Întărirea și întărireaturnabile refractare cu ciment scăzutse datorează în principal coagulării și lipirii. Prin urmare, rolul pudrei ultrafine este crucial, fiind un factor cheie care determină și influențează performanța acesteia. În același timp, impactul aditivilor asupra performanței sale nu poate fi ignorat.
NR.01 Pulbere ultrafină
Pulberile ultrafine din turnabile cu ciment scăzut includ în principal fum de silice activ, pulbere de -Al₂O₃ și pulbere de Cr₂O₃, cu conținut (%) de 93,2%, mai mare de 90% și, respectiv, mai mare de 99%. Distribuția dimensiunii particulelor acestor trei tipuri de pulberi ultrafine este prezentată în tabelul de mai jos. Tabelul arată că particulele mai mici de 1,0 mm reprezintă mai mult de 71%.
Piesele turnate refractare au aceeași proporție de amestec, cu un conținut de CaO de aproximativ 0,6%. Au fost preparate trei grupuri de probe prin adăugarea de SiO₂ activ, -Al2O₃ (-pulbere de alumină) și, respectiv, un compozit din ambele pulberi ultrafine, în aceeași cantitate. Pe măsură ce temperatura de încălzire crește, rezistența modelelor cu diferite pulberi ultrafine crește.
De asemenea, se observă că diferitele pulberi ultrafine contribuie în mod diferit la rezistența materialelor turnate. Turnabilul cu o cantitate egală de pulbere ultrafină compozită SiO₂ activă și -Al₂O₃ prezintă cea mai mare rezistență, urmat de turnabilul cu pulbere ultrafină activă de SiO₂, în timp ce turnabilul cu pulbere ultrafină de alumină are cea mai scăzută rezistență. La o temperatură de încălzire de 1500 de grade, rezistența materialelor turnate cu cele trei tipuri de pulberi ultrafine este practic similară. Aceasta înseamnă că, atunci când se pregătesc materiale turnate refractare cu conținut scăzut de ciment, pulberile compozite ultrafine sunt cele mai bune, iar atunci când sunt utilizate singure, ar trebui să fie preferată pulberea ultrafină activă de SiO₂.
Cu toate acestea, creșterea cantității de pulbere ultrafină de SiO2 va reduce conținutul de Al203 din materialul turnabil și va crește cuarțul liber, conducând inevitabil la o scădere a rezistenței la zgură a materialului turnabil. De exemplu, proporția de amestec de material refractar turnabil pentru jgheaburi de fier este: 70% agregat de alumină cu conținut ridicat de-alumină, 14,2% SiC, 5,8% C, 0,2% dispersant, 6,5% apă și 10% pudră de alumină-contată și pulbere ultrafină de SiO₂ combinată. Testele de rezistență la zgură au fost efectuate folosind metoda creuzetului sub atmosferă reducătoare. Condiții de testare: bazicitate standard a zgurii 1.105, temperatura de încălzire și timp de menținere 1500 grade, 4 ore. Odată cu creșterea conținutului de pulbere ultrafină de SiO₂, există o valoare optimă pentru rezistența la zgură; adică, cea mai bună rezistență la zgură se obține atunci când conținutul de pulbere ultrafină este în jur de 5%.
Cu proporția amestecului turnabil și conținutul combinat de pulbere fină refractară și pulbere ultrafină rămânând constantă, rezistența la compresiune după ardere la 1600 de grade crește, de asemenea, odată cu creșterea conținutului de pulbere ultrafină, dar există o valoare optimă. Cu pulberile ultrafine de SiO₂ reprezentând aproximativ 5%, iar pulberile ultrafine de Al₂O₃ și Cr₂O₃ reprezentând aproximativ 7%, rezistența este bună, iar alte proprietăți sunt, de asemenea, excelente. În ceea ce privește tipul de pulbere ultrafină, pulberea ultrafină SiO₂ are cel mai bun efect de întărire, urmată de pulberea ultrafină Al₂O₃, în timp ce pulberea ultrafină Cr₂O₃ are un efect de întărire slab. Se observă, de asemenea, că efectul de întărire al pulberii ultrafine de SiO₂ este de 2,5 până la 4,4 ori mai mare decât ultimele două tipuri.
NR.02 Aditivi
Există multe tipuri de adaosuri. Aici, luăm ca exemple dispersanții și agenții de-reducere a apei pentru a ilustra impactul acestora asupra performanței materialelor turnate refractare cu ciment scăzut.
Atunci când proporția de amestec a materialului turnabil este constantă, adăugarea de cantități diferite de dispersant poate reduce cantitatea de apă de construcție necesară. Când cantitatea de apă de construcție este constantă, există o valoare optimă pentru rezistența la compresiune uscată pe măsură ce cantitatea de dispersant crește. Adică, rezistența este cea mai bună atunci când conținutul de dispersant este de 0,15% până la 0,2%. Când nu se adaugă niciun agent reducător de apă sau dozajul depășește 0,5%, rezistența se deteriorează sau proba se sparge. Acest lucru se datorează fluidității slabe a materialului turnabil și lipsei de densitate a corpului turnat.
Există multe tipuri de agenți de-reducere a apei și trebuie făcută o selecție adecvată prin testare. După determinarea proporției de amestec de corindon turnabil ultra-ciment, s-au folosit polifosfat de sodiu, condensate de policianamidă și condens de naftalen sulfonat ca agenți de reducere a apei-și dozele adecvate au fost cernute pentru a prepara materiale turnate refractare. Castables fără agenți de reducere-apă suferă de aglomerarea spontană a pulberilor ultrafine, care nu pot umple eficient porii și au o distribuție extrem de neuniformă. O cantitate mare de apă este prinsă în flocuri sau umple porii, rezultând un consum crescut de apă, densitate în vrac scăzută, porozitate ridicată și rezistență scăzută după tratamentul termic și este, de asemenea, nefavorabilă pentru sinterizare. Polifosfații au un anumit efect de dispersie și-reducere a apei, care poate, într-o oarecare măsură, să prevină aglomerarea spontană a pulberilor ultrafine, permițând acestora să fie mai bine distribuite în pori, îmbunătățind utilizarea apei și reducând consumul de apă cu aproximativ 17%.
Prin urmare, densitatea în vrac crescută și porozitatea scăzută a materialului turnabil, în comparație cu materialul turnabil netratat, au dus la o creștere de 0,6-1,9 ori a rezistenței la compresiune după ardere și o creștere de 1,25 ori a rezistenței la încovoiere la temperatură-înaltă. Agenții B și C sunt agenți organici de-eficiență ridicată-de reducere a apei, cu efecte deosebit de semnificative de reducere a apei dispersive-, obținând rate de reducere a apei de 25% și, respectiv, 28%. Comparativ cu materialul turnabil netratat, densitatea lor în vrac a crescut cu aproximativ 3,5%, porozitatea a scăzut cu 15%, rezistența la compresiune după ardere a crescut de 1-4 ori și rezistența la încovoiere-la temperatură ridicată a crescut de peste 3,5 ori. De asemenea, este evident că agentul C este mai eficient decât agentul B. În concluzie, agenții de reducere a apei-trebuie adăugați atunci când se prepară materiale refractare cu ciment scăzut și ar trebui să fie preferați agenții de reducere a apei organici de înaltă eficiență.
NR.03 Pulbere de Aluminiu
În corpurile refractare din fier, se adaugă, în general, pulbere de aluminiu metalic pentru a accelera uscarea și pentru a întări turnarea. Dimensiunea particulelor și dozajul său au un impact semnificativ asupra performanței materialului turnabil și trebuie selectate corespunzător.
În materialele turnate de ciment cu Al₂O₃-SiC{-C ultra-scăzut de ciment, cu cât dimensiunea particulelor pulberii de aluminiu este mai mică și cu cât temperatura ambiantă este mai ridicată în timpul construcției, cu atât reacția chimică este mai viguroasă, cu atât se produce mai mult gaz și temperatura materialului este mai mare. Acest lucru este benefic pentru deshidratarea castabilului, permițând coacerea rapidă; totuși, o reacție excesiv de rapidă poate duce cu ușurință la o setare falsă, ceea ce este dăunător puterii. Proporțiile de amestec ale modelabilelor rămân aceleași. Dimensiunile mari ale particulelor de pulbere de aluminiu sunt dăunătoare rezistenței, în timp ce dimensiunile excesiv de mici ale particulelor oferă un anumit beneficiu rezistenței la compresiune în timpul uscării, dar alte rezistențe scad. O dimensiune a particulei de 88-44 mm are ca rezultat o rezistență mai bună. Cantitatea de pulbere de aluminiu utilizată trebuie determinată în funcție de performanța materialului refractar turnabil și de condițiile de construcție; trebuie folosit cât mai puțin posibil, asigurând în același timp o bună aerisire și uscare rapidă.
NR.04 Aditivi
În piese turnate cu ciment ultra-Al₂O₃-SiC{-C, trebuie adăugate materiale de SiC și carbon pentru a le îmbunătăți rezistența la zgură și stabilitatea termică. Experimentele și utilizarea au dovedit că gradul și dozajul materialelor SiC și carbon au un impact semnificativ asupra performanței materialelor turnate și ar trebui selectate rațional. În plus, gradul și dozajul variază în funcție de dimensiunea furnalului și de locul de aplicare. În general, materialele de-SiC și carbon de înaltă calitate sunt utilizate în jgheabul principal de fier sau în jgheaburile de zgură ale furnalelor de dimensiuni mari și mijlocii-, în timp ce materialele de-carbon și SiC de calitate inferioară sunt utilizate în furnalele medii și mici; doza de SiC este în general de 5% până la 35%. Materialele de carbon includ în principal smoală, grafit în fulgi, pulbere de electrozi și grafit pământesc, cu o doză de 2% până la 6%.
În corpurile refractare din fier, materialele SiC și carbon sunt adăugate în general sub formă de pulbere fină, fiind preferat SiC ultrafin. Deoarece acest material conține materiale SiC și carbon, rezistența sa la oxidare este redusă. Oxidarea carbonului lasă mai mulți micropori, permițând fierului topit sau zgurii să pătrundă în mod continuu în interior, formând un strat decarburat și ducând la deteriorarea căptușelii. Adăugarea de pulbere de aluminiu metalic poate îmbunătăți rezistența la oxidare a materialului turnabil. Experimentele au arătat că utilizarea combinată a pulberii metalice de siliciu, adică a pulberii de Al și a pulberii de Si, are ca rezultat o rezistență mai bună la oxidare și o rezistență îmbunătățită a materialului turnabil. Acest lucru se datorează faptului că reacția siliciului metalic și a aluminiului cu carbonul la temperaturi ridicate pentru a forma SiC și Al₄C₃ duce la o microstructură și o suprafață mai densă.
În turnabilele refractare cu ciment cu conținut scăzut de Al₂O₃-SiO₂, adăugarea de 2%–8% pulbere fină de cianită la temperaturi ridicate de 1200–1400 de grade promovează formarea mulitei, crescând astfel rezistența acesteia. Aceasta înseamnă că cianita acționează nu numai ca un agent de expansiune, ci și ca un agent de mineralizare.
