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《武汉科技大学》 2013年
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不同基质结合钢包透气砖材料性能的研究

阳灿  
【摘要】:透气砖是精炼钢包底吹氩工艺中的主要元件,服役条件苛刻、寿命较短、已成为制约钢包耐火材料寿命的薄弱环节。透气砖因高温间歇性服役、钢渣堵塞及烧氧清洗流程,需要透气砖材料具备优良的抗热震性,也需兼具优良的高温强度。两者的兼顾是目前相关研究的难点和重点。本文试图通过调整镁砂加入量、选用MgO微粉、镁质结合剂以及添加TiO_2优化氧化物结合铝镁铬材料的基质组成,以及引入非氧化物结合体系研制铝镁材料,探讨其对材料冷态物理性能、高温强度、抗热震性的影响,以期开发高效长寿透气砖。 结论如下: (1)镁质结合剂结合的铝镁铬质浇注料虽然具有良好的抗热震性,但材料烘后强度和高温强度均较小,难以满足透气砖使用要求。 对于采用板状刚玉、电熔镁砂、Al_2O_3微粉、Cr_2O_3等为主要原料,铝酸钙水泥为结合剂浇注成型的铝镁铬质浇注料,镁砂加入量以2-3wt%为宜,其经1600℃烧成后具有较大的体积密度、冷态和热态强度,但抗热震性不佳; 加入细磨镁砂的材料堆积密度增大,使得材料的体积密度,冷态和热态强度均有所增大;细磨镁砂(MgO微粉)的粒度d50为10μm或15μm时,材料性能相对较好,基质新生尖晶石分布均匀,线变化率小,但材料的抗热震性没有得到明显改善; 添加TiO_2微粉,可促进烧结,增大了材料的强度及体积密度,且高温下原位生成超低热膨胀系数Al_2TiO_5,能显著提高材料抗热震性。其加入量以6wt%为最佳,同时兼具良好的抗热震性和较大高温强度; (2)以板状刚玉、Al_2O_3细粉、电熔镁砂、金属铝粉为主要原料,酚醛树脂作为结合剂,机压成型压制成生坯,经高温氮化处理后制备的铝镁材料具有良好的性能。当镁砂加入量为2wt%,金属铝粉加入量为10wt%时,经高温氮化后,材料的性能最佳。相比之前实验中的铝镁(铬)质浇注料,此工艺制备的铝镁质材料高温强度和抗热震性具有明显优势,且非氧化物具有不与钢水润湿的特点,对改善透气砖因钢液渗透而堵塞具有积极作用,有望开发出长寿钢包透气砖。
【学位授予单位】:武汉科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TQ175.1;TF341

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