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CaB_6和B_4C添加对MgO-CaO-C耐火材料抗氧化性影响的研究

作　者: 宋玉龙
导　师: 陈敏
学　校: 东北大学
专　业: 钢铁冶金
关键词: 耐火材料 MgO-CaO-C CaB6 B4C 抗氧化性
分类号: TQ175.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

由于CaO具有熔点高,热力学稳定性好及良好的净化钢液效果,MgO-CaO-C系耐火材料是适于洁净钢生产的重要耐火材料品种之一。但作为碳复合耐火材料,碳的氧化是影响其使用寿命的关键问题之一,如何既能提高耐火材料的抗氧化性,又能保持良好的高温性能是这个体系耐火材料中的一个重要研究课题。本文研究了B4C和CaB6抗氧化添加剂对MgO-CaO-C系耐火材料抗氧化性的影响。通过考察这两种抗氧化添加剂在高温条件下的热力学行为及其对耐火材料显微结构的影响规律,研究了这两种添加剂对改善耐火材料抗氧化性的效果及其作用机理,并得出如下结论。(1)在大气条件下加热时,MgO-CaO-C耐火材料中的CaB6在700°C开始氧化,其氧化产物B2O3和CaB4O7进一步与CaO和MgO反应生成Ca3B2O6和Mg3B2O6。其中,CaB6与其氧化物的共存温度范围在1762°C以下。(2)B4C的氧化开始温度为600°C,氧化产物B2O3进一步与CaO和MgO反应生成Ca3B2O6和Mg3B2O6。其中,B4C与其氧化物共存的温度范围在1565°C以下。(3)添加CaB6与B4C时,主要通过两方面提高耐火材料的抗氧化性。在热力学方面,通过其与氧的亲和力大于碳氧亲和力而优先氧化而抑制耐火材料中碳的氧化；在动力学方面,通过生成低熔点液相Ca3B2O6和Mg3B2O6阻塞材料的气孔以及通过蒸发凝聚机理在耐火材料的表层形成致密氧化层而阻止环境中的氧份向耐火材料中扩散而实现防止碳氧化的目的。(4)当单独添加CaB6或B4C,其合理的添加量分别在4%左右。由于B4C中B含量较高,在实验条件下表现出较好的抗氧化效果。当采用复合添加时,其添加效果介于分别添加时的效果中间。(5)鉴于B4C较高的B含量及较低的氧化开始温度和CaB6较高的氧化开始温度及氧化终了温度,耐火材料在高温条件下使用时,两种抗氧化剂的复合添加,将获得比较理想的添加效果。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-13
  1.1 前言  10
  1.2 本研究的目的及意义  10-12
  1.3 本研究的主要内容  12-13
第二章文献综述  13-29
  2.1 镁钙系耐火材料简介  13-23
    2.1.1 MgO-CaO耐火材料的优点  14-18
    2.1.2 MgO-CaO材料的防水化  18-20
    2.1.3 碳复合耐火材料及MgO-CaO-C耐火材料  20-23
  2.2 含碳耐火材料的抗氧化剂  23-26
    2.2.1 金属及其合金  24-25
    2.2.2 非金属抗氧化剂  25-26
  2.3 MgO-CaO-C耐火材料的抗氧化问题及其研究现状  26-29
第三章碳氧反应  29-34
  3.1 碳氧反应热力学  29-30
  3.2 碳复合耐火材料中碳氧反应动力学  30-31
  3.3 影响碳氧反应的因素  31-33
  3.4 小结  33-34
第四章 B_4C和CaB_6对镁钙碳耐火材料抗氧化性的影响  34-55
  4.1 硼化钙及碳化硼  34-35
    4.1.1 硼化钙简介  34-35
    4.1.2 碳化硼简介  35
  4.2 实验  35-37
    4.2.1 实验原料  35-36
    4.2.2 实验设备  36-37
    4.2.3 试样制备  37
    4.2.4 实验过程  37
    4.2.5 试样评价  37
  4.3 实验结果与讨论  37-54
    4.3.1 CaB_6添加对耐火材料抗氧化性的影响  37-43
    4.3.2 B_4C添加对耐火材料抗氧化性的影响  43-49
    4.3.3 复合添加实验结果与讨论  49-54
  4.4 小结  54-55
第五章结论  55-56
参考文献  56-60
致谢  60

CaB_6和B_4C添加对MgO-CaO-C耐火材料抗氧化性影响的研究

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