I. Düşük çimentolu dökülebilir malzemelerin hazırlanma prensipleri
hazırlanmasıdüşük çimentolu refrakter dökülebilir malzemeler"çimento içeriğini azaltmak, mikro yapıyı optimize etmek ve yüksek-sıcaklık performansını iyileştirmek" temel hedefler olarak alınmalı ve hem işlenebilirlik hem de hizmet istikrarına sahip olmasını sağlamak için aşağıdaki dört ilkeye sıkı sıkıya uyulmalıdır:
1. Parçacık derecelendirme optimizasyon prensibi
Parçacık sınıflandırması, dökme malzemelerin yığın yoğunluğunu, gözenekliliğini ve mukavemetini belirlemenin temelidir. "En yakın paketleme teorisini" takip etmeli ve genellikle üç-düzey veya dört-düzeyli derecelendirme tasarımını benimsemelidir:
1) Kaba agrega (5-15mm): %30-%45'i oluşturur, temel olarak iskelet destek rolü oynar ve yüksek sıcaklıklardaki hacim değişimlerinden kaynaklanan yapısal çatlamayı önlemek için iyi kimyasal stabiliteye ve düşük termal genleşme katsayısına sahip hammaddeler (yüksek alümina boksit, korindon gibi) seçilmelidir;
2) Orta agrega (1-5mm): %20-%30'u oluşturur, iri agregalar arasındaki boşlukları doldurur, malzeme akışkanlığını artırır ve arayüzey reaksiyonlarını azaltmak için iri agregaların bileşimiyle eşleşmelidir;
3) İnce toz (0,074-1 mm): %15-%25'e karşılık gelir, agregalar arasındaki boşlukları daha da doldurur ve yoğunluğu artırır. İnce tozun parçacık boyutunun makul bir aralıkta kontrol edilmesi gerekir. Çok iri toz kolayca istifin gevşek olmasına neden olurken, çok ince toz su talebini artıracaktır;
4) Mikro toz (<0.074mm): accounts for 5%-15%, including mineral micro powder (such as silica fume, alumina micro powder) and cement clinker micro powder. It is the key to achieving "low cement". Through the ball effect of micro powder and the reaction with volcanic ash, the cement dosage is reduced and the strength is improved.
2. Çimento dozajının hassas kontrol prensibi
Düşük çimentolu refrakter dökülebilir malzemelerin çimento dozajı (esas olarak alüminat çimentosu) genellikle %8'den az veya buna eşittir (kütle oranı). "Dozu azaltmak" ile "inşaat ve erken mukavemeti sağlamak" arasında bir denge kurulmalıdır:
(1) Minimum etkili dozaj: Dökülebilir malzemenin amacına göre çimento dozajını belirleyin (örneğin, yüksek-sıcaklık fırın astarları için %. 5%-%7, düşük{-sıcaklık boru hatları için %7-%8), yüksek sıcaklıklarda refrakterliği azaltacak düşük erime noktalı kalsiyum alüminatların (örneğin CA6, C12A7) oluşmasına neden olacak aşırı dozajdan kaçının;
(2) Mikro toz ile sinerji: Silis dumanı ve alümina mikro tozunun puzolanik reaksiyonu yoluyla, çimento dozajındaki azalmanın neden olduğu mukavemet kaybını telafi ederek, stabil C-A-S-H jeli veya sütunlu CA6 kristalleri oluşturmak üzere çimento hidrasyon ürünleri (örn. CAH10, C2AH8) ile birleşirler.
3. Su talebi ile akışkanlık arasındaki denge ilkesi
Su talebi dökülebilir malzemelerin yoğunluğunu, gözenekliliğini ve işlenebilirliğini doğrudan etkiler ve makul en düşük aralıkta (genellikle %5-%8) kontrol edilmesi gerekir:
(1) Su talebini azaltın: Yüksek-verimli su azaltıcılar (polikarboksilik asitler ve naftalin serisi gibi) eklenerek parçacıklar arasındaki çekim azaltılır, düşük su içeriğinde yüksek akışkanlık elde edilir ve aşırı su buharlaşmasından sonra açık gözenek oluşumu önlenir;
(2) Akışkanlık adaptasyonu: Akışkanlığı yapım yöntemine (pompalama ve titreşim gibi) göre ayarlayın. Pompalanan malzemelerin genleşmesinin 250 mm'den büyük veya buna eşit olması gerekir ve titreşimli malzemelerin genleşmesinin 200 mm'den büyük veya eşit olması gerekir. Aynı zamanda agrega tabakalaşmasına neden olan aşırı akıştan kaçının.
4. Hacim kararlılığı kontrol ilkeleri
Düşük çimentolu refrakter dökülebilir malzemeler, faz değişimi ve hidratasyon ürünlerinin ayrışması nedeniyle ısıtma sırasında hacim değişikliklerine eğilimlidir. Bu, hammadde seçimi ve katkı maddesi kontrolünü gerektirir:
(1) Hammadde genleşme telafisi: Çimento hidrasyon ürünlerinin ayrışmasının neden olduğu büzülmeyi dengelemek için uygun miktarda genleşme maddesi (yüksek sıcaklıkta müllite dönüşen ve %10-%15 genleşen kyanit ve sillimanit gibi) ekleyin (örneğin, CAH10'un 100-200 derecede C2AH8'e ayrışarak yaklaşık %10 hacim büzülmesiyle);
(2) Mikroyapı optimizasyonu: Mikro toz doldurma ve kristal yönlü büyüme (CA6 sütunlu kristal örgüsü gibi) sayesinde, ısıtma sırasındaki gevşek yapı azaltılır ve hacim stabilitesi iyileştirilir. Genellikle 1100 derecede pişirme sonrası doğrusal değişim oranının ±%0,5 dahilinde kontrol edilmesi gerekmektedir.
2. Düşük çimentolu dökülebilir malzemelerin performansını etkileyen temel hammaddeler
Düşük -çimentolu dökülebilir malzemelerin performansı (refrakterlik, mukavemet, termal şok stabilitesi ve korozyon direnci), ham maddelerin kimyasal bileşimi, mineral yapısı ve parçacık boyutu dağılımı ile belirlenir. Temel hammaddeler beş kategoriye ayrılabilir:
1. Refrakter agrega: Dökülebilir malzemenin refrakter temelini ve iskelet mukavemetini belirler.
Refrakter agrega %60-%75'i oluşturur ve dökülebilir malzemenin "iskeletidir". Performansı, dökülebilir malzemenin refrakterliğini ve yüksek sıcaklık taşıma kapasitesini doğrudan belirler:
(1) Yüksek-alümina agrega (Al₂O₃ %70'e eşit veya daha büyük) Bileşim ve performans: Ana bileşenler korindon ve mulittir, refrakterlik 1770 dereceye eşit veya daha büyük, oda sıcaklığında basınç dayanımı 100MPa'ya eşit veya daha büyük, yüksek sıcaklıkta basınç dayanımı (1400 derece) 50MPa'ya eşit veya daha büyük; Uygulanabilir senaryolar: Orta ve yüksek sıcaklık fırınlarının astarları (çimento döner fırın ateşleme bölgesi, metalurjik ısıtma fırını gibi), düşük erime noktalı fazların (FeO·Al₂O₃ gibi, erime noktası 1250 derece) oluşumunu önlemek için aşırı safsızlıklardan (Fe₂O₃, TiO₂ gibi) kaçınmak gerekir;
(2) Korindon agregası (Al₂O₃ %90'a eşit veya daha büyük): Bileşim ve performans: Temel olarak -korindon, yoğun yapı, refrakterlik 1850 dereceye eşit veya daha büyük, korozyon direnci (erimiş çeliğe ve cüruf korozyonuna karşı direnç gibi) yüksek-alümina agregadan daha iyidir; Uygulanabilir senaryolar: Ultra-yüksek sıcaklık ortamında (çelik yüksek fırının demir teknesi ve-demir dışı metal eritme fırını gibi), aşırı kaba agreganın termal şok stabilitesinde azalmaya neden olmasını önlemek için agrega parçacık boyutu dağılımının kontrol edilmesi gerekir.
2. Refrakter mikro toz: "Düşük çimento" ve performans elde etmek için çekirdek mikro toz
iyileştirme %5-15'e karşılık gelir; bu, düşük çimentolu refrakter dökülebilir malzemeleri sıradan dökülebilir malzemelerden ayırmanın anahtarıdır. Esas olarak şunları içerir:
(1) Alumina micropowder (Al₂O₃≥99%, D50=1-5μm): Mechanism of action: reacts with cement hydration products to form CA6 crystals, improving high-temperature strength; fills the gaps between aggregates and reduces porosity (can reduce apparent porosity from 18% to below 12%); Performance impact: Increasing the amount of micropowder can improve refractoriness, but excessive amount (>%15 su talebini artıracağından su azaltıcı ile kullanılması gerekir;
(2) Silis dumanı (SiO₂ %90'dan büyük veya eşit, D50=0.1-0.5μm): Etki mekanizması: Yüksek puzolanik aktiviteye sahiptir ve erken mukavemeti artıran C-S{-H jeli oluşturmak üzere çimento hidratasyonuyla üretilen Ca(OH)₂ ile reaksiyona girer. Küresel parçacıkları malzemedeki iç sürtünmeyi azaltabilir ve akışkanlığı geliştirebilir. Önlemler: Kullanılan silis dumanı miktarı kontrol edilmelidir (genellikle %3-%8). Aşırı kullanım, dökülebilir malzemenin büyük miktarda düşük-erime-noktalı cam (CaO-SiO₂-Al₂O₃ camı, erime noktası gibi) oluşturmasına neden olur<1400°C) at high temperatures, reducing corrosion resistance.
3. Bağlayıcı: İşlenebilirlik ve mukavemet gelişimini sağlamanın anahtarıdır.
Düşük-çimentolu dökülebilir malzemelerin bağlayıcısı esas olarak alüminatlı çimentodur ve ince tozun kimyasal bağlanmasıyla desteklenir. Performansı, dökülebilir malzemenin priz süresini ve gücünü etkiler:
(1) Alüminat çimentosu (CA-50, CA-70): Bileşimi ve özellikleri: CA-50, %50-%60 CA (monokalsiyum alüminat) içerir, orta düzeyde sertleşme süresine sahiptir (başlangıç ayarı 45 dakikadan büyük veya eşit, son sertleşme 10 saatten az veya eşittir) ve yüksek erken dayanıma sahiptir (1d basınç dayanımı 20MPa'dan büyük veya eşit); CA-70, %70'e eşit veya daha fazla CA içerir, daha yüksek erken mukavemete sahiptir, ancak daha hızlı priz alır ve bir geciktirici ile kullanılması gerekir; Performans etkisi: Çimentodaki CaO içeriği refrakterliği doğrudan etkiler. CaO'daki her %1'lik artış, refrakterliği yaklaşık 15-20 derece azaltır. Bu nedenle CaO içeriği düşük (CA-70 CaO %22'den az veya eşit) çimento seçilmelidir;
(2) Geciktiricilerin/hızlandırıcıların ayarlanması: Geciktiricilerin ayarlanması (%0,05-%0,2 oranında eklenen sitrik asit ve tartarik asit gibi) sertleşme süresini uzatır ve uzun-mesafeli taşıma veya büyük- hacimli dökme için uygundur. Priz hızlandırıcılar (%0,01-%0,05 oranında eklenen Li₂CO₃ ve CaCl₂ gibi) priz süresini kısaltır ve düşük sıcaklıktaki inşaat ortamları (kış inşaatı gibi) için uygundur. Ancak mukavemeti azaltabileceğinden aşırı kullanımdan kaçınılmalıdır.
4. Su azaltıcı: Su talebini ve akışkanlığı dengelemek için temel katkı maddesi
Su azaltıcı, düşük çimentolu refrakter dökülebilir malzemelerde "düşük su ve yüksek akış" elde etmenin anahtarıdır. Ekleme miktarı genellikle %0,1-%0,5'tir:
(1) Polikarboksilik asit su azaltıcı: Avantajları: Yüksek su azaltma oranı (%30-%40'a kadar), iyi çökme tutma (1 saat içinde genleşme kaybı 20 mm'den az veya ona eşit), alüminat çimentosu ile iyi uyumluluk ve aşırı gecikmeye neden olmaz; Performans etkisi: Su ihtiyacını yüzde 2-3 oranında azaltabilir, dökülebilir malzemenin 1100 derecede pişirimden sonraki basınç dayanımını %15-%20 oranında artırabilir ve görünen gözenekliliği yüzde 3-5 oranında azaltabilir;
(2) Naphthalene water reducer: Features: Medium water reduction rate (20%-25%), low price, suitable for scenes with low fluidity requirements; Note: The dosage needs to be controlled. Excessive dosage (>%0,5, dökülebilir malzemenin katmanlara ayrılmasına veya mukavemetini kaybetmesine neden olacaktır.
5. Fonksiyonel katkı maddeleri: hacim stabilitesini ve özel özellikleri düzenler
(1) Genleşme maddesi (siyanit, sillimanit): Fonksiyon: yüksek sıcaklıkta (1100-1400 derece), müllite dönüşür, %10-%15 oranında genleşir, dökülebilir malzemenin büzülmesini dengeler ve çatlamayı önler; dozaj: genellikle %3-%5, aşırı dozaj aşırı hacim genişlemesine yol açacak ve dahili stres yaratacaktır;
(2) Anti-patlama maddesi (metalik alüminyum tozu, ilave miktarı %0,1-%0,3): - Fonksiyon: ısıtma işlemi sırasında (200-600 derece), yavaşça oksitlenerek Al₂O₃ üretir, az miktarda gaz açığa çıkarır, düşük çimentolu refrakter dökülebilir malzemelerin içindeki serbest suyu boşaltır ve yüksek sıcaklıkta suyun hızla buharlaşması nedeniyle yapının patlamasını önler;
(3) Termal şok stabilizatörü (silikon karbür, silikon nitrür, eklenen miktar %5-%10): Fonksiyon: Dökülebilir malzemenin termal stresini azaltmak ve termal şok stabilitesini geliştirmek için silikon karbürün (termal genleşme katsayısı 4,5×10⁻⁶/ derece) ve silikon nitrürün (termal genleşme katsayısı 3,2×10⁻⁶/ derece) düşük genleşme özelliklerinden yararlanın (genellikle su soğutmalı termal şoklar 10 kattan 20 kata kadar artırılabilir).
