1. Prestaties en belangrijkste beïnvloedende factoren van gegoten aluminium-magnesium met hoge zuiverheid
Hoge zuiverheidaluminium-magnesium gietstukkenzijn ontwikkeld op basis van aluminium en magnesium gietstukken. Het doel is om de corrosieweerstand en de prestaties bij hoge temperaturen van gegoten aluminium te verbeteren, evenals de permeabiliteitsweerstand en thermische schokstabiliteit van gegoten magnesium. Het batchpunt ligt aan de aluminiumzijde van het binaire fasediagram MgO-Al2O3. Het hoofdbestanddeel van het gietbare materiaal, Al2O3, reageert bij hoge temperatuur met MgO om spinel te vormen, wat gepaard gaat met een volume-expansie van ongeveer 7%. Om de afsplinterschade veroorzaakt door deze uitzettingsspanning tijdens gebruik te onderdrukken, heeft het experimentele onderzoek twee verschillende grondstoffen geselecteerd, gesmolten magnesiumoxide en magnesium-aluminium spinel, om de invloed van de slakweerstand van het materiaal te bestuderen. De resultaten laten zien dat wanneer een bepaalde hoeveelheid magnesiumoxide wordt toegevoegd, het gietstuk wordt gesmeerd in een kleine hoeveelheid vloeibare fase, vooral wanneer het wordt gebruikt onder de statische druk van gesmolten staal, het reactiesinteren wordt gevorderd en het losse lichaam wordt gevormd door de uitzetting van spinel wordt compacter. Magnesia met de juiste deeltjesgrootte kan ervoor zorgen dat het gietstuk nog steeds een lichte uitzetting vertoont bij hoge temperaturen, de integriteit behoudt en ook gunstig is om corrosie te verminderen. Echter, hoe grover de kritische deeltjesgrootte van magnesiumoxide of de toegevoegde hoeveelheid groter is dan 4C, de corrosie heeft de neiging toe te nemen als gevolg van overmatige expansie, organisatorische afbraak en diepere slakpenetratie.
Voorgesynthetiseerde spinel wordt geïntroduceerd om gesmolten magnesiumoxide te vervangen. De studie is van mening dat hoe meer theoretisch spinelgehalte, hoe beter de corrosieweerstand van het gietbare materiaal, terwijl de penetratiediepte van de slak het kleinst is wanneer het spinelgehalte 10% tot 30% is, en het spinelgehalte groter is dan 50%, en deze toeneemt met de toename van het spinelgehalte. De spineldeeltjesgrootte met uniforme verdeling van micropoeder is het meest effectief bij het blokkeren van structurele afbladdering veroorzaakt door penetratie van slak. Uit het onderzoek bleek dat de spinelcomponent een beslissende rol speelt in de slakweerstand van de spinelklinker zelf en het gietstuk gemaakt van spinel gemengd met korund. Het ideale MgO-gehalte in spinel is 3% tot 5%. Siliciumpoeder is ook effectief in het remmen van de uitzettingsspanning van spinel. Studies hebben aangetoond dat siliciumpoeder en MgO-poeder bij lage temperaturen MSH-stoffen genereren, die hydratatie van de periklaas kunnen voorkomen, de vloeibaarheid van gietstukken kunnen verbeteren en de dichtheid van gietstukken kunnen verhogen. Bij hoge temperaturen dehydrateert MSH en reageert met CaO om laagsmeltende producten te genereren die plastische vervorming veroorzaken en uitzettingsspanning bij hoge temperaturen absorberen. Naarmate de hoeveelheid siliciumpoeder echter toeneemt, neemt de hoeveelheid vloeibare fase die bij hoge temperaturen wordt gegenereerd toe, en neemt de kruipweerstand bij hoge temperaturen af. Onder de omstandigheden van gesmolten staaldruk is het materiaal gevoelig voor oversinteren en barsten, met meer scheuren, bredere scheuren en diepere afbladdering. Cement en siliciumpoeder worden doorgaans als composietbindmiddel gebruikt.
Kortom, gietbare aluminium-spinel-gietstukken en gietbare aluminium-magnesium-gietstukken hebben een goede organisatorische uniformiteit, kruipweerstand bij hoge temperaturen, thermische schokstabiliteit en weerstand tegen erosie en penetratie van slak. Het belangrijkste verschil tussen de twee is dat de eerste voorgesynthetiseerde spinel introduceert, en dat de sterkte na bakken bij verschillende temperaturen laag is, de buigsterkte bij hoge temperaturen groot is, de volumestabiliteit goed is en de lineaire veranderingssnelheid klein is; de laatste reageert om spinel te vormen bij gebruik bij hoge temperaturen, en de sterkte na bakken bij verschillende temperaturen is groot, de kruipweerstand bij hoge temperaturen is sterk, de dichtheid is dicht en de lineaire veranderingssnelheid is groot.
2. Schade aan aluminium-magnesiumgietproducten met een hoge zuiverheid
Castables van aluminium-spinel en castables van aluminiumoxide-magnesium zijn in wezen hetzelfde systeem bij hoge temperaturen, en de belangrijkste kristalfasen zijn korund en aluminiumrijke spinel. De factoren die de slakweerstand van gietstukken beïnvloeden zijn zeer complex, zoals staalsoort, slaksamenstelling, smeltomstandigheden, enz., maar worden voornamelijk bepaald door de minerale samenstelling en microstructuur van de gietstukken. De FeO en MnO in de aluminiumrijke spinel-gevangen slakken bezetten eerst de kationvacatures en vervangen een deel van de MgO om een samengestelde vaste spineloplossing te vormen met een typische samenstelling van Mg0.70Mn{ {7}}.08Fe0.21Al2.00O4. Elektronensonde-analyse laat zien dat de vaste oplosbaarheid van Fe en Mn in fijnkorrelige spinel in hetzelfde gebied ongeveer hetzelfde is, terwijl het gehalte aan Fe- en Mn-elementen aan de rand van grotere spineldeeltjes veel hoger is dan dat in het binnenste van de deeltjes. Chemische analyse en röntgendiffractieanalyse van de monsters na slakcorrosie laten ook zien dat de roosterconstante van de spinel geleidelijk afneemt van het werkoppervlak naar de binnenkant, wat consistent is met de verandering van het Fe2O3-gehalte in elke laag. Naarmate de vaste oplosbaarheid van Fe2O3 in elke laag afneemt, komen de roosterconstante en de diffractie-intensiteit van de spinel dichter bij de spinel van de oorspronkelijke laag. Korund absorbeert CaO in de slak om calciumaluminaatmineralen te genereren en te stollen. Uit observatie met een optische microscoop blijkt dat er plaatachtige calciumaluminaat-reactiecirkels zijn aan de randen van de korunddeeltjes in de penetratielaag van het monster, en dat er een groot aantal naaldachtige CA6-mineralen in de matrix zitten. SiO2 bevordert de kristallisatie en groei van CA6, waardoor de poriën fijner worden en een dichtere barrièrelaag ontstaat. De resterende slak is rijk aan SiO2 en wordt stroperig en moeilijk doordringbaar. In tegenstelling tot aluminium-spinel-gietbare materialen zijn de nieuw gevormde spinelkorrels van MgO en Al2O3, hoewel aluminium-magnesium-gietbare materialen bij hoge temperaturen meer vloeibare fasen vormen, fijn, hebben ze veel defecten en hebben ze een kleine roosterconstante. SiO2 maakt de spinel meer gefragmenteerd, bevordert de vaste oplossing van Al2O3 in de spinel en vormt een aluminiumrijke spinel met een hogere roosterdefectconcentratie. Bovendien is het gietbare materiaal ook dichter, waardoor de slakweerstand, vooral de weerstand tegen slakpenetratie, superieur is.
