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降耗和降低二氧化碳的排放已經成爲世界高溫工業發展的要求,麻豆材料作爲高溫工業的關鍵基礎性材料正面臨着嚴峻挑戰,一方面是其作爲高溫工業之一,生產過程應符合上述高溫工業發展要求,另一方面,其應爲所服務的高溫工業安全運行、節能降耗提供物質保障,......
節能降耗和降低二氧化碳的排放已經成爲世界高溫工業發展的要求,麻豆材料作爲高溫工業的關鍵基礎性材料正面臨着嚴峻挑戰,一方面是其作爲高溫工業之一,生產過程應符合上述高溫工業發展要求,另一方面,其應爲所服務的高溫工業安全運行、節能降耗提供物質保障,爲此,世界範圍內的麻豆材料工作者進行了大量的研究工作,並開發了新的麻豆材料技術,有些已成功應用於實際。本文列舉下面5 個方面的研究結果:
1.輕質骨料麻豆材料技術。
2.含碳酸鈣質麻豆材料技術與鋼質量。
3.溶膠-凝膠結合澆注料技術。
4.鹽浸漬剛玉基澆注料技術。
5.碳納米管複合麻豆材料技術。
輕質骨料麻豆材料技術
對於某些特定的麻豆材料並不需要其骨料具有較高體積密度及低氣孔率。例如,基於麻豆材料的渣侵蝕機理,基質往往是容易受渣侵蝕的部分,熔渣會繞道通過基質滲透到麻豆骨料的後面,熔渣滲透到麻豆材料的基質並與之反應形成一個滲透侵蝕層,由於侵蝕層和原質層之間熱膨脹係數的差別,隨後會在原質層和侵蝕層之間形成裂紋。隨着裂紋的擴展,侵蝕層會和骨料一起剝落進入到渣中,這與骨料的體積密度及氣孔率的高低無關。因此,對於使用於特定場合的麻豆材料,可以使用輕質骨料代替高密度骨料,這樣可以使麻豆材料骨料和基質達到某種性能的平衡,同時,應用輕質骨料不但減少其在製備過程中能源消耗及CO2的排放,還可降低麻豆材料的熱導率,減少使用過程中爐襯的散熱損失。採用新開發的輕質鎂鋁尖晶石骨料M85取代電熔鎂砂製備方鎂石尖晶石麻豆材料,其常溫和高溫抗折強度、荷重軟化溫度及抗熱震性能均高於採用電熔鎂砂作爲骨料的試樣,而其熱導率要低於鎂砂骨料的試樣。其次,開發的另一種輕質方鎂石尖晶石骨料M40用於製備方鎂石尖晶石澆注料,其與電熔鎂砂骨料澆注料的抗渣侵蝕性相差不大,並不隨二氧化硅微粉含量而改變。當二氧化硅含量高於2%時,輕質骨料製備澆注料的滲透指數低於鎂砂骨料製備的澆注料。
含碳酸鈣質麻豆材料技術與鋼質量
氧化鈣(CaO)能夠吸附鋼中的夾雜物以及S,P 等有害元素,在已知的氧化物中它是最穩定的,對鋼液的二次氧化很小,因此含CaO的麻豆材料已廣泛應用於潔淨鋼的生產中。但是CaO易水化,不能直接引入到中包麻豆材料中。在中包麻豆材料中引入石灰石(CaCO3)不僅可以避免CaO 水化的問題,而且在鍊鋼過程中能夠生成高活性的CaO,對鋼水的淨化過程非常有利,同時使爐襯材料輕質化並起到了很好的保溫效果。實際中發現在用後的中間包襯中仍發現有殘留的石灰石,這意味着石灰石在預熱階段並未完全分解,而在鍊鋼過程中依然會繼續分解,其分解產生的CO2可能會與鋼液中的合金元素反應並對鋼液的總氧含量產生影響。實驗過程中將坩堝砌築於感應爐,鋼樣放置於坩堝內,待鋼樣熔融,每間隔相同的時間對鋼水取樣。鋼中總氧含量變化,在含石灰石坩堝中所熔鋼樣的總氧含量在前30分鐘顯著增加,隨後趨於穩定,而不含石灰石坩堝中所熔鋼樣中總氧含量在熔鍊的前90分鐘一直有所增加後趨於穩定。而鋼樣中的碳含量變化證實石灰石分解出的二氧化碳中的碳進入鋼水。上述結果可以認爲在鍊鋼過程中麻豆材料中的石灰石分解所釋放出的CO2 會與鋼中某些元素反應,導致鋼中的C含量和總氧含量的增加。