Ayarlanması ve sertleştirilmesidüşük çimentolu refrakter dökülebilir malzemelerEsas olarak pıhtılaşma ve bağlanmadan kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, ultra ince tozun rolü çok önemlidir ve performansını belirleyen ve etkileyen önemli bir faktördür. Aynı zamanda katkıların performansı üzerindeki etkisi de göz ardı edilemez.
NO.01 Ultra İnce Toz
Düşük çimentolu dökülebilir malzemelerdeki ultra ince tozlar esas olarak aktif silis dumanı, -Al₂O₃ tozu ve Cr₂O₃ tozunu içerir ve içeriği (%) sırasıyla %93,2, %90'dan büyük ve %99'dan yüksektir. Bu üç tip ultra ince tozun parçacık boyutu dağılımı aşağıdaki tabloda gösterilmektedir. Tablo, 1,0 mm'den küçük parçacıkların %71'den fazlasını oluşturduğunu göstermektedir.
Refrakter dökülebilir malzemeler aynı karışım oranına sahiptir ve CaO içeriği yaklaşık %0,6'dır. Aktif SiO₂, -Al₂O₃ (-alümina tozu) ve her iki ultra ince tozdan oluşan bir kompozitin sırasıyla aynı miktarda eklenmesiyle üç grup numune hazırlandı. Isıtma sıcaklığı arttıkça, farklı ultra ince tozlara sahip dökülebilir malzemelerin mukavemeti de artar.
Ayrıca farklı ultra ince tozların dökülebilir malzemelerin mukavemetine farklı katkı sağladığı da gözlemlenmiştir. Eşit miktarda aktif SiO₂ ve -Al₂O₃ kompozit ultra ince toz içeren dökülebilir malzeme en yüksek mukavemeti gösterirken bunu aktif SiO₂ ultra ince toz içeren dökülebilir malzeme takip ederken, alümina ultra ince toz içeren dökülebilir malzeme en düşük mukavemete sahiptir. 1500 derecelik bir ısıtma sıcaklığında, üç tip ultra ince tozla dökülebilir malzemelerin mukavemeti temelde benzerdir. Bu, düşük çimentolu refrakter dökülebilir malzemeler hazırlanırken kompozit ultra ince tozların en iyisi olduğu ve tek başına kullanıldığında aktif SiO₂ ultra ince tozun tercih edilmesi gerektiği anlamına gelir.
Bununla birlikte, SiO₂ ultra ince toz miktarının arttırılması, dökülebilir malzemedeki Al₂O₃ içeriğini azaltacak ve serbest kuvarsı artıracak, kaçınılmaz olarak dökülebilir malzemenin cüruf direncinde bir azalmaya yol açacaktır. Örneğin, demir tekneler için dökülebilir refrakterin karışım oranı şöyledir: %70 yüksek-alümina agregası, %14,2 SiC, %5,8 C, %0,2 dispersan, %6,5 su ve %10 yüksek-alümina tozu ve SiO₂ ultra ince tozun birleşimi. Cüruf direnci testleri, indirgeyici bir atmosfer altında pota yöntemi kullanılarak yapıldı. Test koşulları: standart cüruf bazlığı 1.105, ısıtma sıcaklığı ve tutma süresi 1500 derece, 4 saat. SiO₂ ultra ince toz içeriğinin artmasıyla cüruf direnci için optimal bir değer elde edilir; yani en iyi cüruf direnci, ultra ince toz içeriği %5 civarında olduğunda elde edilir.
Dökülebilir karışım oranı ve refrakter ince toz ve ultra ince tozun birleşik içeriğinin sabit kalmasıyla, 1600 derecede pişirme sonrası basınç dayanımı da ultra ince toz içeriğinin artmasıyla artar, ancak optimal bir değer vardır. Yaklaşık %5'lik SiO₂ ultra ince toz ve yaklaşık %7'lik Al₂O₃ ve Cr₂O₃ ultra ince tozlar ile dayanıklılık iyidir ve diğer özellikler de mükemmeldir. Ultra ince toz tipi açısından SiO₂ ultra ince toz en iyi takviye etkisine sahiptir, bunu Al₂O₃ ultra ince toz takip eder, Cr₂O₃ ultra ince toz ise zayıf takviye etkisine sahiptir. Ayrıca SiO₂ ultra ince tozunun takviye etkisinin son iki tipten 2,5 ila 4,4 kat daha yüksek olduğu da gözlemlenmiştir.
NO.02 Katkılar
Pek çok katkı maddesi türü vardır. Burada, düşük çimentolu refrakter dökülebilir malzemelerin performansı üzerindeki etkilerini göstermek için dağıtıcıları ve su- azaltıcı maddeleri örnek olarak alıyoruz.
Dökülebilir malzemenin karışım oranı sabit olduğunda, farklı miktarlarda dağıtıcı madde eklemek, gerekli inşaat suyu miktarını azaltabilir. İnşaat suyu miktarı sabit olduğunda, dağıtıcı madde miktarı arttıkça kurumuş basınç dayanımı için optimal bir değer ortaya çıkar. Yani, dispersan içeriği %0,15 ila %0,2 olduğunda dayanıklılık en iyisidir. Hiçbir su-indirgeyici madde eklenmediğinde veya dozaj %0,5'i aştığında, dayanıklılık bozulur veya numune çatlar. Bunun nedeni dökülebilir malzemenin zayıf akışkanlığı ve kalıplanmış gövdedeki yoğunluk eksikliğidir.
Su azaltıcı maddelerin pek çok türü vardır- ve test yoluyla uygun seçim yapılmalıdır. Ultra-düşük çimentolu dökülebilir korindon karışımının oranı belirlendikten sonra, su- indirgeyici maddeler olarak sodyum polifosfat, polisiyanamit yoğunlaşmaları ve naftalen sülfonat yoğunlaşmaları kullanıldı ve dayanıklı dökülebilir malzemeler hazırlamak için uygun dozajlar elendi. Su- azaltıcı maddeler içermeyen dökülebilir malzemeler, gözenekleri etkili bir şekilde dolduramayan ve aşırı derecede eşit olmayan bir dağılıma sahip olan ultra ince tozların kendiliğinden topaklaşmasından zarar görür. Büyük miktarda su topaklarda tutulur veya gözenekleri doldurur, bu da su tüketiminin artmasına, düşük kütle yoğunluğuna, yüksek gözenekliliğe ve ısıl işlemden sonra düşük mukavemete neden olur ve ayrıca sinterleme için elverişsizdir. Polifosfatların belirli bir dağıtıcı ve su- azaltıcı etkisi vardır; bu etki, ultra ince tozların kendiliğinden topaklanmasını bir dereceye kadar önleyebilir, gözeneklerde daha iyi dağılmalarına olanak tanır, su kullanımını iyileştirir ve su tüketimini yaklaşık %17 oranında azaltır.
Bu nedenle, işlenmemiş dökülebilir malzemeyle karşılaştırıldığında dökülebilir maddenin artan kütle yoğunluğu ve azalan gözenekliliği, pişirme sonrasındaki basınç dayanımında 0,6-1,9 kat artış ve yüksek-sıcaklık bükülme dayanımında 1,25 kat artışla sonuçlandı. B ve C Maddeleri, sırasıyla %25 ve %28'lik su azaltma oranlarına ulaşan, özellikle belirgin dağıtıcı su azaltıcı etkilere sahip, organik yüksek-verimli su- azaltıcı maddelerdir. İşlenmemiş dökülebilir malzemeyle karşılaştırıldığında kütle yoğunluğu yaklaşık %3,5 arttı, gözeneklilik %15 azaldı, pişirme sonrası basınç dayanımı 1-4 kat arttı ve yüksek-sıcaklıktaki bükülme dayanımı 3,5 kattan fazla arttı. C maddesinin B maddesinden daha etkili olduğu da açıktır. Sonuç olarak, düşük çimentolu refrakter dökülebilir malzemeler hazırlanırken su azaltıcı maddeler eklenmeli ve organik yüksek verimli su azaltıcı maddeler tercih edilmelidir.
NO.03 Alüminyum Tozu
Demir tekneli refrakter dökülebilir malzemelerde, kurumayı hızlandırmak ve dökümü güçlendirmek için genellikle metalik alüminyum tozu eklenir. Parçacık boyutu ve dozajı, dökülebilir malzemenin performansı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir ve uygun şekilde seçilmelidir.
Al₂O₃-SiC-C ultra-düşük çimentolu dökülebilir malzemelerde, alüminyum tozunun parçacık boyutu ne kadar küçükse ve inşaat sırasında ortam sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, kimyasal reaksiyon o kadar güçlü olur, daha fazla gaz üretilir ve malzeme sıcaklığı da o kadar yüksek olur. Bu, dökülebilir malzemenin dehidrasyonu için faydalıdır ve hızlı pişirmeye olanak tanır; ancak aşırı hızlı bir reaksiyon kolaylıkla yanlış ayara yol açabilir ve bu da mukavemete zarar verir. Dökülebilir malzemenin karışım oranları aynı kalır. Büyük alüminyum tozu parçacık boyutları dayanım açısından zararlıdır, aşırı küçük parçacık boyutları ise kuruma sırasında basınç dayanımına bir miktar fayda sağlar, ancak diğer dayanımlar azalır. 88-44 mm'lik parçacık boyutu daha iyi dayanıklılık sağlar. Kullanılan alüminyum tozu miktarı, refrakter dökülebilir malzemenin performansına ve inşaat koşullarına göre belirlenmeli; İyi bir havalandırma ve hızlı kuruma sağlamak için mümkün olduğunca az kullanılmalıdır.
NO.04 Katkı Maddeleri
Al₂O₃-SiC-C ultra-düşük çimentolu dökülebilir malzemelerde, cüruf direncini ve termal stabiliteyi iyileştirmek için SiC ve karbon malzemeleri eklenmelidir. Deneyler ve kullanım, SiC ve karbon malzemelerinin derecesi ve dozajının dökülebilir malzemelerin performansı üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu ve rasyonel olarak seçilmesi gerektiğini kanıtlamıştır. Ayrıca derecesi ve dozajı yüksek fırının büyüklüğüne ve uygulama yerine göre değişmektedir. Büyük ve orta-boyutlu yüksek fırınların ana demir teknesinde veya cüruf teknesinde genellikle yüksek-kaliteli SiC ve karbon malzemeler kullanılırken, orta ve küçük yüksek fırınlarda daha düşük-kaliteli SiC ve karbon malzemeler kullanılır; SiC dozajı genellikle %5 ila %35 arasındadır. Karbon malzemeleri esas olarak %2 ila %6 dozajında zift, pul grafit, elektrot tozu ve topraksı grafit içerir.
Demir tekneli refrakter dökülebilir malzemelerde SiC ve karbon malzemeleri genellikle ince toz formunda eklenir, ultra ince SiC tercih edilir. Bu malzeme SiC ve karbon malzemeleri içerdiğinden oksidasyon direnci azalır. Karbon oksidasyonu daha fazla mikro gözenek bırakarak erimiş demirin veya cürufun sürekli olarak iç kısma nüfuz etmesine izin verir, karbonu giderilmiş bir katman oluşturur ve astarın hasar görmesine yol açar. Metalik alüminyum tozunun eklenmesi dökülebilir malzemenin oksidasyon direncini artırabilir. Deneyler, metalik silikon tozunun, yani Al tozu ve Si tozunun birlikte kullanımının, daha iyi oksidasyon direncine ve dökülebilir malzemenin mukavemetinin artmasına yol açtığını göstermiştir. Bunun nedeni, metalik silikon ve alüminyumun yüksek sıcaklıklarda karbon ile SiC ve Al₄C₃ oluşturmak üzere reaksiyonunun daha yoğun bir mikro yapıya ve yüzeye yol açmasıdır.
Al₂O₃-SiO₂ düşük çimentolu refrakter dökülebilir malzemelerde, 1200–1400 derecelik yüksek sıcaklıklarda %2–%8 oranında disten ince tozunun eklenmesi müllit oluşumunu teşvik ederek mukavemetini artırır. Bu, kyanitin sadece genişletici bir madde olarak değil, aynı zamanda bir mineralleştirici madde olarak da hareket ettiği anlamına gelir.
