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埋炭气氛下碳热、铝热、硅热还原TiO2反应的热力学分析

陈希来 , 李远兵 , 谭俊峰 , 李亚伟 , 赵雷 , 雷中兴 , 金胜利

硅酸盐通报 doi:10.3969/j.issn.1001-1625.2007.01.036

通过热力学计算,探讨了埋炭气氛下碳热、铝热和硅热还原TiO2生成Ti(C,N)的可能性、生成途径、生成产物的相对稳定性以及对3种还原反应进行了对比.结果表明:埋炭气氛下,3种还原反应均可发生且生成的钛的非氧化物是以Ti(C,N)形式存在;在铝热和硅热反应中,不稳定的中间产物AlN和Al4C3会转为稳定的刚玉相,而Si3N4则转化为稳定的碳化硅或方石英;通过比较发现,碳热还原TiO2法是制备钛的非氧化物陶瓷最经济有效的方法.

关键词: 碳热法 , 铝热法 , 硅热法 , 热力学 , 埋炭气氛

焙烧炭砖孔结构和热导率与硅粉加入量的关系

李亚伟 , 陈希来 , 李远兵 , 金胜利 , 葛山 , 赵雷 , 李淑静

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2008.06.001

以电煅无烟煤(5~3、3~1、≤1及≤0.088 mm,w(固定碳)=95.17%,w(挥发分)=0.37%,w(灰分)=4.14%)、鳞片石墨(≤0.147和≤0.074 mm,w(固定碳)=96.5%)、棕刚玉粉(≤0.074 mm,w(Al2O3>)=93.5%,w(TiO2)=2.3%)和硅粉(≤0.043 mm,w(Si)=96.37%)为原料,固定骨料与细粉的质量比为60∶40,细粉中硅粉和电煅无烟煤细粉总量固定为14%(质量分数),改变硅粉加入量(质量分数)分别为3%、5%、8%、10%、14%,以液态热塑性酚醛树脂为结合剂,乌洛托品作固化剂制成炭砖,于1 400℃3 h埋炭焙烧,借助于X射线衍射仪、压汞仪、激光导热仪、扫描电子显微镜和能谱分析仪等测试手段,研究了不同硅粉加入量的焙烧炭砖的孔结构及热导率.结果表明:因炭砖焙烧过程单质硅原位反应形成β-SiC、Si2N2O和石英等陶瓷相,填充、阻隔或封闭了气孔,故硅粉加入量控制着试样内部的气孔分布、平均孔径和孔径<1 μm气孔的孔容积率;受材料组成和孔结构变化影响,炭砖的热导率也发生相应变化;随硅粉加入量增加,试样中孔径分布范围由宽变窄,平均孔径逐渐减小,<1 μm孔的容积率增加,气孔呈微孔化趋势;当试样中硅粉加入量超过8%时,气孔的平均孔径<0.3 μm,<1 μm孔容积率超过70%,试样的热导率急剧下降.

关键词: 炭砖 , 硅粉 , 孔结构 , 热导率

RH炉浸渍管用镁铬砖的损毁行为分析

陈希来 , 李亚伟 , 徐国涛 , 薛改凤 , 邹龙 , 刘黎

硅酸盐通报

利用化学分析、X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜及压汞仪等方法对武钢RH精炼炉浸渍管用后镁铬残砖进行了分析,旨在找出镁铬砖的损毁行为.结果表明:残砖粘渣且存有裂纹.残砖渗透、侵蚀层主要有低熔点的钙铝黄长石和铁及其氧化物;在渗透、侵蚀层与原砖层之间存在由FeO和镁铝尖晶石组成的约40 μm厚的致密过度层.镁铬砖的损毁主要包括2部分,前期主要是砖体气孔率高、气孔直径大造成的熔渣及钢水渗透,后期是渗透的熔渣及钢水加剧砖体的溶蚀及热剥落;因此改善镁铬砖的气孔特性将会成为减缓其损毁的重要途径.

关键词: 镁铬砖 , RH炉浸渍管 , 损毁 , 渗透

碳热还原氮化制备Ti(C,N)技术的现状与发展

李远兵 , 陈希来 , 金广湘 , 李亚伟

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2007.01.017

简单概述了Ti(C,N)的结构、性质、应用及其制备方法,并从热力学和动力学方面对碳热还原氮化制备Ti(C,N)技术进行了论述,分析了其制备过程中的工艺因素(如C/Ti摩尔比,原料种类及粒度大小,原料混合方式,气体流速,燃烧温度,添加剂等)的影响,同时还对碳热还原氮化制备Ti(C,N)技术的发展方向进行了展望.

关键词: 碳热还原氮化法 , Ti(C,N) , 热力学 , 动力学 , 工艺因素

NaBr-KCl和不同炭源对合成Ti(C,N)粉末的影响

陈希来 , 李远兵 , 李亚伟 , 雷中兴

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2007.06.004

采用质量分数76.9%的钛白粉分别和23.1%的炭黑、石墨或活性炭,或者40%的钛白粉和60%的淀粉为原料, 10%NaBr-KCl为添加剂,试样经干法成型后,在埋炭条件下分别于1 300 ℃、1 400 ℃保温3 h处理,利用XRD、SEM、EPMA分析了合成粉末的物相组成和微观形貌,研究了在埋炭条件下不同炭源及NaBr-KCl的存在与否对碳热还原法合成Ti(C,N)的影响.结果表明:分别以石墨、炭黑、活性炭或淀粉作为炭源均可合成Ti(C,N);外加剂NaBr-KCl的存在对以淀粉和炭黑为炭源的反应促进作用较大.在NaBr-KCl存在条件下,以炭黑为炭源经1 300 ℃ 3 h合成的Ti(C,N)晶粒大小为5~8 μm;而分别以石墨、活性炭或淀粉作为炭源经1 400 ℃ 3 h合成的Ti(C,N)晶粒大小为1~3 μm.

关键词: Ti(C,N) , NaBr-KCl熔盐 , 炭源 , 碳热还原法

浸溶胶对RH炉用镁铬砖气孔特性的影响研究

陈希来 , 邹龙 , 曹锟 , 宋仪杰 , 李亚伟 , 徐国涛

材料导报

研究了浸铝溶胶、锆溶胶镁铬砖的气孔特性变化及对抗渣性能的影响.结果表明:浸溶胶后镁铬砖的气孔率减小、气孔孔径分布变好,确定合适的溶胶浸渍次数为3~4次;浸溶胶会提高镁铬砖的抗渣性能,铝溶胶更能提高材料的抗渣渗透性而锆溶胶则更能改善材料的抗渣侵蚀性.

关键词: 镁铬砖 , 气孔特性 , 抗渣性 , 氧化铝溶胶 , 氧化锆溶胶

添加红柱石对高炉炭砖孔径分布与热导率影响

陈希来 , 李亚伟 , 桑绍柏 , 李远兵 , 赵雷 , 李淑静

钢铁研究学报

采用X射线衍射仪、压汞仪、激光导热仪、扫描电子显微镜和能谱分析仪等测试手段,研究了不同红柱石加入量的焙烧炭砖的孔径分布及热导率;并借助灰色关联理论分析了气孔孔径区间与炭砖热导率的相关性.结果表明:炭砖的气孔孔径分布受红柱石的分解和SiC生成量共同影响.其提高微孔化的机理是:引入的红柱石在1300℃开始原位分解可提高微孔化,同时红柱石有利于SiC晶须数量增多,促进了炭砖的微孔化.炭砖的热导率受气孔孔径分布影响,试验中<0.1μm的气孔孔径区间与炭砖热导率的灰色关联度最大,即影响最大.

关键词: 炭砖 , 红柱石 , 孔径分布 , 热导率 , 灰色关联度

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