7月13日上午第十八屆全國耐火材料青年學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)的主題報(bào)告分別由中鋼洛耐科技股份有限公司耿可明副總和武漢科技大學(xué)員文杰教授主持。
貴州華鑫新材料有限公司單峙霖總經(jīng)理、中鋼集團(tuán)洛陽耐火材料研究院有限公司陳盧高工、Imerys-凱諾斯（中國)鋁酸鹽技術(shù)有限公司郜劍英技術(shù)總監(jiān)、武漢科技大學(xué)王景然副教授、蘇州盛曼特新材料有限公司/寶武裝備智能科技有限公司張舉博士、武漢科技大學(xué)黃仲副教授、武漢科技大學(xué)劉正龍博士、江蘇晶鑫新材料股份有限公司呂戌生高工、中鋼集團(tuán)洛陽耐火材料研究院有限公司聞彪高工、北京金隅通達(dá)耐火技術(shù)有限公司池朋工程師和中鋼集團(tuán)洛陽耐火材料研究院有限公司顧強(qiáng)分別做了精彩的主題報(bào)告。
耿可明副總主持報(bào)告
員文杰教授主持報(bào)告
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高致密莫來石的性能及其在鋰電池匣缽中的應(yīng)用
單峙霖
貴州華鑫新材料有限公司
莫來石作為一種在高溫服役條件下具備較高的強(qiáng)度、較低熱膨脹系數(shù)以及較低的導(dǎo)熱率的耐火原料而可被廣泛地運(yùn)用于建材、鋼鐵、有色、新能源電池等領(lǐng)域。在新能源電池領(lǐng)域中，由于在服役過程中溫度會(huì)發(fā)生急劇變化、陽極材料的高侵蝕性等因素，使得對(duì)匣缽的品質(zhì)提出了更高的要求，因此對(duì)耐火原料的質(zhì)量的要求也進(jìn)一步提高。
本報(bào)告中生產(chǎn)的高致密度莫來石具有體積密度高、氣孔率低、莫來石相高、柱狀晶體發(fā)育較好的特點(diǎn)，使得其高溫性能得到進(jìn)一步改善。高致密度莫來石在匣缽中的引入能夠有效提高匣缽的使用壽命，有效緩解服役過程中匣缽內(nèi)部的應(yīng)力集中現(xiàn)象，同時(shí)高致密度的莫來石也能夠進(jìn)一步加強(qiáng)抗陽極材料侵蝕性，減緩侵蝕反應(yīng)的發(fā)生。對(duì)比不同品質(zhì)的莫來石制成匣缽的使用壽命，常規(guī)莫來石制得的匣缽在二元鈷酸鋰的燒成過程中的使用壽命為15次，高致密莫來石制得的匣缽在鈷酸鋰的服役條件下使用壽命為18次。
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不同類型復(fù)合結(jié)構(gòu)透氣磚在300噸鋼包的應(yīng)用研究
陳盧
中鋼集團(tuán)洛陽耐火材料研究院有限公司
本報(bào)告介紹了復(fù)合結(jié)構(gòu)透氣磚的性能特點(diǎn)，對(duì)比了芯板型、彌散型兩種復(fù)合結(jié)構(gòu)透氣磚在300噸鋼包的應(yīng)用效果。中鋼洛耐院生產(chǎn)的芯板型、彌散型復(fù)合結(jié)構(gòu)透氣磚，以及日本某知名廠家生產(chǎn)的彌散型復(fù)合結(jié)構(gòu)透氣磚均能滿足鋼廠使用壽命和吹通率，芯板型透氣磚平均每爐燒氧時(shí)間，略長于彌散型透氣磚。通過剖析用后殘磚，研究了不同廠家彌散磚制備工藝、微觀結(jié)構(gòu)與服役性能之間的相關(guān)性：洛耐院生產(chǎn)的彌散磚優(yōu)選等粒徑非球形板狀剛玉和白剛玉顆粒（≥80%），添加少量Al2O3微粉和Cr2O3微粉等，高溫?zé)珊蠓乔蛐伟鍫顒傆窈桶讋傆耦w粒之間相互咬合，形成三維立體網(wǎng)絡(luò)骨架，高溫強(qiáng)度高，抗沖刷磨損性優(yōu)異，兼具優(yōu)良的熱震穩(wěn)定性和抗鋼渣侵蝕性；日本某廠生產(chǎn)的彌散磚采用等粒徑球形板狀剛玉顆粒，可實(shí)現(xiàn)最大顆粒基質(zhì)比，頸部厚度較薄，因基質(zhì)量小，抗侵蝕性能佳，且氣孔孔徑分布范圍較窄，避免大氣孔滲鋼堵塞氣道。
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鎂盾的應(yīng)用實(shí)踐、理論探索與研究方向
郜劍英
Imerys-凱諾斯（中國)鋁酸鹽技術(shù)有限公司
鎂盾是一種Al2O3-MgO-CaO系合成材料，主要由鎂鋁尖晶石（72%）和鋁酸鈣相（28%）組成，顯微結(jié)構(gòu)特征表現(xiàn)為微孔多孔、微晶尖晶石和鋁酸鈣相彌散分布。自2018年在市場(chǎng)上推廣以來，已經(jīng)在含碳材料和不定形耐火材料中得到了廣泛而成功的應(yīng)用。
在用后產(chǎn)品的大量顯微結(jié)構(gòu)研究、理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究的基礎(chǔ)上，研究人員提出了鎂盾分別在含碳材料和無碳體系中的工作機(jī)理。在含碳材料中，鎂盾的主要工作機(jī)理為：（1）在原磚層，鎂盾吸附SiO2形成尖晶石和高粘度液相復(fù)合結(jié)構(gòu)，使得顆粒具備了一定程度的"塑性"，從而可以緩減鎂碳磚內(nèi)部應(yīng)力；（2）在脫碳層，液相粘度降低，在毛細(xì)管里作用下滲入基質(zhì)，起到封閉氣孔、阻塞氧擴(kuò)散通道、阻止深入氧化的作用；（3）在與熔渣接觸面，微晶尖晶石迅速溶解，提高了熔渣粘度，在熱面形成保護(hù)層。在無碳剛玉-尖晶石（或鎂砂）澆注料和預(yù)制塊中，鎂盾的主要工作機(jī)理為：（1）通過鎂盾顆粒本身向澆注料中引入尺度可控的微孔；（2）同在含碳材料中一樣，鎂盾顆粒吸附SiO2使得顆粒具備了一定的"塑性"；（3）與基質(zhì)中的氧化鋁反應(yīng)生成環(huán)繞鎂盾顆粒的六鋁酸鈣環(huán)帶，這些都會(huì)起到緩減應(yīng)力集中、鈍化裂紋擴(kuò)展的作用，從而改善了抗熱震性能和抗剝落能力。另外，微晶尖晶石的引入會(huì)起到改善抗渣滲透和侵蝕的能力。
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鎂鋁尖晶石微粉性能及其在澆注料中應(yīng)用研究
王景然
武漢科技大學(xué)
隨著潔凈鋼和優(yōu)質(zhì)鋼的需求不斷增加，爐外精煉技術(shù)迅速發(fā)展，爐外精煉工藝得到更多關(guān)注。爐外精煉工藝能否可靠和安全地運(yùn)行，具有優(yōu)良性能的鋼包澆注料發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。剛玉-尖晶石澆注料具有良好的抗侵蝕性能，廣泛應(yīng)用于鋼包中。新型優(yōu)質(zhì)剛玉-尖晶石澆注料除了具有一般澆注料所具有的整體性好、抗剝落等優(yōu)點(diǎn)外，還具有熱震穩(wěn)定性好，抗侵蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)。90MA缺陷尖晶石微粉具有優(yōu)異的反應(yīng)活性和良好的抗侵蝕性能。90MA微粉中的細(xì)晶粒富鋁尖晶石對(duì)FeO、MnO等有較大的固溶度并形成尖晶石固溶體，產(chǎn)生體積膨脹，在界面處形成致密層；與渣中的CaO形成高熔點(diǎn)物相CA6；引起界面處熔渣成分變化，熔渣中SiO2相對(duì)含量增加，黏度增加；有效延緩及阻止熔渣對(duì)澆注料的侵蝕及滲透。隨著90MA微粉用量的增加，澆注料的抗渣滲透能力增強(qiáng)，抗高堿度渣滲透的能力提高。
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氧化鋁微粉在澆注料體系中應(yīng)用細(xì)分化探索研究
張舉
蘇州盛曼特新材料有限公司
寶武裝備智能科技有限公司
針對(duì)不同澆注料工業(yè)應(yīng)用性能需求的不同，緊密結(jié)合其工業(yè)應(yīng)用關(guān)鍵性能參數(shù)，報(bào)告研究了不同氧化鋁微粉與澆注料體積穩(wěn)定性、抗熱震性、抗沖刷性能、抗熔損性能以及抗侵蝕性能的影響，結(jié)果表明：氧化鋁微粉的原晶尺寸、粒度分布、堆積設(shè)計(jì)等可明顯地影響澆注料的體積穩(wěn)定性與燒結(jié)狀態(tài)，進(jìn)而影響澆注料抗沖刷、抗侵蝕、抗熔損、抗熱震性能。因此，針對(duì)澆注料工業(yè)應(yīng)用性能的不同需要，合理將氧化鋁微粉在不同澆注料體系中進(jìn)行細(xì)分化應(yīng)用至關(guān)重要。
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堿性耐火材料超疏水表/界面的構(gòu)筑及其抗水化性能研究
黃仲
武漢科技大學(xué)
堿性耐火材料不但耐火度高、抗堿性渣和高鐵渣侵蝕性強(qiáng)，而且一定程度上具有凈化鋼液的能力，對(duì)高品質(zhì)鋼冶煉有著重要的意義；但該材料易水化的特性極大地限制了其應(yīng)用前景。鑒于此，在材料表界面學(xué)及表面配位化學(xué)的指導(dǎo)下，本報(bào)告提出"構(gòu)筑超疏水表/界面來解決耐火材料易水化問題"的新思路。通過表面微納米結(jié)構(gòu)調(diào)控和疏水基團(tuán)修飾實(shí)現(xiàn)堿性耐火材料表/界面的超疏水改性，實(shí)現(xiàn)其抗水化性能和高溫服役性能的協(xié)同優(yōu)化。改性前堿性耐火材料（如輕燒MgO、鎂鈣砂及鎂鈣磚等）均表現(xiàn)為超親水性，而改性后其水接觸角均大于150°，表現(xiàn)出超疏水性質(zhì)。抗水化測(cè)試結(jié)果表明堿性耐火材料的超疏水表/界面可大幅度提高其抗水化性能。其原因可歸因于：1）超疏水層的疏水基團(tuán)可抑制耐火材料的本征吸濕（或回潮）能力；2）超疏水表/界面可抑制空氣中水汽向耐火材料內(nèi)部的擴(kuò)散。
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熔鹽改性制備C@SiC及其對(duì)Al2O3-SiC-C澆注料性能的影響
劉正龍
武漢科技大學(xué)
Al2O3-SiC-C質(zhì)澆注料因具有抗?fàn)t渣侵蝕滲透性好、抗熱震性優(yōu)等性能被廣泛應(yīng)用于高爐出鐵溝系統(tǒng)。但隨著大中型高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展，出鐵溝系統(tǒng)面臨鐵水溫度提高、出鐵通量大、流速增加等更為惡劣的服役工況。目前Al2O3-SiC-C質(zhì)澆注料主要采用的碳原料包括球狀瀝青及改質(zhì)瀝青、炭黑、鱗片石墨以及納米碳等，其中球狀瀝青因高溫分解產(chǎn)生有害物質(zhì)的同時(shí)在材料內(nèi)部殘留孔隙造成服役性能惡化，炭黑不易分散、納米碳成本高無法滿足生產(chǎn)需求。針對(duì)以上問題，為確保碳原料在高溫服役環(huán)境下有效發(fā)揮其特性并改善材料的抗沖刷侵蝕性能，本報(bào)告以石墨為基體材料，通過構(gòu)建熔鹽液相環(huán)境促進(jìn)反應(yīng)物溶解快速傳質(zhì)的同時(shí)熔鹽介質(zhì)貫穿于石墨表面促進(jìn)了低維納米SiC晶須的原位生成，形成的均勻涂層有效提升石墨的水潤濕性、抗氧化性以及表面結(jié)合性。結(jié)合SiC改性石墨與Al2O3-SiC-C澆注料優(yōu)異的相容性，獲得了具有優(yōu)異力學(xué)性能、抗氧化性能及抗渣侵蝕性能的低碳鐵溝澆注料。通過表面改性等功能化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鐵溝澆注料高溫性能與抗沖刷侵蝕性能最優(yōu)化調(diào)控，有效解決了大型高爐高通量鐵水沖刷下澆注料沖刷氧化剝落及熱震損毀問題，推動(dòng)含碳澆注料長壽化發(fā)展。
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分散劑對(duì)豎窯內(nèi)襯性能的影響研究
呂戌生
江蘇晶鑫新材料股份有限公司
報(bào)告介紹了高溫豎窯作為燒結(jié)剛玉生產(chǎn)的主要熱工設(shè)備，其內(nèi)襯材料的性能直接決定了豎窯的壽命、剛玉的品質(zhì)和產(chǎn)量。報(bào)告從豎窯內(nèi)襯材料各區(qū)域的特點(diǎn)出發(fā)，研究了減水劑對(duì)剛玉尖晶石澆注料性能的影響。
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氮化物結(jié)合碳化硅陶瓷升液管的研制
聞彪
中鋼集團(tuán)洛陽耐火材料研究院有限公司
報(bào)告以碳化硅、單質(zhì)硅粉為主要原料，二氧化硅微粉、氧化鋁微粉為添加劑，采用等靜壓成型工藝，制備了氮化物結(jié)合碳化硅材質(zhì)陶瓷升液管。研究了成型壓力、顆粒級(jí)配和添加劑對(duì)氮化物結(jié)合碳化硅材料使用性能的影響，并采用優(yōu)化后的氮化物結(jié)合碳化硅材料與石英管復(fù)合為升液管產(chǎn)品，取得良好的測(cè)試效果。
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特種高耐磨磚工藝及性能研究
池朋
北京金隅通達(dá)耐火技術(shù)有限公司
報(bào)告介紹了一種特種高耐磨磚，以剛玉、碳化硅、金屬硅等作為主要原料制備而成。通過對(duì)特種高耐磨磚微觀結(jié)構(gòu)、物相組成分析基礎(chǔ)上，與市場(chǎng)窯口磚在理化指標(biāo)，抗堿侵蝕對(duì)比試驗(yàn)，水泥窯使用效果等分析材料的綜合性能。結(jié)果表明：通過采用高純?cè)象w系，強(qiáng)化基質(zhì)，塑性相增韌等舉措改進(jìn)后，使特種高耐磨磚具有低氣孔率，高荷重軟化溫度，高耐磨，高抗侵蝕等綜合優(yōu)點(diǎn)。特種高耐磨磚可適用水泥窯窯口苛刻工藝環(huán)境，具有良好的使用性能和使用壽命。
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高品質(zhì)鋼連鑄水口渣線侵蝕機(jī)理與調(diào)控分析
顧強(qiáng)
中鋼集團(tuán)洛陽耐火材料研究院有限公司
針對(duì)目前連鑄浸入式水口渣線部位耐材的侵蝕造成水口服役失效與連鑄生產(chǎn)效率無法提升的難題，詳細(xì)分析了水口渣線耐材侵蝕的原因與機(jī)理。同時(shí)，在目前常規(guī)的解決方法只能部分緩解水口渣線耐材侵蝕的背景下，提出了利用外加電場(chǎng)進(jìn)行定向電化學(xué)反應(yīng)調(diào)控的方法，期望其成為一種可從根本上解決水口渣線侵蝕的新手段。
