含Sialon的MgO基浇注料热机械性能和抗渣侵蚀行为研究

摘要

本工作采用电熔镁砂为骨料，电熔镁砂细粉和电熔白刚玉细粉、A1203微粉、Si02微粉为基质，以MgO-Si02-H20系为结合系统，用矾土基B-Sialon部分取代基质中的刚玉细粉，制备了供实验用的MgO基浇注料。 主要研究内容包括：(1)加入β．Sialon对MgO基浇注料热机械性能(高温抗折强度、热震稳定性)及其显微结构的影响；(2)用氧化指数法和热重实验法研究含Sialon的MgO基浇注料抗氧化性；(3)采用静态坩埚法(1600~C×3h)在埋碳和空气气氛下分别用两种碱度渣(CaO/Si02为1．2和3.5)进行抗渣实验，研究β—Sialon加入物对MgO基浇注料抗渣性的影响；用分形法研究渣蚀界面形貌；借助SEM、EDAX、EPMA、XRD分析了显微结构和矿相组成；(4)在感应炉中用旋转浸渍法进行高碱度渣(CaO/Si02为3.5)条件下动态抗渣实验，研究Sialon、造粒石墨加入物对MgO基浇注料抗渣性的影响，结果表明： 1、加入B．Sialon有助于提高MgO基浇注料的热机械性能： (1)随着Sialon加入量的增加，MgO基浇注料在1400~C下的高温抗折强度明显提高，Sialon加入量为10％时，高温抗折强度比空白样提高了2．6倍(2．90Mpa一7．36Mpa)。HMOR-T关系表明加入Sialon后试样的Tm提高了200~0(600~C一800~C)，并且其强度高于未加Sialon的试样。 (2)引入适量Sialon使MgO基浇注料抗热震性提高，临界热震温差ATc从200~0提高到了400~C。热震温差AT=¨00~C时，Sialon加入量10％试样的残余抗折强度保持率从空白样的51％提高到95％(残余抗折强度2．91Mpa一3.53Mpa)。 2、抗氧化研究：单一抗氧化剂中2％SiC的抗氧化效果较好；复合抗氧化剂(1％B4C和3％SiC)的抗氧化效果优于SiC。 3、含β．Sialon的MgO基浇注料静态抗渣实验： (1)在埋碳、高碱度渣条件下，加入Sialon试样抗渣性均有提高，其中Sialon加入量为5％抗渣性提高明显；空气气氛下，加入2．5％Sialon有助于改善抗渣性，加入量超过5％时，因氧化加剧引起材料结构疏松，导致抗渣性能恶化。 (2)分形研究结果表明，随Sialon加入量增加，侵蚀分形维数与试样渣蚀面积的变化规律一致，试样渣蚀界面形貌的分形维数与其抗渣侵蚀性具有线性关系。 (3)含Sialon试样在埋碳、高碱度渣条件下，首先渣中CaO、Si02与试样中的MgO、M2S及Sialon反应生成CMS、C3MS2低熔物，在侵蚀层、渗透层中Sialon与渣中CaO反应，其Al、Si元素含量减少，氮元素部分进入到熔体中增加了粘度，减弱了渣的渗透。Sialon与渣反应后在数量、形貌、组成等方面发生变化，试样侵蚀层中Sialon很少，呈粒状和细纤维状，氮元素含量高，铝、硅元素含量低；渗透层中Sialon较少，为短柱状、针状，氮元素含量较高，铝、硅元素含量较低；未变层中Sialon很多，呈短柱状或针状晶体穿插或者弥散在方镁石、镁铝尖晶石或镁橄榄石之间，填充了基质中的部分空隙。 (4)空气气氛下高碱度渣侵蚀后，加入Sialon试样随着CaO/Si02降低，物相主要按C2S+C3S—C3MS2一CMS—M2S+MA顺序变化。渣中CaO、Si02与基质中MgO、M2S反应生成C3MS2、CMS或硅酸钙，其成分含量的变化影响熔体的粘度；抗氧化剂的加入有助于试样内部保持还原气氛，在渗透层和未变层均有未被氧化的针状Sialon晶体，这有利于改善试样的抗渣性。 4、高碱度渣条件下旋转浸渍抗渣实验：加入5％Sialon或复合加入Sialon和造粒石墨各2％能提高MgO基浇注料的抗渣侵蚀性，25分钟旋转渣蚀后抗侵蚀排序为：复合加入Sialon和造粒石墨各2％试样>加入5％Sialon试样>未加Sialon试样>加入4％造粒石墨试样。 适量引入B—Sialon对MgO基浇注料热机械性能和还原气氛下抗渣性能起到较好作用，今后应研究更有效的方法以防止Sialon的氧化并进一步优化体系，以期开发出新型的高性能钢包浇注料用于钢包渣线等关键部位。

目录

文摘

英文文摘

1.引言

2.文献综述

3.实验

4.影响试样性能的因素研究

5.MgO基浇注料热机械性能的研究

6.含Sialon的MgO基浇注料抗氧化性研究

7.含Sialon的MgO基浇注料抗渣性能研究

8.Sialon与造粒石墨复合、造粒石墨对MgO基浇注料抗渣性的影响

9.旋转浸渍法研究MgO基浇注料的抗渣性能

10.结论

参考文献

附录1：计算分形维数的部分源程序’Visual Basic

附录2：论文中矿物名称简写说明

致谢