2011-氮化烧成铝锆碳滑板的研制和使用

更新时间:2023-04-20 15:01:25 阅读: 评论:0


2023年4月20日发(作者:河北气象局)

1年2月

第45卷第1期

201

p饭H时tjtJ大t_t

k甜ll

l料,'、CJ

33—36

氮化烧成铝锆碳滑板的研制和使用

卫忠贤1’刘新红2’

栗晶晶1’

河南新乡4530001)河南省伯马股份有限公司

河南郑州4500522)郑州大学河南省高温功能材料重点实验室

摘要以板状刚玉、锆刚玉和锆莫来石为骨料,板状刚玉细粉、石墨粉、硅粉为基质,酚醛树脂为结合剂,制备

成25

mmx25mm145100一l

mm的试样,并在氮气气氛中于l450℃烧成。测定了不同温度烧后试样的常

450℃时,试样具有优良的抗氧化性和抗热明:在氮气气氛中于不同温度烧成时,当烧成温度确定在l

温物理性能、抗热震性和抗氧化性,并对比了在埋焦炭条件下烧成和氮化气氛烧成对滑板性能的影响。结果表

350—1

震性;在同一温度下,与在埋焦炭中烧成相比,氮化烧成试样具有优良的抗氧化性和更高的抗热震性。研制的

氮化烧成铝锆碳滑板在浇注高钙钢的250t钢包上使用1次,效果优于同材质埋焦炭烧成的滑板。

关键词铝锆碳滑板。硅粉,抗氧化性,抗热震性

目前,大型钢包用滑板材料多选用高温埋炭烧成

的铝锆碳质。随着钢铁工业的发展和冶炼品种钢工

艺的要求,精炼时添加硅一钙或硅一钙一钡线加剧了对

滑板的损毁,在冶炼高钙钢时只能使用1次,当钢包

中钢水的钙含量超过5010“(1c,)时,滑板经常关闭

不严。为提高滑板在冶炼高钙钢钢包上的使用寿命,

通过改善滑板的结合来提高材料的抗氧化性,引入低

膨胀材料提高材料的抗剥落性。金从进等1采用高

温氮化生产中间包用赛隆结合的刚玉滑板,取得了良

好的使用效果。目前,大型钢包用氮化烧成铝锆碳滑

板的报道很少,为此,在本组试验中,研究了不同氮化烧成。

温度和不同气氛下烧成对滑板性能的影响,以改进铝

锆碳滑板在冶炼高钙钢钢包上的使用性能。

Tableof

表1主要原料的化学组成(彬)

原料名称

板状刚五

锆刚玉

锆莫来石

石墨粉

氧化铝粉

硅粉

A1203Zr02Si02

Si

0.1l99.15

24.8873.14

33.1317.2348.69

97.27

ChemicaImaterials%

compositionsstarting

99.120.05

98.15

的试样,试样经180℃24h烘干后分别在高温氮化

炉中于l450℃保温3h烧

表2试样配比(埘)

100、l200、l250、l350、l

成;在高温氧化炉中埋焦炭条件下于1450℃保温3

!璺垒!皇兰!旦!竺竺!璺!!皇生21呈巳皇呈!卫皇旦

誓鉴电tt熔错电筢尊

刚玉。。,。

621510

刚玉1…………。

氧化铝粉

石墨粉xlt-二"titlt3

试验

主要原料为板状刚玉(2~l、1—0.5、≤0.5、≤

1.1试验原料

mm)、电熔锆刚玉(≤0.5mm)、电熔锆莫来石

1.3性能检测

分别按照GB/T

5072--1985、GB2997m82、GB/T

3001—2000检测其体积密度、显气孔率、常温抗折强

度;以l

100℃空冷3次后的残余抗折强度和抗折强

度保持率来评价其抗热震性。

将不同氮化温度下烧成的试样于高温炉里在氧

化气氛下于l500℃保温3h,自然冷却后取出,垂直

于厚度方向切开,测最试样的氧化层厚度,以评价试

0.045

(1~0.5

mm)、石墨粉(≤0.074mm)、氧化铝粉(≤

0.028

mm)、硅粉(≤O.045mm)。以l‘7(C)为80%一

84%、黏度lO一20Pas的热固性酚醛树脂为结合

剂。主要原料的化学组成见表l。

1.2试样制备

按表2所示的配方配料,结合剂加入量均为3.5%

(1‘7)。将原料在湿碾机中混练均匀后,用60t油压机

以125

MPa的压力压制成25

mm

●卫忠贤:男.1969年生.工程师。

Email

weizhongxian@I

26.com

25

mm145编辑:周丽红

mm

收稿目期:2010—07—16

201

1/1JJ

^^

耐火材料/REFRACTORIES

万方数据

耐火材料/NAIHUO

CAILIAO

样的抗氧化性。MPa,但常温抗折强度较高,为16.24

用型号为PHILIPSx’Pert的x射线(Cu靶,KctMPa,因此其抗折强度保持率最低,仅为32.4%;随着

辐射)来分析不同温度(1450℃)氮氮化温度的提高,即提高到loC时,其残余抗折

250、l

350和l

化烧成试样的物相组成。强度和强度保持率明显提高,分别达到18.33

2结果与讨论

2.1氮化温度对试样常温性能的影响他怎么了作文

不同氮化温度烧后试样的显气孔率、体积密度和

常温抗折强度见图l。

图1

不同温度烧后试样的常温性能

Fig.1propertiesspecimens

Physical

offiredtern-

at

differentnlnl;l

peratures

由图可知:l100℃氮化烧后试样的常温抗折强

度和体积密度最低,仅为5.51

MPa和3.06

gcm~;

当氮化烧成温度提高到l250℃时,试样的常温抗折

强度明显提高,体积密度略有提高,分别达19.37

MPa和3.08

gcm小学数学练习题 一;随着氮化烧成温度继续提高,

即分别提高到l350℃时,试样的常温抗折强度略有

下降,显气孔率和体积密度变化不大;到l450℃时

常温抗折强度达到最大值,为20.59MPa,显气孔率

略有下降,体积密度略有提高,为3.10

gcm~。

由此可知,当氮化温度提高到1250℃以上时,

试样的常温性能变化不大。

2.2氮化温度对试样抗热震性的影响

不同氮化温度下烧后试样的抗热震性能见图2。

由图可见,l100℃氮化烧成的试样残余抗折强度最

低,仅为4.56

MPa,由于其常温抗折强度也最低,为

5.5l

MPa,其抗折强度保持率达到82.7%;当氮化烧

成温度提高到1200℃时,其残余抗折强度略有提

J4

删HIX)叫U^0/耐火材料201

1/1

万方数据

201

1年第45卷

高,为5.27

250

MPa和

94.6%;当氮化温度提高到l350℃时,其残余抗折

强度和抗折强度保持率都略有提高,且抗折强度保持

率达到最大值,为109.6%,表明强度没有损失;这可

能因为此温度下Si与气氛反应生成非氧化物的量较

多且非氧化物品体发育较好,热震引起的热应力小于

材料固有的强度。当氮化温度为l450℃时,其残余

抗折强度略有提高,抗折强度保持率略有下降。

氮化温度/℃

图2不同氮化温度烧后试样的抗热震性

Fig.2

Thermalfireddiffer-

shockresistanceofat

specimens

ent

temperatures

2.3氮化温度对试样抗氧化性的影响

不同氮化温度烧后试样的抗氧化性见图3。由

图可见,随着氮化烧成温度的提高,试样的氧化层厚

度逐渐减小,在1100℃氮化烧成的试样,氧化层厚

度最厚,为6.5250℃氮化烧成后试样的氧化

层厚度明显降低(约4.0mm);1450℃氮化

350和1

烧成试样的氧化层厚度继续减小,但相差不大(约

mm)。因此,随着氮化烧成温度的提高,试

样的抗氧化性明显改善。

100250350450

200

氯化温度/℃

图3不同氮化温度烧后试样的抗氧化性

F码.3

Oxidationat

resistancefired

of

specimens

different

temperatures

烧成气氛对试样常温性能的影响

表3为不同烧成气氛下试样于loC保温3

450

2.5—3.0

2.4烧成气象对试样性能的影响

2.4.1

烧后的物理性能。

第l期卫忠贤,等:氮化烧成{|fj锆碳滑板的研制和使用1年2月

201

衰3不同气氛烧后试样的物理性能

Table

offiredatdifferent

Physical

properties

specimens

atmospheres

由表3可知,氮化烧成与埋炭烧成的试样相比,

常温抗折强度相近,氮化烧成试样的显气孔率较低,(1)在氮化烧成温度为l100℃时,试样的物相

体积密度较高,氧化层厚度较淖,即抗氧化性较好。没有变化,结构较疏松,因此,常温抗折强度和残余抗

因此,比较上述各项性能可知,采用氮化烧成的折强度都较低,显气孔率较高,体积密度较低,同时抗

优于埋炭烧成的。氧化性也较差。

2.4.2烧成气氛对试样抗热震性的影响

图4示出两种气氛于1450℃保温3h烧后试样

的抗热震性。由图4和表3可以看出,氮化烧成试样

的残余抗折强度明显高于埋炭烧成的,氮化烧成试样

的残余强度为20.49MPa;氮

MPa,埋炭的仅为5.31

化烧成试样的抗折强度保持率也明显高于埋炭烧成

的,氮化的为99.5%,埋炭的仅为27.9%。因此,氮

化烧成试样的抗热震性明显好于埋炭烧成的。

氰化

埋炭

图4不同气氛下l450℃保温3h烧成试样的抗热震性

Fig.4specimens

Thermalshockresistanceoffiredat450

℃for

indifferent

atmospheres

2.5不同氮化温度烧后试样的物相组成

不同氮化温度烧后试样的XRD图谱见图5。

I--Hd玉

2mZr0三大改造意义 2

3一石厦

4_一莫来石

6一skNp

,2

\:::

■H

A一。

...1叫450℃

、-‘~,

_—J

L^

刘c

匕生摆芸

lO2030405060708090

2#/(。)

图5不同氮化温度烧后试样的XRD图谱

Fig.5

XRDoffiredatdifferent

patternsspecimens

temperatures

万方数据

由图可知,loC氮化烧成的试样中无残留Si,

250

有SiC生成;随着氮化温度提高到1350℃,试样的

SiC峰逐渐增强;当到l450℃时,试样的SiC峰进一

步增强,同时可观察到峰值较明显的Si:N:O峰。

2.6讨论

在高温氮化气氛下烧成时,随着烧成温度的升

高,试样的物相组成和显微结构可能会发生很大变

化,致使性能变化较大:

(2)随着氮化温度提高到1oC时,Si

250和1

350

粉与碳反应生成碳化硅|2J,且随温度升高,SiC生成量

增加,且SiC填充在气孔中,使材料致密度增加,抗氧化

性提高。SiC本身具有较高的强度和优良的抗热震性,

因此随温度升高,材料的强度和抗热震性都明显提高。

(3)当氮化温度提高到l450℃时,试样的物相

中生成了新的非氧化物Si:N:O,随着Si:N20和SiC

的发育长大,形成了更好的结合,因此,试样的性能得

到进一步提高。通过比较在相同温度下氮化烧成和

埋炭烧成时试样的性能可知:氮化烧成试样和埋炭烧’

成试样的性能有差异,与烧后试样的物相组成和显微

结构不同有关∞J,前者非氧化物为Si:N:O、SiC、C,后

者为SiC和C;氮化烧成试样形成si:N:O、SiC复合物

相,且生成量要明显高于同温度下埋炭烧成的非氧化

物含量,而且发育良好,导致试样的大孔体积降低,微

孑L增加,其增强增韧效果好于SiC,因此,氮化烧成试

样的强度和体积密度及抗热震性好于埋炭烧成的试

样,且其中的Si:N:O、SiC复合物相相当于复合抗氧

化剂,因此其抗氧化性较好。

使用

研制的氮化和埋炭烧成的铝锆碳滑板在某钢厂

250

t钢包上各使用lO套,滑板使用寿命均为1次。

使用条件:浇注钢种为SPHC、SS400、Q345、船板钢

等,浇注时间为40—50min,浇钢温度1

560—1590

℃,钢水中的钙质基分数为(50一90)X

10~。

观察使用后的滑板发现:氮化烧成的滑板扩孔均

匀。无舌头,扩孔为5—15mm,滑道拉毛中等,裂纹细

小;埋炭烧成的滑板,扩孔为5—15

am,滑道易出现

剥落掉块、夹钢,严莺时会出现关闭不严现象。因此,

氮化烧成销错碳滑板的使用效果优于埋炭烧成铝锆

2011/1

耐火材料/REFRACTORIES

J3

耐火材料/NAIHUO

碳滑板。

CAILIAO

2011年第45卷

用,其抗热震性、滑道抗拉毛性等方面要优于埋炭烧

成的,但抗冲刷性还有待提高。

结论

(1)随着氮化烧成温度从l100℃提高到l

450

参考文献

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耐火材料,2003,37(5):303—304.

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料性能和显微结构的影响[J].耐火材料,2005,39(4):241—245.

[3]童贝,李哑伟,金胜利,等.烧成气氛埘铝锆碳滑板性能的影响

[c]//第十一届全圉耐火材料青年学术报告会论文集,武汉,中

国,2008:250—254.

℃,试样的常温强度、抗热震性和抗氧化性均有明显

提高,氮化烧成的适宜温度为1

350~l

450℃。

(2)当烧成温度相同时,氮化烧成试样的常温强

度与埋炭烧成的相当,其致密度、抗氧化性和抗热震

性优于埋炭烧成的。

(3)氮化烧成的滑板在浇注高钙钢的钢包上使

DevelopmentapplicationA12

andofslidefiredinnitridation

03-Zr02-Cplate

Li

atmosphere/Wei

Zhongxian,

Jingjing,Liu

Xinhong//Naihuo

Cailiao.-201

l,45(1):33

Thewithsizeof25mmx25mm145mmweretabular

specimensprepared

using

alumina.zirconia—corun。

dum,zirconia-mullitepowderpowdermatrix,

asas

aggregates,tabular

aluminaandsilicon

fines,graphite

andresin1100一l

phenolicbinder,firingN2atmosphere.Thephysicalproperties,ther—

as

atcold

450℃in

maIsho描写中秋节的作文 ckoxidationresistanceOfthefiredatdifferentin

resistance.andN,atmos—

specimenstemperatures

pherecompared

weretestedandwiththosefiredcarbon睡着的英文 embeddedshow:when

incondition.Theresults

firingN2atmosphere,thespecimenspossessgood

at350一l450inoxidationresistanceandthermal

oC

shockthesamefiredin

resistance;withfiringspecimensN2atmospherepossess

temperature,the

better

oxidation

resistanceandthermalshockresistancewiththosefiredincarboncondi-

compared

embedded

tion.A1203_zr02一C

slidefiredinnitridationbetterthantheslide

plate

atmosphereperformsplate

firedin

carbonembeddedcondition250

applied

inladleforsteelfortime.

castinghigh—Ca

one

Key

words:Alumina—zirconia—carbonresistance,Thermal

resistance

Author’sBoma

address:Henan

Co.,Ltd.。Xinxiang

453000,Henan,China

slideshock

plate,Siliconpowder,Oxidation

物延铂;延铂鸱带出乖延旎跨娩}姑乖出乔延旎趟镅肆场再也嗜过镅趟铂R场声迪啸过铂过钥姑希出稍希出幂也环楚旎趟锯≈出幂也裆乖出幂姥;跸幂迪铸划铂心铂R绉i池乖也环延旎趟纫R场译出帘毡绪过铂过铂趟辑趟镅≈延绵

研究动态

利用碳酸化处理提高Mgo微粉的抗水化性能

MgO由于具有良好的抗侵蚀等高温特性,广泛用作耐火

原料。但Mgo又存在易与空气中水分反应产生较大膨胀的缺

点,特别是添加在不定形耐火材料中的M90,容易发生水化,AI,O,浇注料中,外加6.1%的水混练、注模,在20℃的恒温室

造成结构体剥落。此前,抑制Mgo水化的研究较多,但其多是

添加低熔物的作法,影响耐火材料性能。不定形材料中加入MPa),将试验后的试样在110℃干燥一晚上,测定

室温加热到500℃时对M90微粉的反应及粘附的物质,以氮气

为载体进行质量分析。然后,将时效变化后的Mgo微粉添加到

内养护24h。脱模后测鼍尺寸.即刻进行釜压处理(条件:6

h、

158℃、0.6

的Mgo在过热时的水化速度是由M90原料在时效变化初期

的水化反应决定的,基于这种认识,日本黑崎播磨公司的研究

人员通过碳酸化处理,提高Mgo原料在时效变化初期的抗水附量与处理前相比增加19.2

化性.从而抑制含Mgo不定形耐火材料在于燥时的水化反应。

首先对M90微粉的时效变化进行研究。试验分两部分,

一是在18L的罐内装入20粉CO:吸附彗增加,说教师实习自我鉴定 明也发生r碳酸化。而且,经过处理后

kg

其膨胀率,研究原料水化反应对干燥时水化反应的影响。

TPD测定结果显示,经大气暴露处理的MgO微粉CO:吸

wrnolg~。时效变化试验后的

微粉H:O的化学吸附量虽有增加.但其增加量与未经处理的

微粉相比明显减少,抑制了水化反应。经喷射破碎处理的微

的微粉添加到浇注料中.经釜压试验,至少可放置32天没有

膨胀。由此可见.通过碳酸化处理.可改变MgO微粉的时效,态,放在30℃、舳%湿度的恒温恒湿室内;二是将M90摊在托

明显起到抑制水化的作用。盘上。厚度20mill,放在恒温恒湿室内,暴露在窄气中。利用

(宋玉海编译自<耐火物)2010.No!1)

Mgo微粉。其化学组成(1#2)为:

M{;ol%~2%,不加盖呈半开放状

95%,Si022%一3%.CaO

TPD(加热分离法)分析时效变化前后的M90微粉,将试样从

^^

Jb

心Htl0删I.IA0/耐火材料2011/1

万方数据

氮化烧成铝锆碳滑板的研制和使用

作者:卫忠贤栗晶晶刘新红Wei ZhongxianLi JingjingLiu Xinhong

作者单位:卫忠贤,栗晶晶,Wei Zhongxian,Li Jingjing(河南省伯马股份有限公司,河南新乡,453000)

刊名:

英文刊名:REFRACTORIES

年,卷(期):2011,45(1)

刘新红,Liu Xinhong(郑州大学河南省高温功能材料重点实验室,河南郑州,450052)

耐火材料

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10.辛学祥.张川江.李传福铝锆碳质耐火材料的性能研究[期刊论文]-山东陶瓷2009,32(3)

引儿童经典诵读 用本文格式:卫忠贤.栗晶晶.刘新红.Wei Zhongxian.Li Jingjing.Liu Xinhong氮化烧成铝锆碳滑板的研制和

使用[期刊论文]耐火材料 2011(1)

-


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