RH浸渍管用方镁石-尖晶石质耐火材料研究

摘要

随着我国科技的发展和经济的迅猛增长，现代化建设过程中对高质量洁净钢的需求量也与日俱增。RH精炼炉是冶炼高质量洁净钢的重要高温装置之一，目前大多数钢铁冶金企业常用镁铬质耐火材料作为RH炉浸渍管的内衬。然而由于含铬试样在使用后存在着污染环境的危险，迫切需要研究开发一种无铬或低铬的绿色环保的可替代镁铬质耐火材料的新型耐火材料。
　　方镁石-尖晶石质耐火材料具有良好的力学性能、高温强度和抗渣性能，这些优良的性能使其具备了用于RH炉浸渍管内衬的必要条件，但要真正达到镁铬质耐火材料的使用寿命，还有很多工作要做。
　　本课题以烧结高纯镁砂、电熔镁砂和三种不同组成的预合成烧结镁铝尖晶石为主要实验原料，以亚硫酸纸浆废液作为结合剂，探索RH浸渍管用方镁石-尖晶石质耐火材料的制备工艺条件及Cr2O3、Fe2O3和PSZ-ZrO2(部分稳定的单斜ZrO2)三种添加剂对试样性能的影响，得出以下结论:
　　1.烧成温度会影响试样的烧结性能，提高烧成温度可以促进方镁石-尖晶石质耐火材料烧结及其晶粒的发育;
　　2.尖晶石的组成、引入的尖晶石粒度以及试样中尖晶石含量的不同，造成最终试样中含有的微裂纹数量和形态不同，从而影响着RH浸渍管用方镁石-尖晶石试样的性能，因此合理控制材料中微裂纹的数量和形态对改善方镁石-尖晶石质耐火材料的性能有重要意义;
　　3.制备RH浸渍管用方镁石-尖晶石质耐火材料的最佳工艺条件为:使用Al2O3含量为50wt％的富镁尖晶石，尖晶石的加入粒度为1-0mm，尖晶石的加入量为16wt％，成型压力为180MPa，烧成温度制度为1650℃×3h;
　　4.添加剂的加入可以改善RH浸渍管用方镁石-尖晶石试样的性能:添加Cr2O3可以通过形成固溶体而显著提高试样的高温强度和抗渣性能;添加Fe2O3可以通过促进烧结而改善试样的力学性能;添加部分稳定的ZrO2可通过相变增韧作用改善试样的力学性能和热震稳定性;
　　5.通过在实验条件下与RH浸渍管用镁铬试样性能的对比发现，方镁石-尖晶石质耐火材料完全可以替代镁铬质耐火材料用在RH浸渍管内衬。

目录

声明

摘要

前言

第1章 文献综述

1．1 RH精炼炉

1．1．1 RH精炼炉概述

1．1．2 RH浸渍管及其工作原理

1．1．3 RH浸渍管损毁机理

1．2 RH浸渍管用耐火材料

1．2．1 RH浸渍管内衬用传统耐火材料

1．2．2 RH浸渍管用新型耐火材料

1．3 方镁石-尖晶石质耐火材料

1．3．1 原料

1．3．2 方镁石-尖晶石质耐火材料的特性及发展

1．3．3 方镁石-尖晶石质耐火材料的优化

1．4 本课课研究背景、意义及主要内容

1．4．1 研究背景

1．4．2 研究意义

1．4．3 研究内容

第2章 研究方法及试验原料

2．1 试验仪器设备

2．2 研究方法及技术路线

2．2．1 研究方法

2．2．2 试验流程及技术路线

2．3 试验原料

2．3．1 原料成分及其物理性能

2．3．2 原料粒度分析

2．3．3 原料物相分析

第3章 RH浸渍管用方镁石-尖晶石试样的制备

3．1 烧成温度对试样性能的影响

3．1．1 试验配方

3．1．2 实验结果及分析

3．2 尖晶石添加量对试样性能的影响

3．2．1 试验配方

3．2．2 实验结果及分析

3．3 尖晶石种类对试样性能的影响

3．3．1 试验配方

3．3．2 实验结果及分析

3．4 尖晶石粒度对试样性能的影响

3．4．1 试验配方

3．4．2 实验结果及分析

3．5 本章小结

第4章 添加剂对RH浸渍管用方镁石-尖晶石试样性能的影响

4．1 Cr2O3对试样性能的影响

4．1．1 试验配方

4．1．2 实验结果及分析

4．2 Fe2O3对试样性能的影响

4．2．1 试验配方

4．2．2 实验结果及分析

4．3 ZrO2对试样性能的影响

4．3．1 试验配方

4．3．2 实验结果及分析

4．4 本章小结

第5章 MgO-MA与镁铬质耐火材料性能对比

5．1 镁铬试样的制备

5．2 镁铬试样的显微结构分析

5．3 镁尖晶石与镁铬试样性能的对比

5．3．1 烧结性能的对比

5．3．2 力学性能的对比

5．3．3 热震稳定性的对比

5．3．4 抗渣性能的对比

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 全文结论

6．2 不足与展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的学术成果