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9月28日上午，第十六屆全國不定形耐火材料學術會議的主題報告分別由武漢鋼鐵集團耐火材料有限責任公司雷中興博士和遼寧科技大學欒艦教授擔任主持。
洛陽盛鐵耐火材料有限公司馮超工程師、武漢科技大學張美杰教授、江蘇晶鑫新材料股份有限公司李有奇總工、開封市高達爐料有限公司張慧勇工程師、武漢科技大學馬妍教授、武漢善達化工有限公司黃凱經理、武漢科技大學廖寧博士、浙江錦誠新材料股份有限公司王立旺高級工程師、河南華西耐火材料有限公司姜玉正董事長分別做了精彩的主題報告。
雷中興博士主持報告
欒艦教授主持報告
05
分散劑對鋁鎂澆注料施工及常溫力學性能的影響
洛陽盛鐵耐火材料有限公司工程師 馮超
本報告以高鋁礬土熟料、電熔鎂砂細粉和硅灰為主原料制備了鋁鎂澆注料，首先研究了四種分散劑對鋁鎂澆注料流動性和常溫力學性能的影響。在相同加水量下，以三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉為減水劑的澆注料流動性相當，使用六偏做減水劑時在初凝時間和常溫力學性能上比三聚稍好；改用某聚羧酸高分子減水劑后，澆注料流動性顯著提高，但初凝時間明顯縮短。繼續對該聚羧酸高分子減水劑加入量進行了研究，以0.02%為步長逐步提高加入量，當加入量達到0.06%~0.08時，開始展現減水效果；當加入量達到0.1~0.2%時，在減水良好的同時，初凝時間有所延長；繼續提高至0.3%時，料態變粘，流動性趨于下降。與六偏磷酸鈉相比，該聚羧酸高分子減水劑的混合料，達到相同流動值所需加水量低0.8~1.0%，對烘后常溫力學性能有利。因減水效果良好，該聚羧酸高分子減水劑的對水敏感性高于六偏磷酸鈉，從常溫力學性能的角度判定，其合理加水量區間為4.8~5.3%，對應的流動值范圍在200~270mm，在該區間可獲得較為理想的施工行為和常溫力學性能。
06
添加金屬微粉提高鋁硅系不定形耐火材料的性能
武漢科技大學教授 張美杰
金屬微粉是耐火材料的重要添加劑，廣泛用于鋁碳滑板、鎂碳磚、鋁碳化硅碳等含碳耐火材料中，不僅可以提高耐火材料的抗氧化性，還可以在高溫服役過程中原位反應生成AlN晶須、SiC晶須、SiAlON等增強相，提高材料的高溫強度、抗熱震性等綜合性能。對含碳耐火材料來說，隨金屬微粉加入量的增加，材料的抗氧化性增強，當加入量為4%~8%時，可以同時獲得較高的高溫抗折強度和抗熱震性。對于不定形耐火材料來說，受施工性能的影響，金屬微粉的加入量通常小于4%，其高溫力學性能尚存在較大的提升空間。
本報告在鋁硅系不定形耐火材料中引入復合金屬微粉，當其加入量>4 wt %時，在高溫服役環境下原位反應，在基質中分別生成了片狀晶體、棒狀纖維、細絲狀纖維和晶須等多尺度增強相，顯著提高了不定形耐火材料的高溫抗折強度和抗熱震性。Al2O3-SiC-C質耐火澆注料在空氣氣氛下1450℃處理后，高溫抗折強度提高了231%，熱震水冷5次后殘余抗折強度保持率提高42%；在還原氣氛下1450℃處理后，高溫抗折強度提高了217%，熱震水冷5次后殘余抗折強度保持率提高117%；1100℃/5h，氧化性指數減少24%；渣侵蝕面積減小73%；莫來石-碳化硅澆注料在1300℃空氣氣氛中處理后，高溫抗折強度提高98%，抗熱震性提高112%；在N2氣氛下1000℃處理后，高溫抗折強度提高了102%，熱震水冷5次后殘余抗折強度提高了32%。礬土基澆注料1200℃高溫抗折強度提高了108%。
07
燒結剛玉骨料致密度和顯微結構對剛玉-尖晶石質澆注料性能的影響
江蘇晶鑫新材料股份有限公司總工 李有奇
燒結剛玉具有優異的體積穩定性、抗熱震性、較高的機械強度和較高的耐火度，可被廣泛應用于鋼鐵、鑄造、陶瓷等行業。其中，其在鋼鐵行業的應用幾乎涵蓋了煉鐵和煉鋼的全過程，已逐漸成為耐火材料行業應用量最大、應用范圍最廣的耐火原料之一。燒結剛玉的各項性能指標直接影響其在耐火材料中的應用效果和使用壽命，包括體積密度、吸水率、顯氣孔率、雜質含量、晶粒尺寸等。在這些指標中，燒結剛玉的體積密度和晶粒尺寸是各廠家最為關注的檢測指標。在本報告制備了體積密度分別為3.45g/cm3、3.51g/cm3、3.55g/cm3和3.65g/cm3的燒結剛玉骨料，之后以粒度為6-3mm、3-1mm、1-0mm的燒結剛玉為骨料，以燒結剛玉細粉、燒結鎂鋁尖晶石細粉、2-3μm的活性氧化鋁微粉為基質，以71純鋁酸鈣水泥為結合劑制備了剛玉-尖晶石質澆注料，分析了不同致密度燒結剛玉的顯微結構，研究了不同體積密度燒結剛玉骨料對剛玉質澆注料性能的影響。研究結果表明：燒結剛玉骨料體積密度和起始坯體的體積密度呈正相關；在同樣的煅燒條件下，燒結剛玉骨料的體積密度越大，晶粒越大；燒結剛玉的致密度和顯微結構對剛玉尖晶石澆注料性能影響較大，不能片面認為燒結剛玉體密越大則質量越好，過高體密的燒結剛玉導致耐火材料抗熱震性變差，提高了耐材產品的單重，增加了耐火材料的現場應用成本。
08
淺談氧化鋁微粉、鋁酸鈣結合劑等產品的技術進步
開封市高達爐料有限公司高級工程師 張慧勇
冶金技術的進步要求不斷生產研發各種優質耐火材料，同時對各種耐火原料提出了更高的要求，本報告主要闡述了對α-Al2O3等幾種耐火原料的技術改進和性能提高。
1. 研究了礦化劑對α-Al2O3原晶形狀、脫鈉效果和轉相條件的影響，確認了幾種轉相劑，通過對這些轉相劑的確認和復配，獲得了理想的效果。同時為了獲得活性好、原晶尺寸小的活性α-Al2O3，根據用戶的使用情況采用微晶轉相技術和添加適量的氧化鎂材料來抑制晶粒長大，達到了預期效果。
2. 研究了不同Na2O含量、不同細度的氧化鋁微粉對80氧化鋁含量80%的鋁酸鈣結合劑的水化放熱的影響，基本掌握了根據不同要求，利用不同種類氧化鋁微粉來調整鋁酸鈣結合劑的凝結和硬化，而不是單一依靠外加劑。
3. 根據國內外先進研究成果，對電熔鋁酸鈣結合劑從化學成分、礦物成分、生產工藝進行調整，根據不同客戶的終端使用要求，開發出不同性能的結合劑以滿足不同使用要求。
4. 進行了六鋁酸鈣微粉原料的初期研發，制取的六鋁酸鈣微粉指標在耐堿、抗渣應用性能方面取得一些進展。
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消失模鑄造水基涂料的制備及性能研究
武漢科技大學教授 馬妍
消失模鑄造具有工藝簡單、精度高、成本低、效率高、污染小等諸多優點，作為一種新興的鑄造工藝，受到國內外廣泛關注。消失模鑄造涂料是影響消失模鑄造工藝的關鍵因素，涂料的性能直接影響了鑄件的質量。目前，消失模涂料正向著綠色環保及功能化方向發展，開發環境友好型水基涂料及低導熱絕熱涂料已成為重要的研究方向。本研究以石英粉和石墨為耐火骨料制備了環境友好型水基消失模涂料，探討了不同種類石墨原料、分散劑、懸浮劑等對消失模水基涂料懸浮性的影響，并分析了硅藻土作為耐火輔料引入后制得涂料的流變性及觸變性。結果表明，采用微觀形貌為片狀且粒度較小的超細石墨為耐火骨料制得涂料的懸浮性較好；采用硅酸鎂鋁作為懸浮劑可明顯提高涂料的穩定性；引入一定量的硅藻土作為耐火輔料后，涂料的懸浮性良好且具有較好的流變性和觸變性。
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水泥結合的礬土澆注料中減水劑與氧化鋁微粉的匹配性研究
武漢善達化工有限公司經理 黃凱
不定形耐火材料的快速發展是離不開減水劑的大力支持，然后過去我們都是從不同的行業去尋找相應的減水劑或者分散劑拿到耐火材料行業應用，行則用之，不行則棄之。這么多年來并沒有從耐火材料自身的特點和需求出發，來尋求特定的高效減水劑解決不定形耐火材料所面臨的問題。武漢善達是致力于高溫材料用有機外加劑的研發和應用，因此這篇報告的主要工作就是從有機高分子的結構設計出發研究了在中低檔的水泥結合礬土澆注料中不同形態的氧化鋁微粉和減水劑匹配性，探索了減水劑和不同形態的氧化鋁微粉對澆注料的施工性能的影響。
文章中先在水泥結合的礬土質澆注料中，分別采用無氧化鋁微粉、煅燒氧化鋁微粉和活性氧化鋁微粉三種狀態下不同減水劑對澆注料性能的影響；然后研究了不同雜質含量的氧化鋁微粉與不同減水劑對澆注料性能的影響。研究表面不同減水劑的分散作用機理還是會與不同的形態氧化鋁比表面積和氧化鈉含量有一定的關聯，會影響減水劑的分散效果。
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沸石對鋁酸鈣水泥水化和Al2O3-SiC-C澆注料性能影響研究
武漢科技大學博士 廖寧
水泥結合Al2O3-SiC-C澆注料由于其良好的施工性能、抗熱震性和抗氧化性而廣泛應用于高爐出鐵溝各部位。但是，由于氧化鈣的引入導致高溫抗渣侵蝕和力學性能的退化，水泥的引入量受到嚴格限制。如何在超低水泥的條件下充分發揮其作用，成為重點研究方向。研究認為，鋁酸鈣水泥的水化受多重因素影響，例如溫度、濕度、養護時間、減水劑、高比表面積外加劑等。其中引入高比表面積添加劑是調控水泥水化的最有效手段之一。
對于硅酸鹽水泥而言，研究發現引入鋁硅系具有沸石結構的礦物能夠誘導水泥的水化，并提高力學性能，但需要考慮對施工性能影響。對鋁酸鈣水泥而言，有研究者認為在特定溫度下沸石結構添加劑可以促進水泥水化，但具體作用機制并未揭示。為此，首先對比研究了不同養護溫度下純鋁酸鈣水泥及沸石復合鋁酸鈣水泥的水化過程，進而研究了沸石復合水泥結合Al2O3-SiC-C澆注料的性能。
結果表明：沸石引入能夠充分利用其高比表面積吸附水泥水化釋放的鈣離子和鋁羥基，從而為水化相提供更多的形核位點。對于純水泥而言，25℃時出現異常水化現象，引入沸石可避免該現象；沸石復合鋁酸鈣水泥隨著養護溫度升高，水化程度逐漸提高。將沸石復合水泥用于Al2O3-SiC-C澆注料中，在降低氧化鈣引入的條件下顯著改善脫模、高溫力學性能以及荷重軟化溫度。
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"雙碳"形勢要求下三種耐火材料在水泥窯中的應用
浙江錦誠新材料股份有限公司工程師 王立旺
耐堿澆注料主要用于窯爐內襯有堿侵蝕的部位，與堿蒸氣接觸時，在高溫條件下表面能形成一層致密的釉面層，可阻止侵蝕繼續加深，從而提高窯爐內襯的使用壽命。研究中以高壓電瓷、建筑陶瓷、衛生陶瓷三種不同原材料為主要原料制備耐堿澆注料，重點分析對比了三種耐堿澆注料的常溫性能以及耐堿性能。結果表明：在采用相同顆粒配比的條件下，采用體積密度較大的高壓電瓷料制備的澆注料的體積密度也較大。三種耐堿澆注料經110℃×24h處理后的試樣強度主要靠水泥水化相提供，600℃×3h處理后的試樣強度主要靠微粉形成的結合系統提供，1100℃×3h處理后的試樣強度主要靠燒結形成的陶瓷結合相提供。三種原材料中的釉料成分在高溫下形成的保護膜能夠提高澆注料的耐堿性，經過耐堿性對比，采用建筑陶瓷制備的澆注料耐堿性最好。
不定形耐火材料定形化，其制備工藝介于定形耐火材料和不定形耐火材料之間，性能方面兼具有定形和不定形的優點，是不定形耐火材料施工和應用技術進步的一個新方向。以莫來石碳化硅材質的低水泥澆注料為研究對象，試樣中的游離水和結晶水分別在不同溫度下揮發，在預制件中的結合水失去階段，必須對升溫制度進行嚴格控制。隨著熱處理溫度的升高，試樣常溫抗折強度、常溫耐壓強度先降低再升高，在處理溫度變化過程中試樣內始終伴隨著物相變化過程。根據水泥窯不同部位的使用條件，列舉幾種了在篦冷機、三次風管、三次風管閘板、窯頭罩等部位使用的產品性能指標。
噴涂料在使用過程中不需要支模，相當于把運輸、澆注或搗固合為一個工序，使用方便，作業效率高，具有廣泛的適應性。而且能夠在爐襯具有一定溫度條件下應用，使用方式簡便，在一定程度上實現了窯爐的在線維護修補，產品具有廣闊的市場應用發展前景。以干法噴涂料為例，列舉了幾種常用的噴涂料性能指標及其在水泥窯上的應用情況，并分析了其經濟性和節能效果。
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長壽高爐安全爐襯一體化技術的應用與實踐
河南華西耐火材料有限公司董事長 姜玉正
華西、美國TRE、北科大等聯合成立煉鐵高爐長壽一體化新技術國際聯盟，引進美國高爐長壽高新技術，在行業內率先提出塑性成型，反應增強的新工藝設計理念。利用金屬（Si/Al)的延展性實現塑性成型，利用高爐內的氮化及還原氣氛實現使用中原位合成高溫增強相（Si3N4/SiAlON), 與非氧化物基材形成完美的鑲嵌結構，同時實現優異的抗化學侵蝕性能，使用過程中具有自修復功能和良好的抗熱震性能。
華西科技集團與美國TRE、北科大等聯合研發出一種高爐爐缸整體澆注技術 ZL201610353176.4。能有效避免傳統磚縫及風口組合磚后填料層的影響，降低鐵口、風口竄煤氣的風險；杜絕爐腹上部及風口區煤氣、水蒸汽、堿金屬對下部碳磚及碳搗料的破壞。保護好爐缸部位的炭磚就是高爐長壽的基礎；優良的導熱性能，易掛渣，形成渣鐵保護層，有效保護內部的炭磚，減少爐缸區檢修灌漿次數，耐材使用壽命得以延長。