Deney prosedürü
Tabular korindon, erimiş korindon, sinterlenmiş alüminyum-magnezyum spinel, erimiş magnezya, -Al2O3 mikrop tozu, silika mikro tozu ve saf kalsiyum alüminat çimentosu vb. kullanın.
GB'ye göre farklı sıcaklıklarda işlemden sonra numunenin görünür gözenekliliğini, kütle yoğunluğunu, basınç dayanımını, eğilme dayanımını, doğrusal değişim oranını ve 1400 derece x1h termal eğilme dayanımını belirleyin; numunenin doğrusal değişim oranını yük altında test edin, basınç 0,196 MPa, ısıtma hızı 10 derece/dk, maksimum sıcaklık 1500 derece ve sıcaklık 3 saat tutuldu; cüruf direnci deneyi, pota yöntemini benimser ve dönüştürücünün nihai cürufu (yüzde wCaO36,84, wSiO214,77, wAl2O328,17, yüzde wFeO7,95, wMnO4, yüzde ,58) 150g potaya konuldu ve 1650 derece x3h'de bir MoSi2 çubuk elektrikli fırınında işlendikten sonra, potanın cüruf tarafından korozyon ve penetrasyon derinliğini ölçmek için potanın merkez düzlemi boyunca kesildi; kimyasal analiz, optik mikroskop, x-Ray kırınımı, cüruf korozyonu sonrası numuneler elektronik problar vasıtasıyla analiz edilir.
Sonuçlar ve analiz
3.1 Yüksek saflıkta alüminyum-magnezyum dökülebilirlerin özellikleri ve ana etkileyen faktörleri
Yüksek saflıkta alüminyum-magnezyum dökülebilir malzemeler, alüminyum ve magnezyum dökülebilir malzemeler temel alınarak geliştirilmiştir. Amaç, alüminyum dökülebilir malzemelerin korozyon direncini ve yüksek sıcaklık performansını iyileştirmenin yanı sıra geçirgenlik direncini ve termal şok stabilitesini iyileştirmektir. Karışım noktası, MgO-Al2O3 ikili faz diyagramının alüminyum tarafına düşer.
Dökülebilir Al2O3'ün ana bileşeni, yaklaşık yüzde 7'lik bir hacim genişlemesiyle birlikte, yüksek sıcaklıkta spinel oluşturmak için MgO ile reaksiyona girer. Bu genleşme geriliminin neden olduğu parçalanma hasarını bastırmak için ergimiş magnezya ve magnezya-alümina spinel olmak üzere iki farklı hammaddenin malzemenin cüruf direnci üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Sonuçlar, belirli bir miktarda magnezya eklendiğinde, dökülebilir maddenin az miktarda sıvı fazda yağlandığını, özellikle kullanıldığında, erimiş çeliğin hidrostatik basıncına maruz kaldığını, reaksiyon sinterlemesinin ilerlediğini ve Spinel genişlemesinin gevşek gövdesinin daha yoğun hale gelmesi teşvik edilir. Magnezya, dökülebilir malzemenin yüksek sıcaklıkta hala mikro genleşme göstermesini sağlayabilir, bütünlüğü koruyabilir ve ayrıca korozyon kaybını azaltmak için faydalıdır. Bununla birlikte, magnezyanın kritik parçacık boyutu ne kadar kaba olursa veya 4C'den fazla ilave edilirse, genleşme o kadar büyük olur, yapı bozulur, cüruf penetrasyonu derinleşir ve korozyon kaybı artma eğilimi artar.
Erimiş magnezyanın yerini almak için ön-sentetik spinelin piyasaya sürülmesi, araştırma, daha teorik spinel içeriği, dökülebilir malzemenin korozyon direncinin daha iyi olduğuna ve spinel içeriği yüzde 10 ila yüzde 30 olduğunda cüruf penetrasyon derinliğinin en düşük olduğuna inanıyor. ve spinel içeriği yüzde 10 ila yüzde 30'dur. İçerik yüzde 50'yi geçtiğinde, spinel içeriğin artmasıyla birlikte bir yükseliş trendi gösteriyor. Düzgün ince toz dağılımına sahip spinel parçacık boyutu, cüruf sızmasının neden olduğu yapısal parçalanmayı bloke etmede en etkilidir. Çalışma, spinel bileşeninin, spinel klinkerinin kendisinin ve korindonla karıştırılan dökülebilir maddenin cüruf direncinde belirleyici bir rol oynadığını ve spineldeki MgO'nun yüzde 3 ila yüzde 5 arasında ideal olduğunu buldu. Silika mikro tozu aynı zamanda spinel genleşme stresinin oluşumunu engellemede de etkilidir. Çalışmalar, düşük sıcaklıkta silikon mikro toz ve MgO tozunun periklaz hidrasyonunu önleyebilen, dökülebilirlerin akışkanlığını iyileştirebilen ve dökülebilirlerin yoğunluğunu artırabilen MSH maddesi oluşturduğunu göstermiştir. Yüksek sıcaklıktaki genleşme gerilimini absorbe edin, ancak eklenen silikon mikro tozu miktarı artar, yüksek sıcaklıkta sıvı faz oluşumu artar ve yüksek sıcaklıkta sürünme direnci düşer. Şekil 2'de gösterildiği gibi, malzeme erimiş çelik basıncı altında aşırı sinterleşmeye ve çatlamaya eğilimlidir. artar, çatlaklar genişler ve pullanma derinleşir. Genellikle çimento ve silis dumanı kompozit bağlayıcılar kullanılmaktadır.
Uygun miktarda yüksek alümina çimento hidratı, yaklaşık 1000 dereceden eklenen Al2O3 tozu ile kimyasal olarak reaksiyona girmesi kolay olan CA serisi oldukça aktif maddeler oluşturmak üzere kurutulur.
Sonuç olarak, hem Al-spinel dökülebilir hem de Al-Mg dökülebilir, iyi bir mikroyapı homojenliğine, yüksek sıcaklıkta sürünme direncine, termal şok kararlılığına ve cüruf erozyonu ve penetrasyona karşı dirence sahiptir. İkisi arasındaki temel fark, birincisinin, farklı sıcaklıklarda pişirildikten sonra düşük mukavemete, yüksek yüksek sıcaklıkta eğilme mukavemetine, iyi hacim stabilitesine ve küçük doğrusal değişim oranına sahip olan önceden sentezlenmiş spinel sunmasıdır; ikincisi, yüksek sıcaklıkta kullanıldığında spinel oluşturmak üzere reaksiyona girer ve farklı Yüksek sıcaklıkta yandıktan sonra yüksek mukavemete, yüksek sıcaklıkta güçlü sürünme direncine, kompaktlığa ve büyük doğrusal değişim oranına sahiptir.
3.2 Yüksek saflıkta alüminyum-magnezyum dökülebilir malzemelerin hasarı
Alüminyum-spinel dökülebilir ve alüminyum-magnezyum dökülebilir esasen yüksek sıcaklıkta aynı sistemdir ve ana kristal fazlar korindon ve alüminyum açısından zengin spineldir. Dökülebilir malzemelerin cüruf direncini etkileyen faktörler, örneğin çelik kalitesi, cüruf bileşimi, ergitme koşulları vb. çok karmaşıktır, ancak bunlar esas olarak dökülebilir malzemenin mineral bileşimi ve mikro yapısı tarafından kontrol edilir. Alüminyum açısından zengin spinel yakalama cürufunun FeO ve MnO'su önce katyon deliklerini işgal eder ve tipik bir Mg0.70Mn bileşimine sahip bileşik bir spinel katı çözeltisi oluşturmak için MgO'nun bir kısmını değiştirir. 0.08Fe0.21Al2.00O4. Elektron prob analizi, aynı bölgede ince parçacıkların spinelindeki Fe ve Mn'nin katı çözünürlüğünün kabaca aynı olduğunu, daha büyük spinel parçacıklarının kenarındaki Fe ve Mn elementlerinin içeriğinin ise çok daha yüksek olduğunu gösterir. parçacıkların içi. Analiz ayrıca, spinel'in kafes sabitinin, her katmandaki Fe2O3 içeriğindeki değişiklikle tutarlı olarak çalışan yüzün yanından içeriye doğru kademeli olarak azaldığını gösterir. Mukavemet orijinal tabakanın spineline daha yakındır.
Korindon cüruftaki CaO'yu emerek kalsiyum alüminat mineralleri oluşturur ve katılaşır. Optik mikroskop gözlemi, numunenin geçirgen tabakasındaki korindon parçacıklarının kenarlarında plaka benzeri bir kalsiyum alüminat reaksiyon dairesi olduğunu ve matriste çok sayıda iğne benzeri CA6 minerallerinin bulunduğunu gösterir. SiO2 CA6'yı teşvik eder Kristal büyüdüğünde, gözenekler daha ince hale gelir, daha yoğun bir bariyer tabakası oluşturur ve artık cüruf SiO2 açısından zengindir ve viskoz hale gelir ve nüfuz etmesi zorlaşır.
Alüminyum-spinel dökülebilirden farklı olarak, alüminyum-magnezyum dökülebilir yüksek sıcaklıkta daha fazla sıvı fazlar oluştursa da, MgO ve Al2O3'ün reaksiyonuyla yeni oluşan spinel ince tanelere, birçok kusura ve küçük kafes sabitlerine sahiptir. Spinel daha ince bölünmüştür, bu da Al2O3'ün spinel içine katı solüsyonunu teşvik eder, daha büyük bir kafes kusuru konsantrasyonuna sahip alüminyum açısından zengin bir spinel oluşturur ve dökülebilir malzeme de daha yoğundur. Bu nedenle cüruf direnci, özellikle cüruf penetrasyon kabiliyetine karşı direnç daha iyidir. Mikroskobik gözlem, numunenin değiştirilmiş tabakasındaki bileşik spinel taneciklerinin tamamen gelişmiş ve özşekilli olduğunu, tane boyutunun yaklaşık 15-40 mm olduğunu ve bazılarının 120 mm'ye kadar çıktığını göstermektedir. FeO ve MnO'nun spineldeki katı çözünürlüğü büyük ölçüde artar. Bileşim Mg0.68Mn0.17Fe0.47Al1.79O4.
Sonuç olarak
(1) Spinel, magnezya, silika mikro tozu ve çimentonun karıştırma miktarının makul bir şekilde seçilmesi ve ideal mikro yapının kontrolü, kararlı performansa sahip yüksek saflıkta alüminyum-magnezyum dökülebilir malzemeler elde etmek için esastır.
(2) Geliştirilen yüksek saflıkta Al-Mg dökülebilirlerin farklı özellikleri olmasına rağmen, hepsi iyi bir mikro yapı homojenliğine, yüksek sıcaklıkta sürünme direncine, termal şok stabilitesine ve cüruf erozyonu ve penetrasyon direncine sahiptir.
(3) Yüksek saflıkta alüminyum-magnezyum dökülebilir maddelerin cüruf önleyici mekanizması: Spinel, katyon deliklerini doldurmak için cüruftaki FeO ve MnO'yu yakalar, kompozit spinel oluşturmak için MgO'nun yerini alır, korindon, CA2, CA6, SiO6 oluşturmak için CaO'yu emer, CA6 kristalini destekler. taneler büyür ve daha yoğun bir bariyer tabakası oluşturur ve artık cüruf SiO2 açısından zengindir ve kalınlaşır, böylece cüruf penetrasyonu ve erozyona karşı direnci artırır. MgO ve Al2O3'ün reaksiyonu nedeniyle, alüminyum-magnezyum dökümde yeni oluşan spinel, ince tanelere ve birçok kusura sahiptir. Alüminyum spinel, bu nedenle, cüruf direnci, alüminyum-spinel dökümlere göre daha güçlüdür.
