Postupak pokusa
Upotrijebite tabularni korund, fuzionirani korund, sinterirani aluminij-magnezijev spinel, fuzionirani magnezijev oksid, mikroprah -Al2O3, mikroprah silicijevog dioksida i čisti kalcijev aluminatni cement, itd. Sušenje na 110 stupnjeva, pečenje na 1000 stupnjeva ×3h i 1500 stupnjeva ×3h.
Odredite prividnu poroznost, nasipnu gustoću, čvrstoću na pritisak, čvrstoću na savijanje, linearnu brzinu promjene i toplinsku čvrstoću na savijanje od 1400 stupnjeva × 1h uzorka nakon obrade na različitim temperaturama prema GB; testirajte linearnu brzinu promjene uzorka pod opterećenjem, tlak je 0,196 MPa, brzina zagrijavanja je 10 stupnjeva / min, maksimalna temperatura je 1500 stupnjeva, a temperatura se održava 3 sata; eksperiment otpornosti na trosku usvaja metodu lončića, a konačna troska iz pretvarača (wCaO36,84 posto, wSiO214,77 posto, wAl2O328,17 posto, wFeO7,95 posto, wMnO4 ,58 posto) 150 g stavljeno je u lončić, i nakon obrade u MoSi2 štapnoj električnoj peći na 1650 stupnjeva × 3h, izrezan je duž središnje ravnine lončića za mjerenje korozije i dubine prodiranja troske u lončić; kemijska analiza, optički mikroskop, rendgenska difrakcija, Uzorci nakon korozije troske analiziraju se pomoću elektroničkih sondi.
Rezultati i analiza
3.1 Svojstva i glavni čimbenici utjecaja aluminijsko-magnezijskih lijevaka visoke čistoće
Aluminij-magnezij visoke čistoće razvijen je na bazi aluminija i magnezija. Svrha je poboljšati otpornost na koroziju i visoke temperature aluminijskih lijevanih ploča, kao i poboljšati njegovu otpornost na propusnost i stabilnost na toplinski udar. Njegova točka doziranja pada na aluminijsku stranu binarnog faznog dijagrama MgO-Al2O3.
Glavna komponenta Al2O3 koja se može lijevati reagira s MgO kako bi se formirao spinel na visokoj temperaturi, praćen ekspanzijom volumena od oko 7 posto. Kako bi se suzbilo oštećenje od lomljenja uzrokovano ovim naprezanjem širenja, eksperimentalno su proučavani učinci dviju različitih sirovina, taljenog magnezijevog oksida i magnezij-aluminijevog spinela, na otpornost materijala na trosku. Rezultati pokazuju da kada se doda određena količina magnezija, lijevak se podmazuje u maloj količini tekuće faze, posebno kada se koristi, podvrgava se hidrostatskom tlaku rastaljenog čelika, reakcija sinteriranja napreduje, a labavo tijelo ekspanzije spinela se promiče da bude više zgusnuto. Magnezij može učiniti da lijevak i dalje pokazuje mikroekspanziju na visokoj temperaturi, održava cjelovitost, a također je koristan za smanjenje gubitka od korozije. Međutim, što je krupnija kritična veličina čestica magnezijevog oksida ili dodavanje više od 4C, to je veće širenje, pogoršanje strukture, produbljivanje prodora troske i tendencija povećanja gubitka od korozije.
Uvođenje predsintetičkog spinela za zamjenu fuzijskog magnezija, istraživanje vjeruje da što je veći teorijski sadržaj spinela, to je bolja otpornost na koroziju lijevanog materijala, a dubina prodiranja troske je najmanja kada je sadržaj spinela 10 posto do 30 posto, a sadržaj spinela je 10 posto do 30 posto . Kada sadržaj prelazi 50 posto, pokazuje uzlazni trend s povećanjem sadržaja spinela. Veličina čestica spinela s ravnomjernom raspodjelom finog praha je najučinkovitija za blokiranje strukturnog pucanja uzrokovanog infiltracijom troske. Studija je otkrila da komponenta špinela igra odlučujuću ulogu u otpornosti na trosku samog špinelnog klinkera i lijevanog materijala pomiješanog s korundom, a MgO u spinelu idealan je od 3 do 5 posto. Mikroprah silicijevog dioksida također je učinkovit u inhibiciji stvaranja stresa širenja spinela. Studije su pokazale da na niskim temperaturama mikroprah silicija i prah MgO tvore MSH tvar, koja može spriječiti hidrataciju periklaza, poboljšati fluidnost lijevaka i povećati gustoću lijevaka. Apsorbira visokotemperaturno naprezanje ekspanzije, međutim, količina dodanog silikonskog mikropraha se povećava, stvaranje tekuće faze se povećava na visokoj temperaturi, a otpornost na puzanje pri visokoj temperaturi se smanjuje. Kao što je prikazano na slici 2, materijal je sklon prekomjernom sinterovanju i pucanju pod pritiskom rastaljenog čelika. povećavaju, pukotine se šire, a pucanje produbljuje. Općenito se koristi kompozitno vezivo od cementa i silicij dioksida.
Odgovarajuća količina hidrata cementa s visokim sadržajem glinice dehidrira se kako bi se formirala serija CA visoko aktivnih tvari, koje je lako kemijski reagirati s dodanim prahom Al2O3 od oko 1000 stupnjeva.
Zaključno, i Al-spinel lijevači i Al-Mg lijevaci imaju dobru ujednačenost mikrostrukture, otpornost na puzanje pri visokim temperaturama, stabilnost na toplinske udare i otpornost na eroziju i prodiranje troske. Glavna razlika između ova dva je u tome što prvi uvodi prethodno sintetizirani spinel, koji ima nisku čvrstoću nakon pečenja na različitim temperaturama, visoku čvrstoću na savijanje pri visokim temperaturama, dobru stabilnost volumena i malu linearnu brzinu promjene; potonji reagira u obliku spinela kada se koristi na visokoj temperaturi, a različito. Ima visoku čvrstoću nakon spaljivanja na visokoj temperaturi, jaku otpornost na puzanje na visokoj temperaturi, kompaktnost i veliku linearnu brzinu promjene.
3.2 Oštećenje aluminijsko-magnezijskih lijevaka visoke čistoće
Aluminij-špinel i aluminij-magnezij u biti su isti sustav na visokoj temperaturi, a glavne kristalne faze su korund i aluminijem bogati spinel. Čimbenici koji utječu na otpornost lijevaka na trosku vrlo su složeni, kao što su vrsta čelika, sastav troske, uvjeti taljenja itd., ali uglavnom su kontrolirani mineralnim sastavom i mikrostrukturom lijevaka. FeO i MnO iz troske za hvatanje špinela bogate aluminijem prvo zauzimaju rupe kationa i zamjenjuju dio MgO kako bi formirali kompozitnu čvrstu otopinu spinela s tipičnim sastavom Mg0.70Mn 0.08Fe0.21Al2.00O4. Analiza elektronskom sondom pokazuje da je u istom području dobra topljivost Fe i Mn u spinelu čestica otprilike ista, dok je sadržaj Fe i Mn elemenata na rubu većih čestica spinela puno veći od onoga u unutrašnjosti čestica. Analiza također pokazuje da se konstanta rešetke špinela postupno smanjuje od strane radne površine prema unutra, što je u skladu s promjenom sadržaja Fe2O3 u svakom sloju. Čvrstoća je bliža spinelu izvornog sloja.
Korund apsorbira CaO u šljaci stvarajući minerale kalcijevog aluminata i skrućuje se. Promatranje optičkim mikroskopom pokazuje da postoji pločasti reakcijski krug kalcijevog aluminata na rubu čestica korunda u propusnom sloju uzorka, a postoji i veliki broj igličastih minerala CA6 u matrici. SiO2 promiče CA6 Kada kristal raste, pore postaju tanje, tvoreći gušći sloj barijere, a zaostala troska je bogata SiO2 i postaje viskozna te je teško prodrijeti.
Za razliku od aluminij-špinelnog lijevaka, iako aluminij-magnezijev lijevak stvara više tekućih faza na visokoj temperaturi, spinel novoformiran reakcijom MgO i Al2O3 ima fina zrna, mnoge nedostatke i male konstante rešetke. Spinel je finije usitnjen, što potiče čvrstu otopinu Al2O3 u spinel, tvoreći spinel bogat aluminijem s većom koncentracijom defekata rešetke, a lijevak je također gušći. Stoga je otpornost na trosku, posebno otpornost na prodiranje troske bolja. Mikroskopsko promatranje pokazuje da su kompozitna zrna spinela u promijenjenom sloju uzorka potpuno razvijena i euedralna, s veličinom zrna od oko 15-40 mm, a neka su i do 120 mm. Čvrsta topljivost FeO i MnO u spinelu je znatno povećana. Sastav Mg0.68Mn0.17Fe0.47Al1.79O4.
U zaključku
(1) Razuman odabir količine za miješanje spinela, magnezija, mikropraška silicijevog dioksida i cementa te kontrola idealne mikrostrukture ključni su za dobivanje aluminij-magnezijskih lijevaka visoke čistoće sa stabilnim učinkom.
(2) Iako razvijeni Al-Mg lijevani materijali visoke čistoće imaju različita svojstva, svi imaju dobru ujednačenost mikrostrukture, otpornost na puzanje pri visokim temperaturama, stabilnost na toplinske udare i otpornost na eroziju troske i prodiranje.
(3) Mehanizam protiv šljake aluminijsko-magnezijskih lijevaka visoke čistoće: špinel hvata FeO i MnO u troski da zauzme svoje kationske rupe, zamjenjuje MgO da formira kompozitni spinel, korund apsorbira CaO da generira CA2, CA6, SiO6 potiče CA6 kristal zrna rastu i formiraju gušći sloj barijere, a zaostala troska je bogata SiO2 i zgušnjava se, čime se poboljšava otpornost na prodor troske i eroziju. Zbog reakcije MgO i Al2O3, novonastali spinel u aluminijsko-magnezijskom lijevaniku ima fina zrna i mnoge nedostatke. Zbog toga je otpornost na trosku od aluminijskog špinela jača nego kod aluminijskih špinela.
