Procedura de experiment
Utilizați corindon tabular, corindon topit, spinel sinterizat de aluminiu-magneziu, magnezie topită, micropulbere -Al2O3, micropulbere de silice și ciment pur de aluminat de calciu, etc.
Determinați porozitatea aparentă, densitatea în vrac, rezistența la compresiune, rezistența la încovoiere, rata de schimbare liniară și rezistența termică la încovoiere de 1400 grade × 1 h a probei după tratare la diferite temperaturi conform GB; testați viteza de schimbare liniară a probei sub sarcină, presiunea este de 0,196 MPa, viteza de încălzire este de 10 grade / min, temperatura maximă este de 1500 de grade și temperatura este menținută timp de 3 ore; experimentul de rezistență la zgură adoptă metoda creuzetului, iar zgura finală a convertorului (wCaO36,84 la sută, wSiO214,77 la sută, wAl2O328,17 la sută, wFeO7,95 la sută, wMnO4 .58 la sută) s-au pus 150 g și în creuzet după ce a fost tratat într-un cuptor electric cu tije MoSi2 la 1650 grade × 3h, a fost tăiat de-a lungul planului central al creuzetului pentru a măsura coroziunea și adâncimea de penetrare a creuzetului de zgură; analiză chimică, microscop optic, difracție cu raze X, Probele după coroziunea zgurii sunt analizate cu ajutorul sondelor electronice.
Rezultate și analize
3.1 Proprietăți și factori principali de influență ai materialelor turnate de aluminiu-magneziu de înaltă puritate
Piesele de aluminiu-magneziu de înaltă puritate sunt dezvoltate pe baza de aluminiu și magneziu. Scopul este de a îmbunătăți rezistența la coroziune și performanța la temperatură ridicată a materialelor turnate din aluminiu, precum și de a îmbunătăți rezistența la permeabilitate și stabilitatea la șoc termic. Punctul său de dozare se încadrează pe partea de aluminiu a diagramei de fază binară MgO-Al2O3.
Componenta principală a Al2O3 turnabil reacționează cu MgO pentru a forma spinel la temperatură ridicată, însoțită de o extindere a volumului de aproximativ 7%. Pentru a suprima deteriorarea la scăpare cauzată de această solicitare de expansiune, s-au studiat experimental efectele a două materii prime diferite, magnezia topită și spinelul magnezio-alumină, asupra rezistenței la zgură a materialului. Rezultatele arată că atunci când se adaugă o anumită cantitate de magnezie, materialul turnabil este lubrifiat într-o cantitate mică de fază lichidă, în special atunci când este utilizat, este supus presiunii hidrostatice a oțelului topit, sinterizarea de reacție este avansată și corpul liber de expansiune spinelului este promovat să fie mai densificat. Magnezia poate face ca materialul turnabil să prezinte în continuare micro-expansiune la temperatură ridicată, menține integritatea și este, de asemenea, benefic pentru reducerea pierderilor de coroziune. Cu toate acestea, cu cât dimensiunea critică a particulelor de magnezie este mai grosieră sau adăugarea mai mult de 4C, cu atât este mai mare expansiunea, deteriorarea structurii, adâncirea pătrunderii zgurii și tendința de creștere a pierderii de coroziune.
Introducerea spinelului pre-sintetic pentru a înlocui magnezia topită, cercetarea consideră că, cu cât conținutul de spinel este mai teoretic, cu atât este mai bună rezistența la coroziune a materialului turnabil, iar adâncimea de penetrare a zgurii este cea mai mică atunci când conținutul de spinel este de 10% până la 30%, iar conținutul de spinel este de la 10 la 30 la sută. Când conținutul depășește 50 la sută, acesta prezintă o tendință ascendentă odată cu creșterea conținutului de spinel. Dimensiunea particulelor de spinel cu distribuție uniformă a pulberii fine este cea mai eficientă pentru blocarea deformarii structurale cauzate de infiltrarea de zgură. Studiul a constatat că componenta spinelului joacă un rol decisiv în rezistența la zgură a clincherului spinelului în sine și a materialului turnabil amestecat cu corindon, iar MgO din spinel este ideal la 3% până la 5%. Micropulberea de silice este, de asemenea, eficientă în inhibarea formării stresului de expansiune spinelului. Studiile au arătat că, la temperatură scăzută, micropulberea de siliciu și pulberea de MgO formează substanță MSH, care poate preveni hidratarea periclazei, poate îmbunătăți fluiditatea materialelor modelabile și poate crește densitatea modelelor. Absorb stresul de expansiune la temperatură înaltă, cu toate acestea, cantitatea de micropulbere de siliciu adăugată crește, formarea fazei lichide crește la temperatură ridicată, iar rezistența la fluaj la temperatură înaltă scade. După cum se arată în Figura 2, materialul este predispus la suprasinterizare și fisurare sub presiunea oțelului topit. crește, crăpăturile se lărgesc și scăparea se adâncește. În general, se utilizează liant compozit cu fum de ciment și silice.
O cantitate adecvată de hidrat de ciment cu un conținut ridicat de alumină este deshidratată pentru a forma o serie CA de substanțe foarte active, care sunt ușor de reacționat chimic cu pulberea de Al2O3 adăugată de la aproximativ 1000 de grade.
În concluzie, atât materialele Al-spinel, cât și Al-Mg au o bună uniformitate a microstructurii, rezistență la fluaj la temperaturi ridicate, stabilitate la șoc termic și rezistență la eroziunea și penetrarea zgurii. Principala diferență dintre cele două este că primul introduce spinelul pre-sintetizat, care are rezistență scăzută după arderea la diferite temperaturi, rezistență la încovoiere ridicată la temperatură ridicată, stabilitate bună a volumului și o rată mică de schimbare liniară; acesta din urmă reacționează pentru a forma spinel atunci când este utilizat la temperatură ridicată și are o rezistență ridicată după ardere la temperatură ridicată, rezistență puternică la fluaj la temperatură ridicată, compactitate și o rată mare de schimbare liniară.
3.2 Deteriorarea materialelor turnate din aluminiu-magneziu de înaltă puritate
Turnabilul aluminiu-spinel și turnabilul aluminiu-magneziu sunt în esență același sistem la temperatură ridicată, iar principalele faze cristaline sunt corindonul și spinelul bogat în aluminiu. Factorii care afectează rezistența la zgură a materialelor turnate sunt foarte complecși, cum ar fi calitatea oțelului, compoziția zgurii, condițiile de topire etc., dar sunt controlați în principal de compoziția minerală și microstructura materialului turnat. FeO și MnO ale zgurii de captare a spinelului bogat în aluminiu ocupă mai întâi găurile de cationi și înlocuiesc o parte din MgO pentru a forma o soluție solidă de spinel compozită cu o compoziție tipică de Mg0.70Mn 0.08Fe0.21Al2.00O4. Analiza sondei de electroni arată că, în aceeași regiune, solubilitatea solidă a Fe și Mn în spinelul particulelor este aproximativ aceeași, în timp ce conținutul de elemente Fe și Mn din marginea particulelor mai mari de spinel este mult mai mare decât cel din interiorul particulelor. Analiza arată, de asemenea, că constanta rețelei spinelului scade treptat dinspre partea feței de lucru spre interior, ceea ce este în concordanță cu modificarea conținutului de Fe2O3 din fiecare strat. Forța este mai aproape de spinelul stratului original.
Corindonul absoarbe CaO în zgură pentru a forma minerale de aluminat de calciu și se solidifică. Observația la microscopul optic arată că există un cerc de reacție cu aluminat de calciu asemănător unei plăci la marginea particulelor de corindon din stratul permeabil al probei și că există un număr mare de minerale CA6 asemănătoare acului în matrice. SiO2 promovează CA6 Când cristalul crește, porii devin mai fine, formând un strat de barieră mai dens, iar zgura reziduală este bogată în SiO2 și devine vâscoasă și greu de pătruns.
Spre deosebire de turnabilul aluminiu-spinel, deși turnabilul aluminiu-magneziu formează mai multe faze lichide la temperatură ridicată, spinelul nou format prin reacția MgO și Al2O3 are granule fine, multe defecte și mici constante de rețea. Spinelul este mai fin divizat, ceea ce promovează soluția solidă de Al2O3 în spinel, formând un spinel bogat în aluminiu, cu o concentrație mai mare de defecte de rețea, iar materialul turnabil este, de asemenea, mai dens. Prin urmare, rezistența la zgură, în special rezistența la capacitatea de penetrare a zgurii, este mai bună. Observația microscopică arată că granulele de spinel compozite din stratul alterat al probei sunt complet dezvoltate și sunt euedrice, cu o dimensiune a granulelor de aproximativ 15-40 mm, iar unele au până la 120 mm. Solubilitatea solidă a FeO și MnO în spinel este mult crescută. Compoziție Mg0.68Mn0.17Fe0.47Al1.79O4.
În concluzie
(1) Selectarea rezonabilă a cantității de amestecare de spinel, magnezie, micropulbere de silice și ciment și controlul microstructurii ideale sunt esențiale pentru a obține piese turnate de aluminiu-magneziu de înaltă puritate, cu performanțe stabile.
(2) Deși modelele Al-Mg de înaltă puritate dezvoltate au proprietăți diferite, toate au o uniformitate bună a microstructurii, rezistență la fluaj la temperaturi ridicate, stabilitate la șoc termic și rezistență la eroziune și penetrare a zgurii.
(3) Mecanism anti-zgură al castables de aluminiu-magneziu de înaltă puritate: Spinelul captează FeO și MnO în zgură pentru a-și ocupa găurile de cationi, înlocuiește MgO pentru a forma spinelul compozit, corindonul absoarbe CaO pentru a genera CA2, CA6, SiO6 promovează cristalul CA6. boabele cresc pentru a forma un strat de barieră mai dens, iar zgura reziduală este bogată în SiO2 și se îngroașă, îmbunătățind astfel rezistența la pătrunderea și eroziunea zgurii. Datorită reacției MgO și Al2O3, spinelul nou format în turnabilul aluminiu-magneziu are granule fine și multe defecte. Spinelul de aluminiu, prin urmare, rezistența sa la zgură este mai puternică decât cea a turnabilelor din aluminiu-spinel.
