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"第十六屆全國不定形耐火材料學術會議"于2021年9月27日上午在浙江長興開元名都大酒店隆重開幕。來自全國耐火材料及上下游行業(yè)的科研院所、高校、生產企業(yè)等單位的400余名代表相約長興，齊聚一堂，共同見證了這一盛會。
耐火材料不定形化是耐火材料行業(yè)綠色發(fā)展的重要方向之一。9月27日下午，浙江自立新材料股份有限公司宋雅楠研發(fā)工程師、武漢科技大學鄢文教授、鄭州玉發(fā)磨料集團有限公司雒利賓技術副總、西安建筑科技大學丁冬海副教授分別做了精彩的主題報告。報告由寶鋼股份中央研究院甘菲芳首席擔任主持。
01
氧化鋁微粉對不定形耐火材料性能的影響研究
浙江自立新材料股份有限公司
宋雅楠研發(fā)工程師
隨著節(jié)能減排及冶煉潔凈鋼產品技術的發(fā)展，鋼鐵冶煉設備中使用的耐火材料向著高性能、長壽命方向發(fā)展，其中不定形耐火材料的占比也呈逐年增長趨勢。不定形耐火材料研發(fā)及應用的迅速增長，與微粉及結合體系的快速發(fā)展有著密切關聯(lián)。微粉作為基質中主要組分，會顯著影響不定形耐火材料使用性能。微粉在澆注料中能夠有效填充骨料和細粉間的空隙，進而降低加水量，減少材料排除水分后留下的氣孔，有利于提高材料的體積密度和降低顯氣孔率及孔徑尺寸，提高材料的力學性能。另一方面，微粉粒子表面能夠吸附分散劑形成水膜層起到潤滑作用，有助于改善材料的施工性能。
氧化鋁微粉根據活性高低可分為煅燒氧化鋁及活性氧化鋁，根據粒度分布可分為單峰、雙峰、多峰。根據不定形耐火材料使用特點的需要，選擇適合微粉可有效調控加水量、流變特性、燒結性等指標特性，進而獲得所需的氣孔率、孔結構、強度發(fā)展、熱膨脹、抗渣及抗熱震等高溫性能。本報告介紹氧化鋁微粉的指標特性，并探討不同氧化鋁微粉在不定形耐火材料中的使用特點，討論不同使用環(huán)境下的定制化研發(fā)，為不定形耐火材料的高性能及穩(wěn)定發(fā)展提供方案。
02
節(jié)能輕量化耐火澆注料的顯微結構與性能研究
武漢科技大學 鄢文教授
為實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標，鋼鐵、建材和石化等高溫工業(yè)低碳化發(fā)展勢在必行。耐火材料作為高溫工業(yè)窯爐的爐襯材料，是高溫工業(yè)節(jié)能減排、低碳發(fā)展的重要保障。耐火澆注料具有不需燒成、易施工和整體氣密性好等特點，是耐火材料的重要組成部分，但現(xiàn)有高溫窯爐工作層用耐火澆注料所用骨料致密，導熱系數高，導致窯爐熱量損失大、能耗高。
針對上述問題，鄢文教授提出了采用微孔多孔骨料替代致密骨料對耐火材料進行輕量化設計的技術思路，制備了輕量化莫來石-剛玉耐火澆注料和輕量化方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火澆注料，并探究了骨料氣孔率對輕量化耐火澆注料顯微結構和性能的影響，旨在降低加熱爐、中間包等工作層用耐火澆注料導熱系數，為高溫工業(yè)窯爐節(jié)能降耗提供新的途徑。總體而言，采用微孔多孔骨料替代致密骨料對耐火澆注料進行輕量化設計是可行的，骨料/基質界面形成更好的界面結合，避免了骨料多孔化后力學性能下降的缺陷，從而在降低導熱系數的同時提高力學性能。
03
準原晶氧化鋁微粉及其對剛玉澆注料性能的影響
鄭州玉發(fā)磨料集團有限公司 雒利賓技術副總
活性氧化鋁微粉具有晶型穩(wěn)定、純度高、活性大和粒度細等特點，被廣泛應用于耐火材料和陶瓷領域。氧化鋁微粉作為耐火澆注料組成中不可缺少的部分，可以提高澆注料的高溫結合強度和抗侵蝕性能。然而，生產原料和工藝的差異導致不同廠家生產的氧化鋁微粉的雜質含量、粒度分布和晶粒尺寸等指標存在不穩(wěn)定性，從而影響澆注料的結構和性能。
雒利賓技術副總以鄭州玉發(fā)精瓷科技有限公司開發(fā)的準原晶氧化鋁微粉作為研究對象，同時選擇兩種商品氧化鋁微粉作為對比樣品，系統(tǒng)研究了準原晶氧化鋁微粉的特性，以及準原晶氧化鋁微粉對剛玉澆注料致密度、力學性能和顯微結構的影響。結果發(fā)現(xiàn)：
1）與商品氧化鋁微粉A1和A2相比，準原晶氧化鋁微粉CA5G顆粒均為圓潤的球狀或橢球形，尺寸分布均勻，粒度較�。╠90=2.91 μm），且顆粒幾乎都是單晶氧化鋁晶粒，比表面積和松裝密度分別為4.34 m2·g-1和0.98 g·cm-3。
2）隨著剛玉澆注料中準原晶氧化鋁微粉CA5G含量的增加（1wt%~6wt%），剛玉澆注料的流動值、常溫抗折強度和耐壓強度（25、110和1600 ℃）均呈現(xiàn)增長趨勢。
04
羧酸鎂結合鋁鎂質耐火澆注料抗熱震性能研究
西安建筑科技大學 丁冬海副教授
Al2O3-MgO澆注料由于具有優(yōu)異的抗侵蝕性和抗熱震性而被廣泛用于鋼包內襯。水泥結合澆注料由于具有良好的常溫性能在過去幾十年得到廣泛的應用，但水泥結合劑中CaO在高溫下與基質中的Al2O3、SiO2反應生成低熔點相的使材料的高溫強度降低及抗侵蝕性變差，造成其應用范圍受到限制。為了開發(fā)可替代水泥的結合劑，探索了羧酸鎂作為鋁鎂質澆注料結合劑的可能性，并研究了硼酸、亞微米氧化鋁添加劑對羧酸鎂結合澆注料（HMCC）力學性能與抗熱震性能的影響。結果表明：
1）硼酸可改善HMCC結合澆注料的力學性能，添加2%（w）硼酸時，其常溫力學性能由6 MPa提高至12 MPa，在400 ℃的高溫抗折強度由0.8 MPa提高至7.8 MPa，高于傳統(tǒng)鋁酸鈣水泥結合澆注料（CACC）的，原因是硼酸與羧酸鎂反應生成羧酸鎂硼酸酯，提高了羧酸鎂的分解溫度，羧酸鎂硼酸酯原位分解生成的碳化硼，在較低溫度下加速其致密化，從而提高中溫力學性能。
2）亞微米氧化鋁可增強HMCC的抗熱震性能，加入亞微米氧化鋁后，原位尖晶石顆粒尺寸由約2 μm降低到約0.8 μm，亞微米氧化鋁含量增加到2.0%（w），熱震后HMCC澆注料的殘余強度保持率由37.5%提高到50.0%，第五抗熱應力破壞因子由3.1 m提高到7.2 m，含亞微米氧化鋁的澆注料在熱震后的微裂紋數量比不含亞微米氧化鋁的澆注料的多，但是裂紋長度變短。