Vuurvaste gietstukkenervaren vaak een aanzienlijke afname in sterkte bij gemiddelde temperaturen (doorgaans 800 graden -1000 graden of hoger). Dit komt voornamelijk door de dehydratatie, herkristallisatie en fysieke krimp van de hydraten in het bindmiddel, wat leidt tot een poreuze structuur. Om de sterkte bij middelhoge temperaturen van gietbare vuurvaste materialen te verbeteren, kan men zich concentreren op verschillende kerndimensies: dosering van grondstoffen, optimalisatie van bindmiddelsystemen, gebruik van additieven en constructietechnieken. Hieronder volgen specifieke verbeterstrategieën:
I. Optimaliseren van grondstoffen en compenseren van chemische reacties
Dit is de meest directe en effectieve methode. De kern is om de volume-expansie die door de chemische reactie wordt gegenereerd te gebruiken om de krimp tijdens het sinteren te compenseren.
1. Het toevoegen van fijn Al₂O₃-poeder: Het toevoegen van een geschikte hoeveelheid fijn Al₂O₃-poeder (alfa-aluminiumoxide) aan vuurvaste gietstukken van aluminaat is van cruciaal belang. Bij tussenliggende temperaturen ondergaat het een chemische reactie met expansie-effect, die de sterkteafname als gevolg van volumekrimp compenseert. Vooral als het bindmiddel CA-70 hoog-aluminiumoxidecement is, kan het toevoegen van dit fijne poeder zelfs de sterkte bij gemiddelde temperaturen vergroten in plaats van verlagen.
2. Introductie van actieve vulstoffen: Zuiver aluminaatcement wordt gecombineerd met silicadamp. Bij 800-1200 graden reageert de silicadamp met calciumoxide om een anorthietversterkende fase te vormen, die de sterkte bij middelhoge temperaturen effectief met ongeveer 20% kan verhogen.
II. Toevoeging van sintermiddelen en expansiemiddelen
Door de introductie van specifieke minerale grondstoffen kan het sintergedrag of de volumestabiliteit van het materiaal bij tussentemperaturen worden veranderd.
1. Toevoeging van zachte klei (sintermiddel): Het toevoegen van 3%-6% zachte klei kan het sinteren van het gietbare materiaal bij lagere temperaturen bevorderen, waardoor de microstructuur verandert en daardoor de sterkte bij gemiddelde- temperaturen toeneemt, waarbij zelfs de sterkte in de oven wordt overschreden.
2. Gebruik van andalusiet (versterking bij hoge- temperaturen): Hoewel andalusiet voornamelijk functioneert bij hoge temperaturen (boven 1300 graden), kunnen de mulliet en het overtollige SiO₂ dat wordt gegenereerd tijdens de ontbinding bij hoge temperaturen, als de formulering goed is ontworpen (toegevoegd in fijne poedervorm), secundaire mullitisatie vormen, wat zeer nuttig is bij het behouden van de sterkte na het overschrijden van het tussenliggende temperatuurbereik.
3. Gebruik van boorcarbide: Boriumcarbide wordt zacht bij hoge temperaturen en hecht zich aan het deeltjesoppervlak, wat bijdraagt aan de verdichting. De op het oppervlak gevormde B203-oxidefilm biedt oxidatieweerstand, terwijl de gegenereerde kolomvormige kristallen de porositeit verminderen en de sterkte bij gemiddelde temperaturen verbeteren.
III. Verbetering van het hechtsysteem:
Het bindmiddel is het "skelet" van de vuurvaste gietstukken. Het kiezen van een geschikt bindmiddel kan de zwakte in de sterkte bij gemiddelde temperaturen fundamenteel veranderen.
1. Gebruik van hoogwaardig cement-: Waar mogelijk moet zuiver calciumaluminaatcement (CA-70 of hogere kwaliteit) worden gebruikt. Vergeleken met gewoon CA-50-cement heeft het een beter sterktebehoud in de tussentemperatuurfase.
2. Samengestelde bindmiddelen: Cement wordt gecombineerd met chemische bindmiddelen (zoals fosfaten) of er worden cohesieve bindmiddelen (zoals silicasol en aluminiumoxidesol) gebruikt. Deze bindingsmethoden vormen een stabiele netwerkstructuur bij tussenliggende temperaturen, in tegenstelling tot pure hydratatiebindmiddelen die gevoelig zijn voor bezwijken als gevolg van uitdroging.
IV. Optimalisatie van microstructuur en deeltjesgrootte:
Fysieke methoden worden gebruikt om de interne structuur van het materiaal compacter te maken en defecten te verminderen.
1. Redelijke deeltjesgrootteverdeling: Optimaliseer de deeltjesverdeling van aggregaten (zoals korund en mulliet), volgens het principe van de dichtste pakking om de interne porositeit te verminderen.
2. Introductie van micropoedertechnologie: Voeg geschikte hoeveelheden geactiveerd aluminiumoxide-micropoeder of silica-micropoeder toe, waarbij gebruik wordt gemaakt van het vullende effect van het micropoeder om de schijnbare porositeit te verminderen, de materiaaldichtheid te verhogen en zo de sterkte te verbeteren.
V. Constructie en uithardingscontrole:
Zelfs met de beste vuurvaste materiaalformulering zal een onjuiste constructie de sterkte aanzienlijk verminderen.
1. Strikte controle op watertoevoeging: Overmatige watertoevoeging zal de porositeit aanzienlijk verhogen en de dichtheid verminderen. De hoeveelheid water die wordt toegevoegd moet tijdens het mengen strikt worden gevolgd volgens de door de fabrikant aanbevolen hoeveelheid.
2. Standaardiseer het bakproces: Bij verwarming op middelhoge temperatuur (vooral 900 graden -1200 graden), moet er voldoende houdtijd worden gewaarborgd om de hydraten volledig te laten uitdrogen en herkristalliseren, waardoor scheuren of losse structuur als gevolg van overmatige verhitting worden vermeden.
