六铝酸钙材料的结构改性与制备
2021-05-07康俊一王恩会何志军侯新梅
康俊一,王恩会,何志军,侯新梅,
(1.北京科技大学 钢铁共性协同创新中心,北京 100083;2.辽宁科技大学 材料与冶金学院,辽宁 鞍山 114051)
高品质钢对保障国家重大工程建设、提升装备制造水平、促进节能减排和相关应用领域技术升级具有重要意义,成为钢铁行业的重点发展对象。近年来,为提高钢材品质和提升冶炼效率,炉外精炼和合金化工艺在炼钢过程中所占比重越来越大,这对钢包用耐火材料的性能要求也逐渐提高。因此,改进已有材料性能或研发新型的高性能材料成为主要方向之一。
六铝酸钙(CaAl12O19或CaO·6Al2O3,简称CA6)是CaO-Al2O3二元系中Al2O3含量最高的化合物,属于Al2O3含量超过90%的高铝材料。CA6具有高熔点(1 875℃)[1]、高理论密度(3.79 g/cm3)[2-3]、低热膨胀系数(8.0×10-6℃-1)[4-5]等多种优异的高温性能;可以与热膨胀系数相近的Al2O3以任意比例混合使用,主要结晶区域较宽决定了其在多种多元体系中具有较低的溶解性[6];在含Fe熔渣中不容易被溶解,在还原性气氛、碱性环境中具有良好的化学稳定性[7-8]。基于这些优异特性,CA6材料早在上世纪90年代就被用作增韧材料被广泛研究,目前在冶金等高温行业也扮演着重要的角色。然而,CA6独特的片状生长结构使其难以实现致密化,在很大程度上限制了该材料的服役寿命和使用效果。本文重点介绍CA6材料结构改性的研究进展,为CA6材料的性能提升和应用拓展提供新的思路和参考。
1 CA 6材料在高温领域的应用
在炼钢工业中,SLA-92轻质耐火砖采用高纯微孔CA6轻骨料制成。已有研究表明[9],常用的ASRM30标准轻质耐火砖在使用一年半之后,剥落现象较为严重,而SLA-92相比于前者的抗热震性与隔热性均有大幅提高,使用寿命达到三年以上。……
