1. Prestazioni e principali fattori di influenza dei getti in alluminio e magnesio ad alta purezza
Elevata purezzagetti in alluminio-magnesiosono sviluppati sulla base di getti in alluminio e magnesio. Lo scopo è quello di migliorare la resistenza alla corrosione e le prestazioni ad alta temperatura dei getti in alluminio, nonché la resistenza alla permeabilità e la stabilità agli shock termici dei getti in magnesio. Il suo punto di dosaggio cade sul lato alluminio del diagramma di fase binario MgO-Al2O3. Il componente principale del getto, Al2O3, reagisce con MgO ad alta temperatura per formare spinello, accompagnato da un'espansione del volume di circa il 7%. Per sopprimere il danno da scheggiatura causato da questo stress di espansione durante l'uso, lo studio sperimentale ha selezionato due diverse materie prime, magnesia fusa e spinello magnesio-alluminio, per studiare l'influenza della resistenza alle scorie del materiale. I risultati mostrano che quando viene aggiunta una certa quantità di magnesia, il getto viene lubrificato in una piccola quantità di fase liquida, specialmente quando viene utilizzato sotto la pressione statica dell'acciaio fuso, la sinterizzazione di reazione viene avanzata e il corpo sciolto formato dall'espansione dello spinello diventa più compatto. La magnesia con una dimensione delle particelle appropriata può far sì che il getto mostri ancora una leggera espansione ad alta temperatura, mantenga l'integrità ed è anche utile per ridurre la corrosione. Tuttavia, più è grossolana la dimensione critica delle particelle di magnesia o la quantità aggiunta supera i 4C, la corrosione tende ad aumentare a causa dell'espansione eccessiva, della degradazione organizzativa e della penetrazione più profonda delle scorie.
Lo spinello presintetizzato viene introdotto per sostituire la magnesia fusa. Lo studio ritiene che maggiore è il contenuto teorico di spinello, migliore è la resistenza alla corrosione del colabile, mentre la profondità di penetrazione della scoria è minima quando il contenuto di spinello è dal 10% al 30% e il contenuto di spinello supera il 50% e aumenta con l'aumento del contenuto di spinello. La dimensione delle particelle di spinello con distribuzione uniforme di micropolvere è più efficace nel bloccare la desquamazione strutturale causata dalla penetrazione della scoria. Lo studio ha scoperto che il componente spinello svolge un ruolo decisivo nella resistenza alla scoria del clinker di spinello stesso e del colabile fatto di spinello mescolato con corindone. Il contenuto ideale di MgO nello spinello è dal 3% al 5%. Anche la polvere di silicio è efficace nell'inibire lo stress di espansione dello spinello. Gli studi hanno dimostrato che a basse temperature, la polvere di silicio e la polvere di MgO generano sostanze MSH, che possono prevenire l'idratazione della periclasi, migliorare la fluidità dei colabili e aumentare la densità dei colabili. Ad alte temperature, l'MSH disidrata e reagisce con CaO per generare prodotti a basso punto di fusione per produrre deformazione plastica e assorbire lo stress di espansione ad alta temperatura. Tuttavia, all'aumentare della quantità di polvere di silicio, aumenta la quantità di fase liquida generata ad alte temperature e diminuisce la resistenza allo scorrimento ad alta temperatura. Nelle condizioni di pressione dell'acciaio fuso, il materiale è soggetto a sovrasinterizzazione e screpolature, con più crepe, crepe più larghe e peeling più profondo. Il cemento e la polvere di silicio sono generalmente utilizzati come legante composito.
In breve, i getti in alluminio-spinello e i getti in alluminio-magnesio hanno una buona uniformità organizzativa, resistenza allo scorrimento ad alta temperatura, stabilità agli shock termici e resistenza all'erosione e alla penetrazione delle scorie. La differenza principale tra i due è che il primo introduce spinello pre-sintetizzato e la resistenza dopo la cottura a diverse temperature è bassa, la resistenza alla flessione ad alta temperatura è elevata, la stabilità del volume è buona e la velocità di variazione lineare è ridotta; il secondo reagisce per formare spinello quando utilizzato ad alta temperatura e la resistenza dopo la cottura a diverse temperature è elevata, la resistenza allo scorrimento ad alta temperatura è elevata, la densità è densa e la velocità di variazione lineare è elevata.
2. Danni ai getti in alluminio-magnesio ad alta purezza
I getti in alluminio-spinello e i getti in alluminio-magnesio sono essenzialmente lo stesso sistema ad alte temperature e le principali fasi cristalline sono corindone e spinello ricco di alluminio. I fattori che influenzano la resistenza alle scorie dei getti sono molto complessi, come il tipo di acciaio, la composizione delle scorie, le condizioni di fusione, ecc., ma sono principalmente controllati dalla composizione minerale e dalla microstruttura dei getti. FeO e MnO nella scoria catturata dallo spinello ricco di alluminio occupano prima le vacanze cationiche e sostituiscono parte dell'MgO per formare una soluzione solida di spinello composito con una composizione tipica di Mg0.70Mn0.08Fe0.21Al2.00O4. L'analisi della sonda elettronica mostra che la solubilità solida di Fe e Mn nello spinello a grana fine nella stessa area è più o meno la stessa, mentre il contenuto di elementi Fe e Mn sul bordo delle particelle di spinello più grandi è molto più alto di quello all'interno delle particelle. L'analisi chimica e l'analisi di diffrazione dei raggi X dei campioni dopo la corrosione delle scorie mostrano anche che la costante reticolare dello spinello diminuisce gradualmente dalla superficie di lavoro verso l'interno, il che è coerente con la variazione del contenuto di Fe2O3 in ogni strato. Man mano che la solubilità solida di Fe2O3 in ogni strato diminuisce, la costante reticolare e l'intensità di diffrazione dello spinello si avvicinano allo spinello dello strato originale. Il corindone assorbe CaO nella scoria per generare minerali di alluminato di calcio e solidificare. L'osservazione al microscopio ottico mostra che ci sono cerchi di reazione di alluminato di calcio a forma di piastra sui bordi delle particelle di corindone nello strato di penetrazione del campione e ci sono un gran numero di minerali CA6 aghiformi nella matrice. SiO2 promuove la cristallizzazione e la crescita di CA6, il che rende i pori più fini e forma uno strato barriera più denso. La scoria residua è ricca di SiO2 e diventa viscosa e difficile da penetrare. A differenza dei getti in alluminio-spinello, sebbene i getti in alluminio-magnesio formino più fasi liquide ad alte temperature, i grani di spinello di MgO e Al2O3 appena formati sono fini, hanno molti difetti e hanno una piccola costante reticolare. SiO2 rende lo spinello più frammentato, promuove la soluzione solida di Al2O3 nello spinello e forma spinello ricco di alluminio con una maggiore concentrazione di difetti reticolari. Inoltre, il getto è anche più denso, quindi la resistenza alle scorie, in particolare la resistenza alla penetrazione delle scorie, è superiore.
