Procedura sperimentale
Utilizzare corindone tabulare, corindone fuso, spinello alluminio-magnesio sinterizzato, magnesia fusa, micropolvere -Al2O3, micropolvere di silice e cemento alluminato di calcio puro, ecc. Essiccazione a 110 gradi, cottura a 1000 gradi × 3 ore e 1500 gradi × 3 ore.
Determinare la porosità apparente, la densità apparente, la resistenza alla compressione, la resistenza alla flessione, il tasso di variazione lineare e la resistenza alla flessione termica di 1400 gradi × 1 h del campione dopo il trattamento a diverse temperature secondo GB; testare la velocità di variazione lineare del campione sotto carico, la pressione è 0,196 MPa, la velocità di riscaldamento è di 10 gradi / min, la temperatura massima è di 1500 gradi e la temperatura viene mantenuta per 3 ore; l'esperimento di resistenza delle scorie adotta il metodo del crogiolo e le scorie finali del convertitore (wCaO36,84 percento, wSiO214,77 percento, wAl2O328,17 percento, wFeO7,95 percento, wMnO4 0,58 percento) 150 g sono state messe nel crogiolo e dopo essere stato trattato in un forno elettrico a barra MoSi2 a 1650 gradi × 3h, è stato tagliato lungo il piano centrale del crogiolo per misurare la corrosione e la profondità di penetrazione del crogiolo da parte delle scorie; analisi chimica, microscopio ottico, diffrazione di raggi X, I campioni dopo la corrosione delle scorie vengono analizzati mediante sonde elettroniche.
Risultati e analisi
3.1 Proprietà e principali fattori di influenza dei colabili in alluminio-magnesio di elevata purezza
I fondi di fusione in alluminio-magnesio ad alta purezza sono sviluppati sulla base di materiali di fusione in alluminio e magnesio. Lo scopo è migliorare la resistenza alla corrosione e le prestazioni ad alta temperatura dei getti in alluminio, nonché migliorare la resistenza alla permeabilità e la stabilità agli shock termici. Il suo punto di dosaggio cade sul lato alluminio del diagramma di fase binario MgO-Al2O3.
Il componente principale dell'Al2O3 colabile reagisce con MgO formando spinello ad alta temperatura, accompagnato da un'espansione di volume di circa il 7%. Per sopprimere il danno da scheggiatura causato da questa sollecitazione di espansione, sono stati studiati sperimentalmente gli effetti di due diverse materie prime, magnesia fusa e spinello magnesia-allumina, sulla resistenza alla scoria del materiale. I risultati mostrano che quando viene aggiunta una certa quantità di magnesia, il colabile viene lubrificato in una piccola quantità di fase liquida, specialmente quando viene utilizzato, viene sottoposto alla pressione idrostatica dell'acciaio fuso, la sinterizzazione di reazione viene avanzata e il il corpo sciolto dell'espansione dello spinello è promosso per essere più denso. La magnesia può far sì che il calcinabile mostri ancora microespansione ad alta temperatura, mantenere l'integrità ed è anche utile per ridurre la perdita di corrosione. Tuttavia, maggiore è la dimensione critica delle particelle di magnesia, o l'aggiunta di più di 4C, maggiore è l'espansione, il deterioramento della struttura, l'approfondimento della penetrazione delle scorie e la tendenza all'aumento della perdita per corrosione.
L'introduzione dello spinello presintetico per sostituire la magnesia fusa, la ricerca ritiene che il contenuto di spinello più teorico, migliore è la resistenza alla corrosione del calcinabile e la profondità di penetrazione delle scorie è la più piccola quando il contenuto di spinello è compreso tra il 10% e il 30%, e il contenuto di spinello va dal 10% al 30%. Quando il contenuto supera il 50 percento, mostra una tendenza al rialzo con l'aumento del contenuto di spinello. La granulometria dello spinello con distribuzione uniforme della polvere fine è la più efficace per bloccare la scheggiatura strutturale causata dall'infiltrazione di scoria. Lo studio ha scoperto che il componente di spinello gioca un ruolo decisivo nella resistenza alle scorie del clinker di spinello stesso e del colabile mescolato con corindone, e il MgO nello spinello è ideale dal 3% al 5%. La micropolvere di silice è anche efficace nell'inibire la formazione dello stress da espansione dello spinello. Gli studi hanno dimostrato che a bassa temperatura, la micropolvere di silicio e la polvere di MgO formano una sostanza MSH, che può prevenire l'idratazione del periclasio, migliorare la fluidità dei calcinabili e aumentare la densità dei calcinabili. Assorbe lo stress di espansione ad alta temperatura, tuttavia, la quantità di micropolvere di silicio aggiunta aumenta, la formazione di fase liquida aumenta ad alta temperatura e la resistenza allo scorrimento ad alta temperatura diminuisce. Come mostrato nella Figura 2, il materiale è soggetto a sovrasinterizzazione e fessurazione sotto la pressione dell'acciaio fuso. aumentano, le crepe si allargano e la scheggiatura si approfondisce. Generalmente vengono utilizzati leganti compositi di cemento e fumi di silice.
Una quantità appropriata di idrato di cemento ad alto contenuto di allumina viene disidratata per formare una serie CA di sostanze altamente attive, che sono facili da reagire chimicamente con la polvere Al2O3 aggiunta da circa 1000 gradi.
In conclusione, sia i calcinabili Al-spinel che i calcinabili Al-Mg hanno una buona uniformità della microstruttura, resistenza allo scorrimento ad alta temperatura, stabilità agli shock termici e resistenza all'erosione e alla penetrazione delle scorie. La principale differenza tra i due è che il primo introduce lo spinello presintetizzato, che ha una bassa resistenza dopo la cottura a temperature diverse, un'elevata resistenza alla flessione ad alta temperatura, una buona stabilità del volume e una piccola velocità di variazione lineare; quest'ultimo reagisce per formare spinello quando viene utilizzato ad alta temperatura e diverso Ha un'elevata resistenza dopo la combustione ad alta temperatura, forte resistenza allo scorrimento ad alta temperatura, compattezza e grande velocità di variazione lineare.
3.2 Danni di calcinabili in alluminio-magnesio di elevata purezza
Il colabile in alluminio-spinello e il colabile in alluminio-magnesio sono essenzialmente lo stesso sistema ad alta temperatura e le principali fasi cristalline sono il corindone e lo spinello ricco di alluminio. I fattori che influenzano la resistenza alla scoria dei colabili sono molto complessi, come il tipo di acciaio, la composizione della scoria, le condizioni di fusione, ecc., ma sono principalmente controllati dalla composizione minerale e dalla microstruttura del colabile. Il FeO e l'MnO dello spinello ricco di alluminio catturano le scorie prima occupano i fori cationici e sostituiscono parte dell'MgO per formare una soluzione solida di spinello composito con una composizione tipica di Mg0.70Mn 0.08Fe0.21Al2.00O4. L'analisi della sonda elettronica mostra che nella stessa regione la solubilità solida di Fe e Mn nello spinello delle particelle è approssimativamente la stessa, mentre il contenuto di elementi Fe e Mn nel bordo delle particelle di spinello più grandi è molto più alto di quello in l'interno delle particelle. L'analisi mostra anche che la costante reticolare dello spinello diminuisce gradualmente dal lato della faccia di lavoro verso l'interno, il che è coerente con la variazione del contenuto di Fe2O3 in ogni strato. La forza è più vicina allo spinello dello strato originale.
Il corindone assorbe CaO nelle scorie per formare minerali di alluminato di calcio e si solidifica. L'osservazione al microscopio ottico mostra che c'è un cerchio di reazione di alluminato di calcio simile a una piastra sul bordo delle particelle di corindone nello strato permeabile del campione e che ci sono un gran numero di minerali CA6 aghiformi nella matrice. SiO2 promuove CA6 Quando il cristallo cresce, i pori diventano più fini, formando uno strato barriera più denso, e la scoria residua è ricca di SiO2 e diventa viscosa e difficile da penetrare.
Diversamente dal colabile in alluminio-spinello, sebbene il colabile in alluminio-magnesio formi più fasi liquide ad alta temperatura, lo spinello neoformato dalla reazione di MgO e Al2O3 ha grani fini, molti difetti e piccole costanti reticolari. Lo spinello è più finemente suddiviso, il che favorisce la soluzione solida di Al2O3 nello spinello, formando uno spinello ricco di alluminio con una maggiore concentrazione di difetti reticolari, e anche il colabile è più denso. Pertanto, la resistenza alle scorie, in particolare la resistenza alla capacità di penetrazione delle scorie, è migliore. L'osservazione microscopica mostra che i grani di spinello composito nello strato alterato del campione sono completamente sviluppati e sono euedrici, con una granulometria di circa 15-40 mm, e alcuni arrivano fino a 120 mm. La solubilità solida di FeO e MnO nello spinello è notevolmente aumentata. Composizione Mg0.68Mn0.17Fe0.47Al1.79O4.
Insomma
(1) Una ragionevole selezione della quantità di miscelazione di spinello, magnesia, micropolvere di silice e cemento e il controllo della microstruttura ideale sono essenziali per ottenere colabili di alluminio-magnesio di elevata purezza con prestazioni stabili.
(2) Sebbene i colabili Al-Mg di elevata purezza sviluppati abbiano proprietà diverse, hanno tutti una buona uniformità della microstruttura, resistenza allo scorrimento ad alta temperatura, stabilità agli shock termici e resistenza all'erosione e alla penetrazione delle scorie.
(3) Meccanismo anti-scoria dei colabili di alluminio-magnesio ad alta purezza: lo spinello cattura FeO e MnO nelle scorie per occupare i suoi fori cationici, sostituisce MgO per formare spinello composito, il corindone assorbe CaO per generare CA2, CA6, SiO6 promuove il cristallo CA6 Il i grani crescono fino a formare uno strato barriera più denso e la scoria residua è ricca di SiO2 e si ispessisce, migliorando così la resistenza alla penetrazione e all'erosione delle scorie. A causa della reazione di MgO e Al2O3, lo spinello appena formato nel colabile alluminio-magnesio presenta grani fini e molti difetti. Spinello di alluminio, quindi, la sua resistenza alle scorie è più forte di quella dei colabili di spinello di alluminio.
