含碳耐火材料中镁铝尖晶石原位生成机理及调控

In order to adapt to the development of iron and steel metallurgy technology, long life, no pollution and functional refractories are urgently demanded. In-situ spinellization is one of the important technical key which influence the service performance of the refractories. The In-situ spinellization not only increase the corrosion resistance of the low carbon materials, but restrict the reliability of the functional refractories seriously. In this project, we will research the influence of in-situ spinellization on the properties and microstructure of the carbon-containing refractories, the mass transfer law on the interface of alumina carbon material and magnesia carbon material and the influence of outside restraint and the secondary spinellization on the in-situ formation of spinel. This sudy will elucidate the in-situ forming process of spinel especially the forming mechanism by gas process and the influencing factors of the in-situ spinel formation.The correlation between the in-situ spinel formation and the microstructure and properties of the carbon-containing refractories will also be clarified. As a result, composition design principle and new technology for microstructure regulation will be formed for the carbon-containing refractories, which can provide theoretical basis for the development of high performance carbon-containing refractories.

为适应钢铁冶金技术的发展，需开发“更长寿、无污染、功能化”耐火材料。原位尖晶石化是影响含碳耐火材料服役行为的一个重要技术关键，不仅可提高低碳材料的抗侵蚀性，而且严重制约功能耐火材料的可靠性。本项目研究原位尖晶石化对含碳材料性能和结构的影响、铝碳/镁碳材料界面的传质规律以及外界约束、二次尖晶石化等对原位尖晶石生成的影响，阐明含碳耐火材料中尖晶石原位生成尤其是气相生成机理，揭示尖晶石原位生成的影响因素，探明尖晶石原位生成与含碳耐火材料性能和结构之间的相关性，形成含碳耐火材料组成设计原则和微结构调控新技术，为研发高性能含碳耐火材料提供理论指导。

为适应钢铁冶金技术的发展，需开发“更长寿、无污染、功能化”耐火材料。原位尖晶石化是影响含碳耐火材料服役行为的一个重要技术关键，不仅可提高低碳材料的抗侵蚀性，而且严重制约功能耐火材料的可靠性。本项目开展了以下内容并得到了一些有意义的结果：（1）研究了含碳材料中Mg气相、Al气相的生成过程以及碳组分对镁铝尖晶石原位生成的影响，阐明了镁铝尖晶石气相原位生成机理。（2）阐明了镁铝尖晶石原位气相生成影响因素及对材料性能和结构的影响，明确了镁铝尖晶石原位反应类型对材料性能和结构的影响，为调控含碳材料结构和性能提供了新途径。（3）探明了镁铝尖晶石原位生成协同效应对含碳材料的影响，形成含碳耐火材料组成设计原则。（4）明晰了铝碳/镁碳界面高温传质机制，阐明铝碳/镁碳界面高温传质影响因素，为解决连铸用功能耐火材料的工程问题提供了基础方案。（5）阐明了外界约束对镁铝尖晶石原位生成的影响及对材料性能和结构的影响。（6）明确了含碳耐火材料中二次尖晶石化发生的条件，阐明了其对含碳耐火材料性能和结构的影响，为含碳耐火材料的组成设计提供了基础数据。上述研究将为研发高性能含碳耐火材料提供理论指导和基础数据，共发表相关论文15篇，SCI或EI收录10篇；申请发明专利4件，获授权1件；作为主持人，完成相关行业标准1项；培养研究生4名。