Experimenteer procedure
Gebruik tabulair korund, gesmolten korund, gesinterd aluminium-magnesium spinel, gesmolten magnesia, -Al2O3 micropoeder, silica micropoeder en zuiver calciumaluminaatcement, enz. Drogen op 110 graden, vuren op 1000 graden × 3 uur en 1500 graden × 3 uur.
Bepaal de schijnbare porositeit, bulkdichtheid, druksterkte, buigsterkte, lineaire veranderingssnelheid en 1400 graden × 1 uur thermische buigsterkte van het monster na behandeling bij verschillende temperaturen volgens GB; test de lineaire veranderingssnelheid van het monster onder belasting, de druk is 0,196 MPa, de verwarmingssnelheid is 10 graden / min, de maximale temperatuur is 1500 graden en de temperatuur wordt 3 uur vastgehouden; het slakweerstandsexperiment keurt de smeltkroesmethode goed, en de uiteindelijke slak van de convertor (wCaO36.84 procent, wSiO214.77 procent, wAl2O328.17 procent, wFeO7.95 procent, wMnO4.58 procent) 150 g werd in de smeltkroes gedaan, en na te zijn behandeld in een elektrische oven met MoSi2-staaf bij 1650 graden × 3 uur, werd het langs het centrale vlak van de kroes gesneden om de corrosie en penetratiediepte van de kroes door slak te meten; chemische analyse, optische microscoop, röntgendiffractie, De monsters na slakcorrosie worden geanalyseerd met behulp van elektronische sondes.
Resultaten en analyse
3.1 Eigenschappen en belangrijkste beïnvloedende factoren van hoogzuivere aluminium-magnesium gietstukken
Hoogzuivere aluminium-magnesium-castables worden ontwikkeld op basis van aluminium- en magnesium-castables. Het doel is om de corrosieweerstand en prestaties bij hoge temperaturen van aluminium gietstukken te verbeteren, evenals de doorlaatbaarheidsweerstand en thermische schokstabiliteit te verbeteren. Het batchpunt valt aan de aluminiumzijde van het MgO-Al2O3 binaire fasediagram.
Het hoofdbestanddeel van het gietbare Al2O3 reageert met MgO om spinel te vormen bij hoge temperatuur, vergezeld van een volume-uitbreiding van ongeveer 7 procent. Om de afspatschade veroorzaakt door deze uitzettingsspanning te onderdrukken, werden de effecten van twee verschillende grondstoffen, gesmolten magnesia en magnesia-alumina spinel, op de slakweerstand van het materiaal experimenteel bestudeerd. De resultaten tonen aan dat wanneer een bepaalde hoeveelheid magnesiumoxide wordt toegevoegd, het gietbare materiaal wordt gesmeerd in een kleine hoeveelheid vloeibare fase, vooral wanneer het wordt gebruikt, het wordt onderworpen aan de hydrostatische druk van gesmolten staal, het reactiesinteren wordt voortgezet en de los lichaam van spineluitbreiding wordt gepromoot om meer verdicht te zijn. Magnesia kan ervoor zorgen dat het gietbare nog steeds micro-uitzetting vertoont bij hoge temperaturen, de integriteit behoudt en is ook gunstig om corrosieverlies te verminderen. Echter, hoe grover de kritische deeltjesgrootte van magnesia, of de toevoeging van meer dan 4C, hoe groter de uitzetting, de verslechtering van de structuur, de verdieping van de slakpenetratie en de neiging van het corrosieverlies om toe te nemen.
De introductie van presynthetische spinel ter vervanging van gesmolten magnesiumoxide, het onderzoek is van mening dat hoe theoretischer het spinelgehalte is, hoe beter de corrosieweerstand van het gietbare materiaal is, en de penetratiediepte van de slak is het kleinst wanneer het spinelgehalte 10 tot 30 procent is, en het spinelgehalte is 10 tot 30 procent. Wanneer het gehalte hoger is dan 50 procent, vertoont het een opwaartse trend met de toename van het spinelgehalte. De spineldeeltjesgrootte met uniforme verdeling van fijn poeder is het meest effectief voor het blokkeren van structurele afsplintering veroorzaakt door slakinfiltratie. Uit de studie bleek dat de spinelcomponent een beslissende rol speelt in de slakweerstand van de spinelklinker zelf en het gietbaar gemengd met korund, en de MgO in de spinel is ideaal met 3 procent tot 5 procent. Het siliciumdioxide-micropoeder is ook effectief bij het remmen van de vorming van spineluitzettingsspanning. Studies hebben aangetoond dat siliciummicropoeder en MgO-poeder bij lage temperatuur MSH-substantie vormen, die hydratatie van periklaas kan voorkomen, de vloeibaarheid van gietstukken kan verbeteren en de dichtheid van gietstukken kan verhogen. Absorbeer uitzettingsspanning bij hoge temperatuur, maar de hoeveelheid toegevoegd siliciummicropoeder neemt toe, de vorming van de vloeibare fase neemt toe bij hoge temperatuur en de kruipweerstand bij hoge temperatuur neemt af. Zoals weergegeven in figuur 2, is het materiaal vatbaar voor oversinteren en barsten onder de druk van gesmolten staal. toenemen, scheuren worden breder en afsplintering wordt dieper. Over het algemeen worden bindmiddelen van cement en silicafume-composiet gebruikt.
De juiste hoeveelheid cementhydraat met een hoog aluminiumoxidegehalte wordt gedehydrateerd om een CA-reeks van zeer actieve stoffen te vormen, die vanaf ongeveer 1000 graden gemakkelijk chemisch kunnen reageren met het toegevoegde Al2O3-poeder.
Concluderend hebben zowel Al-spinel-castables als Al-Mg-castables een goede microstructuuruniformiteit, kruipweerstand bij hoge temperatuur, thermische schokstabiliteit en weerstand tegen erosie en penetratie van slakken. Het belangrijkste verschil tussen de twee is dat de eerste pre-gesynthetiseerde spinel introduceert, die een lage sterkte heeft na bakken bij verschillende temperaturen, een hoge buigsterkte bij hoge temperaturen, een goede volumestabiliteit en een kleine lineaire veranderingssnelheid; de laatste reageert om spinel te vormen bij gebruik bij hoge temperatuur, en anders. Het heeft een hoge sterkte na verbranding bij hoge temperatuur, sterke kruipweerstand bij hoge temperatuur, compactheid en grote lineaire veranderingssnelheid.
3.2 Schade aan hoogzuivere aluminium-magnesium gietstukken
Het gietbare aluminium-spinel en het gietbare aluminium-magnesium zijn in wezen hetzelfde systeem bij hoge temperatuur, en de belangrijkste kristallijne fasen zijn korund en aluminiumrijk spinel. De factoren die van invloed zijn op de slakweerstand van gietstukken zijn zeer complex, zoals staalkwaliteit, slaksamenstelling, smeltomstandigheden, enz., maar ze worden voornamelijk bepaald door de minerale samenstelling en microstructuur van het gietstuk. Het FeO en MnO van de aluminiumrijke spinelvangstslak bezetten eerst de kationgaten en vervangen een deel van het MgO om een samengestelde spinel-vaste oplossing te vormen met een typische samenstelling van Mg0.70Mn 0.08Fe0.21Al2.00O4. Elektronensonde-analyse laat zien dat in hetzelfde gebied de vaste oplosbaarheid van Fe en Mn in de spinel van de deeltjes ongeveer hetzelfde is, terwijl het gehalte aan Fe- en Mn-elementen in de rand van de grotere spineldeeltjes veel hoger is dan dat in de binnenkant van de deeltjes. De analyse laat ook zien dat de roosterconstante van spinel geleidelijk afneemt vanaf de zijkant van het werkvlak naar binnen, wat consistent is met de verandering van het Fe2O3-gehalte in elke laag. De sterkte ligt dichter bij de spinel van de originele laag.
Korund absorbeert CaO in de slak om calciumaluminaatmineralen te vormen en stolt. Optische microscoopobservatie laat zien dat er een plaatachtige calciumaluminaat-reactiecirkel is aan de rand van de korunddeeltjes in de doorlaatbare laag van het monster, en dat er een groot aantal naaldachtige CA6-mineralen in de matrix zit. SiO2 bevordert CA6. Wanneer het kristal groeit, worden de poriën fijner, waardoor een dichtere barrièrelaag wordt gevormd, en de achtergebleven slak is rijk aan SiO2 en wordt stroperig en moeilijk doordringbaar.
Anders dan de gegoten aluminium-spinel, hoewel de gegoten aluminium-magnesium meer vloeibare fasen vormt bij hoge temperatuur, heeft de nieuw gevormde spinel door de reactie van MgO en Al2O3 fijne korrels, veel defecten en kleine roosterconstanten. De spinel is fijner verdeeld, wat de vaste oplossing van Al2O3 in de spinel bevordert, waardoor een aluminiumrijke spinel wordt gevormd met een grotere concentratie roosterdefecten, en het gietbare is ook dichter. Daarom is de slakweerstand, vooral de weerstand tegen slakpenetratievermogen, beter. Microscopische observatie laat zien dat de samengestelde spinelkorrels in de gewijzigde laag van het monster volledig ontwikkeld en euhedraal zijn, met een korrelgrootte van ongeveer 15-40 mm, en sommige tot 120 mm. De vaste oplosbaarheid van FeO en MnO in de spinel is sterk verhoogd. Samenstelling Mg0.68Mn0.17Fe0.47Al1.79O4.
Ten slotte
(1) Redelijke selectie van de menghoeveelheid spinel, magnesia, silica micropowder en cement, en controle van de ideale microstructuur zijn essentieel om zeer zuivere aluminium-magnesium castables met stabiele prestaties te verkrijgen.
(2) Hoewel de ontwikkelde hoogzuivere Al-Mg-gietstoffen verschillende eigenschappen hebben, hebben ze allemaal een goede uniformiteit van de microstructuur, kruipweerstand bij hoge temperaturen, thermische schokstabiliteit en weerstand tegen slakerosie en penetratie.
(3) Anti-slakmechanisme van zeer zuivere aluminium-magnesium gietstukken: Spinel vangt FeO en MnO in slak om zijn kationgaten te bezetten, vervangt MgO om samengestelde spinel te vormen, korund absorbeert CaO om CA2, CA6, SiO6 te genereren bevordert CA6-kristal. korrels groeien op om een dichtere barrièrelaag te vormen, en de resterende slak is rijk aan SiO2 en wordt dikker, waardoor de weerstand tegen slakpenetratie en erosie wordt verbeterd. Door de reactie van MgO en Al2O3 heeft de nieuw gevormde spinel in het gegoten aluminium-magnesium fijne korrels en veel defecten. Aluminium spinel, daarom is de slakweerstand sterker dan die van aluminium-spinel castables.
