕士学位论文152.3.2力学性能按照GB/T3001-2007、GB/T5072-2008检测试样的常温抗折强度和常温耐压强度。2.3.3热震稳定性按照GB/T30873-2014（1100℃，水急冷法）热震循环3次，以残余抗折强度百分比表征1550℃×3h热处理后试样的抗热震性能。2.3.4抗渣性能试样按照GB/T8931-2007通过静态坩埚法来检测其抗渣性能。将喷补料浇注成外形尺寸为70mm×70mm×70mm、内部尺寸为Φ30mm×20mm×40mm的坩埚试样（如图2.1所示），自然养护24h后脱模。经110℃×24h烘烤后，向坩埚内加入25g精炼炉渣，然后再经1550℃×3h热处理后将坩埚试样沿其中轴线切开。通过软件ImageProPlus得到试样剖面图中原始坩埚面积So、侵蚀面积Sc，渗透面积Sp，计算试样侵蚀渗透指数（侵蚀指数=Sc/So×100%，渗透指数=Sp/So×100%），并借助SEM分析其显微结构。图2.1抗渣试样剖面图Fig.2.1Cross-sectionaldrawnofananti-slagsample
【参考文献】：
期刊论文
[1]含镁刚玉对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响[J]. 王炳超,张美杰,黄奥,付绿平,顾华志,向武国. 陶瓷学报. 2017(06)
[2]尖晶石加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响[J]. 侯晓静,黄志林,李志刚. 耐火材料. 2017(06)
[3]刚玉骨料微孔化对钢包用刚玉质浇注料性能的影响[J]. 王志强,朱伯铨,雷中兴,李享成,彭肖仟. 耐火材料. 2017(05)
[4]精炼钢包用Al2O3-MgO-CaO系复相耐火材料的研发[J]. 尹雪亮,陈敏,王楠,徐磊. 钢铁研究学报. 2017(10)
[5]精炼钢包铝镁系耐火材料轻量化及其渣蚀行为研究[J]. 黄奥,顾华志,付绿平,连朋飞,张美杰,罗志安. 中国材料进展. 2017(06)
[6]用FactSage分析结合系统对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响[J]. 龙斌,徐桂英,Buhr Andreas. 耐火材料. 2016(06)
[7]刚玉-尖晶石浇注料基质的物相及结构演变过程[J]. 夏忠锋,王周福,王玺堂,刘浩,马妍. 耐火材料. 2016(06)
[8]Fracture behavior and microstructure analysis of Al2O3–MgO–CaO castables for steel-ladle purging plugs[J]. Bin Long,Gui-ying Xu,Yong Li,Andreas Buhr. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(11)
[9]MgO加入量和引入形式对钢包座砖性能的影响[J]. 赵臣瑞,梁保青,王全喜,李宏宇. 耐火材料. 2016(05)
[10]轻烧MA90尖晶石加入量对刚玉-尖晶石浇注料显微结构和性能的影响[J]. 陈庆洁,鄢文,李楠,林小丽,王洛,王月月. 机械工程材料. 2016(06)
博士论文
[1]高炉维护用Al2O3-SiC-C不定形耐火材料性能研究[D]. 尹玉成.武汉科技大学 2014
硕士论文
[1]钢包渣线喷补料的应用基础研究[D]. 吴国俊.西安建筑科技大学 2004
本文编号：3337032
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