Vatrostalni ljevcičesto doživljavaju značajno smanjenje čvrstoće na srednjim temperaturama (obično 800 stupnjeva -1000 stupnjeva ili više). To je uglavnom zbog dehidracije, rekristalizacije i fizičkog skupljanja hidrata u vezivu, što dovodi do porozne strukture. Kako bi se poboljšala međutemperaturna čvrstoća lijevanih vatrostalnih materijala, može se usredotočiti na nekoliko ključnih dimenzija: proporcija sirovina, optimizacija sustava veziva, upotreba aditiva i tehnike gradnje. Slijede specifične strategije poboljšanja:
I. Optimiziranje sirovina i kompenzacija kemijskih reakcija
Ovo je najizravnija i najučinkovitija metoda. Jezgra je iskoristiti ekspanziju volumena koju stvara kemijska reakcija kako bi se nadoknadilo skupljanje tijekom sinteriranja.
1. Dodavanje finog praha Al₂O₃: Dodavanje odgovarajuće količine finog praha Al₂O3 (alfa aluminijevog oksida) u aluminat vatrostalne lijevane ploče je ključno. Na srednjim temperaturama, podvrgava se kemijskoj reakciji s učinkom ekspanzije, kompenzirajući smanjenje čvrstoće uzrokovano skupljanjem volumena. Osobito kada je vezivo CA-70 high-alumina cement, dodavanje ovog finog praha može čak povećati čvrstoću na srednjoj temperaturi umjesto da je smanji.
2. Uvođenje aktivnih punila: Čisti aluminatni cement se pomiješa sa silicij dioksidom. Na 800-1200 stupnjeva, pare silicijevog dioksida reagiraju s kalcijevim oksidom da bi se formirala anortitna faza za pojačanje, koja može učinkovito povećati čvrstoću na srednjoj temperaturi za oko 20%.
II. Dodavanje sredstava za sinterovanje i sredstava za ekspandiranje
Uvođenjem specifičnih mineralnih sirovina može se promijeniti ponašanje sinteriranja ili volumenska stabilnost materijala na srednjim temperaturama.
1. Dodavanje meke gline (sredstvo za sinterovanje): Dodavanje 3%-6% meke gline može pospješiti sinteriranje lijevanog materijala na nižim temperaturama, mijenjajući mikrostrukturu i time povećavajući srednje{4}}temperaturnu čvrstoću, čak i premašujući čvrstoću osušenu u pećnici.
2. Korištenje andaluzita (viso-temperaturno ojačanje): Iako andaluzit primarno djeluje na visokim temperaturama (iznad 1300 stupnjeva), ako je formulacija pravilno dizajnirana (dodan u obliku finog praha), mulit i višak SiO₂ koji nastaju tijekom njegove razgradnje na visokim temperaturama mogu stvoriti sekundarnu mulitizaciju, koja je od velike pomoći u održavanju čvrstoće nakon prelaska srednjeg temperaturnog raspona.
3. Korištenje bor karbida: bor karbid omekšava na visokim temperaturama i prianja uz površinu čestice, pridonoseći zgušnjavanju. Oksidni film B₂O3 formiran na njegovoj površini pruža otpornost na oksidaciju, dok stvoreni stupčasti kristali smanjuju poroznost i poboljšavaju međutemperaturnu čvrstoću.
III. Poboljšanje sustava vezivanja:
Vezivo je "kostur" vatrostalnih lijevaka. Odabir prikladnog veziva može iz temelja promijeniti slabost međutemperaturne čvrstoće.
1. Korištenje visoko{1}}cementa: Čisti kalcijev aluminatni cement (CA-70 ili viši stupanj) treba koristiti kad god je to moguće. U usporedbi s običnim cementom CA-50, ima bolju stopu zadržavanja čvrstoće u fazi međutemperature.
2. Kompozitna veziva: Cement se kombinira s kemijskim vezivima (kao što su fosfati) ili se koriste kohezivna veziva (kao što su silika sol i alumina sol). Ove metode vezivanja tvore stabilnu mrežnu strukturu na srednjim temperaturama, za razliku od čistih hidratacijskih veziva koja su sklona kolapsu zbog dehidracije.
IV. Mikrostruktura i optimizacija veličine čestica:
Fizičke metode se koriste kako bi se unutarnja struktura materijala učinila kompaktnijom i smanjili nedostaci.
1. Razumna distribucija veličine čestica: Optimizirajte distribuciju čestica agregata (kao što su korund i mulit), slijedeći načelo najbližeg pakiranja kako biste smanjili unutarnju poroznost.
2. Uvođenje tehnologije mikropraha: Dodajte odgovarajuće količine mikropraha aktiviranog aluminijevog oksida ili mikropraha silicijevog dioksida, koristeći učinak punjenja mikropraha da smanjite prividnu poroznost, povećate gustoću materijala i tako poboljšate čvrstoću.
V. Kontrola konstrukcije i stvrdnjavanja:
Čak i uz najbolju formulaciju vatrostalnog materijala za lijevanje, nepravilna konstrukcija značajno će smanjiti čvrstoću.
1. Stroga kontrola dodavanja vode: Pretjerano dodavanje vode značajno će povećati poroznost i smanjiti gustoću. Količina dodane vode mora se strogo pridržavati prema preporučenoj količini od strane proizvođača tijekom miješanja.
2. Standardizirajte proces pečenja: Prilikom zagrijavanja na srednjoj temperaturi (osobito 900 stupnjeva -1200 stupnjeva), mora se osigurati dovoljno vremena zadržavanja kako bi se hidrati potpuno dehidrirali i rekristalizirali, izbjegavajući pucanje ili labavu strukturu zbog pretjeranog zagrijavanja.
