Postup experimentu
Použijte tabulkový korund, tavený korund, slinutý hlinito-hořčíkový spinel, tavenou magnézii, mikroprášek -Al2O3, mikroprášek oxidu křemičitého a čistý hlinitanový cement vápenatý atd. Sušení při 110 stupních, vypalování 1000 stupních × 3h a 1500 stupních × 3h.
Určete zdánlivou poréznost, objemovou hmotnost, pevnost v tlaku, pevnost v ohybu, lineární rychlost změny a tepelnou pevnost v ohybu 1400 stupňů × 1h vzorku po úpravě při různých teplotách podle GB; otestujte lineární rychlost změny vzorku pod zatížením, tlak je 0,196 MPa, rychlost ohřevu je 10 stupňů / min, maximální teplota je 1500 stupňů a teplota se udržuje po dobu 3 hodin; experiment odolnosti vůči strusce využívá kelímkovou metodu a konečná struska konvertoru (wCaO36,84 procenta, wSiO214,77 procenta, wAl2O328,17 procenta, wFeO7,95 procenta, wMnO4 ,58 procenta) byla vložena do kelímku 150 g po zpracování v tyčové elektrické peci MoSi2 při 1650 ° x 3 h byl řez podél středové roviny kelímku pro měření koroze a hloubky průniku kelímku struskou; chemická analýza, optický mikroskop, rentgenová difrakce, Vzorky po korozi strusky jsou analyzovány pomocí elektronických sond.
Výsledky a analýza
3.1 Vlastnosti a hlavní ovlivňující faktory vysoce čistých hliníko-hořčíkových žárobetonů
Vysoce čisté hliníko-hořčíkové žárobetony jsou vyvinuty na bázi hliníkových a hořčíkových žárobetonů. Účelem je zlepšit odolnost hliníkových odlitků proti korozi a vysokým teplotám, jakož i zlepšit jejich odolnost vůči propustnosti a tepelným šokům. Jeho vsázkový bod spadá na hliníkovou stranu binárního fázového diagramu MgO-Al2O3.
Hlavní složka litého Al2O3 reaguje s MgO za vzniku spinelu při vysoké teplotě, doprovázené objemovou expanzí asi 7 procent. Aby se potlačilo poškození odlupováním způsobené tímto expanzním napětím, byly experimentálně studovány účinky dvou různých surovin, tavené magnézie a hořečnato-hlinitého spinelu, na odolnost materiálu proti strusce. Výsledky ukazují, že po přidání určitého množství hořčíku je odlévatel mazán v malém množství kapalné fáze, zvláště když je použit, je vystaven hydrostatickému tlaku roztavené oceli, reakční slinování se urychlí a volné tělo roztažení páteře je podporováno, aby bylo více zahuštěno. Magnesia může způsobit, že odlévatelný materiál stále vykazuje mikroexpanzi při vysoké teplotě, udržuje integritu a je také prospěšný pro snížení korozních ztrát. Čím je však kritická velikost částic hořčíku hrubší nebo přídavek více než 4C, tím větší je expanze, zhoršení struktury, prohloubení průniku strusky a tendence ke zvýšení korozních ztrát.
Zavedením presyntetického spinelu jako náhrady tavené magnézie se výzkum domnívá, že čím více teoretického obsahu spinelu, tím lepší je odolnost odlitku proti korozi a hloubka průniku strusky je nejmenší, když je obsah spinelu 10 až 30 procent. a obsah spinelu je 10 procent až 30 procent. Když obsah překročí 50 procent, vykazuje vzestupný trend s nárůstem obsahu spinelu. Velikost částic spinelu s rovnoměrnou distribucí jemného prášku je nejúčinnější pro blokování strukturního odlupování způsobeného infiltrací strusky. Studie zjistila, že spinelová složka hraje rozhodující roli v odolnosti samotného spinelového slínku a odlitku smíšeného s korundem ve strusce a MgO ve spinelu je ideální v rozmezí 3 až 5 procent. Mikroprášek oxidu křemičitého je také účinný při inhibici tvorby spinelového expanzního napětí. Studie ukázaly, že při nízké teplotě tvoří silikonový mikroprášek a MgO prášek látku MSH, která může zabránit hydrataci periklasu, zlepšit tekutost odlitků a zvýšit hustotu odlitků. Absorbujte vysokoteplotní expanzní napětí, avšak množství přidaného křemíkového mikroprášku se zvyšuje, tvorba kapalné fáze se zvyšuje při vysoké teplotě a snižuje se odolnost proti tečení za vysokých teplot. Jak je znázorněno na obrázku 2, materiál je náchylný k nadměrnému slinování a praskání pod tlakem roztavené oceli. zvětšují, trhliny se rozšiřují a odlupování se prohlubuje. Obecně se používá cementové a křemičité kompozitní pojivo.
Odpovídající množství hydrátu hlinitanového cementu je dehydratováno za vzniku CA řady vysoce aktivních látek, které snadno chemicky reagují s přidaným práškem Al2O3 od cca 1000 stupňů.
Závěrem lze konstatovat, že jak Al-spinelové žárobetky, tak Al-Mg žárobetky mají dobrou stejnoměrnost mikrostruktury, odolnost proti tečení při vysokých teplotách, stabilitu tepelného šoku a odolnost proti erozi a penetraci strusky. Hlavní rozdíl mezi těmito dvěma je v tom, že první zavádí předem syntetizovaný spinel, který má nízkou pevnost po vypálení při různých teplotách, vysokou pevnost v ohybu za vysokých teplot, dobrou objemovou stabilitu a malou lineární rychlost změny; posledně jmenovaný reaguje za vzniku spinelu při použití při vysoké teplotě a jiný Má vysokou pevnost po spálení při vysoké teplotě, silnou odolnost proti tečení při vysoké teplotě, kompaktnost a velkou lineární rychlost změny.
3.2 Poškození vysoce čistých hliníko-hořčíkových žárobetonů
Slévatelný hliník-spinel a hliník-hořčík odlévatelný jsou v podstatě stejný systém při vysoké teplotě a hlavní krystalické fáze jsou korund a spinel bohatý na hliník. Faktory ovlivňující odolnost žárobetinu vůči strusce jsou velmi složité, jako je jakost oceli, složení strusky, podmínky tavení atd., ale jsou řízeny především minerálním složením a mikrostrukturou žárobetinu. FeO a MnO ze strusky zachycující spinel bohatý na hliník nejprve obsadí kationtové otvory a nahradí část MgO za vzniku kompozitního spinelového tuhého roztoku s typickým složením Mg0.70Mn 0.08Fe0.21Al2.{11}}O4. Analýza elektronovou sondou ukazuje, že ve stejné oblasti jemná Rozpustnost Fe a Mn v pevné fázi ve spinelu částic je zhruba stejná, zatímco obsah prvků Fe a Mn na okraji větších částic spinelu je mnohem vyšší než v vnitřek částic. Analýza také ukazuje, že mřížková konstanta spinelu postupně klesá ze strany pracovní plochy dovnitř, což je v souladu se změnou obsahu Fe2O3 v každé vrstvě. Pevnost se blíží spinelu původní vrstvy.
Korund absorbuje CaO ve strusce za vzniku minerálů hlinitanu vápenatého a tuhne. Pozorování optickým mikroskopem ukazuje, že na okraji korundových částic v propustné vrstvě vzorku je deskovitý reakční kruh hlinitanu vápenatého a v matrici je velké množství jehličkovitých minerálů CA6. SiO2 podporuje CA6 Když krystal roste, póry se zjemňují a vytvářejí hustší bariérovou vrstvu a zbytková struska je bohatá na SiO2 a stává se viskózní a obtížně proniká.
Na rozdíl od hliníkovo-spinelového odlitku, přestože hliník-hořčíkový odlévatel tvoří při vysoké teplotě kapalnější fáze, spinel nově vzniklý reakcí MgO a Al2O3 má jemná zrna, mnoho defektů a malé mřížkové konstanty. Spinel je jemněji dělený, čímž se do spinelu dostává tuhý roztok Al2O3, čímž vzniká spinel bohatý na hliník s větší koncentrací mřížkových defektů a odlévatelný materiál je také hustší. Proto je odolnost proti strusce, zejména odolnost proti pronikání strusky, lepší. Mikroskopické pozorování ukazuje, že kompozitní spinelová zrna v pozměněné vrstvě vzorku jsou zcela vyvinutá a jsou euedrická, s velikostí zrn asi 15-40 mm a některá jsou až 120 mm. Pevná rozpustnost FeO a MnO ve spinelu je značně zvýšena. Složení Mg0.68Mn0.17Fe0.47Al1.79O4.
Na závěr
(1) Rozumný výběr míchaného množství spinelu, hořčíku, mikroprášku oxidu křemičitého a cementu a kontrola ideální mikrostruktury jsou zásadní pro získání vysoce čistých odlitků z hliníku a hořčíku se stabilním výkonem.
(2) Přestože vyvinuté vysoce čisté Al-Mg žárobetony mají různé vlastnosti, všechny mají dobrou stejnoměrnost mikrostruktury, odolnost proti tečení při vysokých teplotách, stabilitu tepelného šoku a odolnost proti erozi a pronikání strusky.
(3) Antistruskový mechanismus vysoce čistých hliníko-hořčíkových žárobetonů: Spinel zachycuje FeO a MnO ve strusce, aby obsadil své kationtové otvory, nahrazuje MgO za vzniku kompozitního spinelu, korund absorbuje CaO a vytváří CA2, CA6, SiO6 podporuje krystal CA6. zrna rostou a vytvářejí hustší bariérovou vrstvu a zbytková struska je bohatá na SiO2 a houstne, čímž se zlepšuje odolnost proti pronikání strusky a erozi. V důsledku reakce MgO a Al2O3 má nově vzniklý spinel v hliníko-hořčíkovém odlitku jemná zrna a mnoho defektů. Hliníkový spinel je proto jeho odolnost proti strusce silnější než odolnost hliníkového spinelu.
