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《西安建筑科技大学》 2011年
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镁钙系耐火材料抗渣性能的研究

李致远  
【摘要】:镁钙系耐火材料具有净化钢液作用和抗热震性能,现已经广泛用于钢铁行业,作为钢包、AOD、VOD等用耐火材料但是,镁钙材料的抗渣侵蚀性能较差,基础系统理论薄弱。为了抑制镁钙材料服役时的损毁,本文通过引入添加剂特别是混合添加剂,研究镁钙材料微观组织结构和力学性能、物相形成及其抗渣性能得到了如下结论: (1)引入三种Fe_2O_3、ZrO_2和Y_2O_3/ZrO_2添加剂的镁钙材料在烧结反应前后与不引入加添加剂的镁钙材料相比,其显气孔率和体积密度的物理结构性能以及常温抗折强度和常温耐压强度的物理力学性能均显著提升。其中添加3%YZ(Y_2O_3/ZrO_2)的试样的显气孔率最小、体积密度最大、常温抗折强度和常温耐压强度性能也比较优秀;添加Z试样的坩埚的显气孔率、体积密度随着添加剂的递增变化幅度小,但其物理结构性能要好于添加F(Fe_2O_3)试样的坩埚。 (2)不同碱度的渣侵蚀后的结果表明:含有添加剂的坩埚抗碱度为1.8炉渣的能力普遍好于碱度为0.6炉渣。其中用两种碱度渣侵蚀实验后研究发现YZ坩埚试样抗渣效果最好,F坩埚试样效果最差。 (3)通过对坩埚的反应层显微结构及衍射分析得知:添加剂与镁钙坩埚中的CaO形成的C_2S(Ca_2SiO_4)、C3S(3CaO·SiO_2)和高温熔融物是致密度提高的关键因素,CaO和F添加剂易形成C_2F(Ca_2Fe2O_5)相,在1150°C时C_2F分解的CaO和炉渣发生反应生成C_2S,在方镁石之间形成了固相结合;CaO和Z添加剂易形成高温熔融相CZ(CaZrO_3);CaO和Y添加剂形成钇硅酸盐化合物。而不引入添加剂的坩埚表现为高温固相烧结,促进方镁石、方钙石晶粒发育长大,但Ca~(2+)、Mg~(2+)扩散程度较低,因而致密程度较低。 (4)从晶体结构方面讨论了Y_2O_3与ZrO_2之间的关系,并从相图方面详细阐述了YZ能显著提高抗渣侵蚀能力的机理。
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ175.71

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