Innstillingen og herdingen avlavt sement ildfaste støpematerialerskyldes hovedsakelig koagulasjon og binding. Derfor er rollen til ultrafint pulver avgjørende, og er en nøkkelfaktor som bestemmer og påvirker ytelsen. Samtidig kan virkningen av tilsetningsstoffer på ytelsen ikke ignoreres.
NR.01 Ultrafint pulver
De ultrafine pulverene i støpemasser med lite sement inkluderer hovedsakelig aktiv silika-røyk, -Al₂O₃-pulver og Cr₂O₃-pulver, med innhold (%) på henholdsvis 93,2 %, større enn 90 % og mer enn 99 %. Partikkelstørrelsesfordelingen til disse tre typene ultrafine pulver er vist i tabellen nedenfor. Tabellen viser at partikler mindre enn 1,0 mm utgjør mer enn 71 %.
De ildfaste støpematerialene har samme blandingsandel, med et CaO-innhold på ca. 0,6%. Tre grupper av prøver ble fremstilt ved å tilsette aktivt SiO2, -Al2O3 (-aluminiumoksydpulver), og en kompositt av begge ultrafine pulvere, henholdsvis, i samme mengde. Etter hvert som oppvarmingstemperaturen øker, øker styrken til støpegods med forskjellige ultrafine pulvere.
Det er også observert at forskjellige ultrafine pulvere bidrar ulikt til styrken til støpemassene. Støpingen med en lik mengde aktivt SiO₂ og -Al₂O₃-kompositt ultrafint pulver viser den høyeste styrken, etterfulgt av støpematerialet med aktivt SiO₂ ultrafint pulver, mens støpematerialet med ultrafint aluminiumoksydpulver har den laveste styrken. Ved en oppvarmingstemperatur på 1500 grader er styrken til støpegods med de tre typene ultrafine pulver i utgangspunktet lik. Dette betyr at når man tilbereder ildfaste støpematerialer med lavt sement, er kompositt ultrafine pulvere best, og når det brukes alene, bør aktivt SiO2 ultrafint pulver foretrekkes.
Økning av mengden av SiO2 ultrafint pulver vil imidlertid redusere Al2O3-innholdet i støpematerialet og øke fri kvarts, noe som uunngåelig vil føre til en reduksjon i slaggmotstanden til støpematerialet. For eksempel er blandingsandelen av det støpbare ildfaste materialet for jerntrau: 70 % høy-aluminiumoksydtilslag, 14,2 % SiC, 5,8 % C, 0,2 % dispergeringsmiddel, 6,5 % vann og 10 % høy-aluminapulver og SiO₂ ultrafint pulver kombinert. Slaggmotstandstester ble utført ved bruk av smeltedigelmetoden under en reduserende atmosfære. Testbetingelser: standard slaggbasisitet 1.105, oppvarmingstemperatur og holdetid 1500 grader, 4 timer. Med økende SiO₂ ultrafint pulverinnhold er det en optimal verdi for slaggmotstand; det vil si at den beste slaggmotstanden oppnås når det ultrafine pulverinnholdet er rundt 5 %.
Med den støpbare blandingsandelen og det kombinerte innholdet av ildfast fint pulver og ultrafint pulver forblir konstant, øker også trykkstyrken etter brenning ved 1600 grader med økende ultrafint pulverinnhold, men det er en optimal verdi. Med SiO2 ultrafint pulver som utgjør ca. 5%, og Al2O3 og Cr2O3 ultrafint pulver utgjør ca. 7%, er styrken god, og andre egenskaper er også utmerkede. Når det gjelder ultrafin pulvertype, har SiO2 ultrafint pulver den beste forsterkende effekten, etterfulgt av Al2O3 ultrafint pulver, mens Cr2O3 ultrafint pulver har en dårlig forsterkende effekt. Det er også observert at den forsterkende effekten av SiO2 ultrafint pulver er 2,5 til 4,4 ganger høyere enn de to sistnevnte typene.
NO.02 Tilsetningsstoffer
Det finnes mange typer tilsetningsstoffer. Her tar vi dispergeringsmidler og vann-reduksjonsmidler som eksempler for å illustrere deres innvirkning på ytelsen til ildfaste støpematerialer med lite sement.
Når blandingsandelen av støpematerialet er konstant, kan tilsetning av forskjellige mengder dispergeringsmiddel redusere mengden konstruksjonsvann som kreves. Når mengden konstruksjonsvann er konstant, er det en optimal verdi for den tørkede trykkfastheten ettersom mengden dispergeringsmiddel øker. Det vil si at styrken er best når dispergeringsmiddelinnholdet er 0,15 % til 0,2 %. Når det ikke tilsettes vann-reduksjonsmiddel eller doseringen overstiger 0,5 %, forringes styrken eller prøven sprekker. Dette skyldes den dårlige fluiditeten til støpematerialet og mangelen på tetthet i det støpte legeme.
Det finnes mange typer vann-reduksjonsmidler, og passende valg bør gjøres gjennom testing. Etter å ha bestemt blandingsandelen av ultra-lav sementkorund-støpbar, ble natriumpolyfosfat-, polycyanamidkondensater og naftalensulfonatkondensater brukt som vann-reduksjonsmidler, og passende doser ble siktet for å fremstille ildfaste støpematerialer. Støpegods uten vann-reduksjonsmidler lider av spontan agglomerering av ultrafine pulvere, som ikke effektivt kan fylle porene og har ekstremt ujevn fordeling. En stor mengde vann fanges i flokkene eller fyller porene, noe som resulterer i økt vannforbruk, lav bulkdensitet, høy porøsitet og lav styrke etter varmebehandling, og er også ugunstig for sintring. Polyfosfater har en viss dispergerende og vann-reduserende effekt, som til en viss grad kan forhindre spontan agglomerering av ultrafine pulvere, slik at de blir mer fullstendig fordelt i porene, forbedrer vannutnyttelsen og reduserer vannforbruket med ca. 17 %.
Derfor resulterte den økte bulktettheten og den reduserte porøsiteten til støpematerialet, sammenlignet med det ubehandlede støpematerialet, i en 0,6-1,9 ganger økning i trykkstyrke etter brenning og en 1,25 ganger økning i høy-bøyestyrke. Midlene B og C er organiske høyeffektive-vannreduserende midler-, med spesielt betydelige dispergerende vann{13}}reduserende effekter, som oppnår vannreduksjonsrater på henholdsvis 25 % og 28 %. Sammenlignet med det ubehandlede støpematerialet økte deres bulkdensitet med omtrent 3,5 %, porøsiteten redusert med 15 %, trykkstyrken etter brenning økte med 1-4 ganger, og bøyestyrken ved høy-temperatur økte med mer enn 3,5 ganger. Det er også tydelig at middel C er mer effektivt enn middel B. Avslutningsvis må vann-reduksjonsmidler tilsettes når du tilbereder ildfaste støpematerialer med lavt sementnivå, og organiske høyeffektive vannreduserende midler bør foretrekkes.
NR.03 Aluminiumspulver
I ildfaste støpegods av jerntrau tilsettes vanligvis metallisk aluminiumpulver for å akselerere tørking og styrke støpingen. Dens partikkelstørrelse og dosering har en betydelig innvirkning på ytelsen til støpematerialet og bør velges riktig.
I Al₂O₃-SiC-C ultra-lavt sementstøpemateriale, jo mindre partikkelstørrelsen på aluminiumspulveret er og jo høyere omgivelsestemperaturen er under konstruksjonen, desto kraftigere er den kjemiske reaksjonen, jo mer gass produseres og desto høyere materialtemperatur. Dette er gunstig for dehydrering av støpematerialet, noe som gir rask baking; en for rask reaksjon kan imidlertid lett føre til falsk innstilling, noe som er skadelig for styrken. Blandingsproporsjonene til støpematerialet forblir de samme. Store partikkelstørrelser av aluminiumpulver er skadelige for styrken, mens for små partikkelstørrelser gir en viss fordel for trykkstyrken under tørking, men andre styrker reduseres. En partikkelstørrelse på 88-44 mm gir bedre styrke. Mengden aluminiumspulver som brukes bør bestemmes basert på ytelsen til det ildfaste støpematerialet og konstruksjonsforholdene; den skal brukes så lite som mulig samtidig som det sikres god ventilasjon og rask tørking.
NR.04 Tilsetningsstoffer
I Al₂O₃-SiC-C ultra-lavt sementstøpematerialer bør SiC og karbonmaterialer tilsettes for å forbedre slaggmotstanden og den termiske stabiliteten. Eksperimenter og bruk har vist at kvaliteten og doseringen av SiC og karbonmaterialer har en betydelig innvirkning på ytelsen til støpematerialer og bør velges rasjonelt. Videre varierer karakteren og doseringen avhengig av størrelsen på masovnen og påføringsstedet. Generelt brukes SiC- og karbonmaterialer av høy-kvalitet i hovedjerntrauet eller slaggtrauet i store og mellomstore masovner, mens SiC- og karbonmaterialer av lavere-kvalitet brukes i mellomstore og små masovner; dosen av SiC er vanligvis 5 % til 35 %. Karbonmaterialer inkluderer hovedsakelig bek, flakgrafitt, elektrodepulver og jordaktig grafitt, med en dosering på 2 % til 6 %.
I ildfaste støpegods av jerntrau, tilsettes SiC og karbonmaterialer vanligvis i fin pulverform, med ultrafin SiC som foretrukket. Fordi dette materialet inneholder SiC og karbonmaterialer, reduseres oksidasjonsmotstanden. Karbonoksidasjon etterlater flere mikroporer, noe som lar smeltet jern eller slagg kontinuerlig trenge inn i det indre, og danner et avkullet lag og fører til skade på foringen. Tilsetning av metallisk aluminiumspulver kan forbedre oksidasjonsmotstanden til støpematerialet. Eksperimenter har vist at kombinert bruk av metallisk silisiumpulver, dvs. Al-pulver og Si-pulver, resulterer i bedre oksidasjonsmotstand og forbedret styrke av støpematerialet. Dette er fordi reaksjonen av metallisk silisium og aluminium med karbon ved høye temperaturer for å danne SiC og Al4C3 fører til en tettere mikrostruktur og overflate.
I Al₂O₃-SiO₂ ildfaste støpematerialer med lavt sement, fremmer tilsetning av 2 %–8 % kyanitt-fint pulver ved høye temperaturer på 1200–1400 grader dannelsen av mullitt, og øker dermed styrken. Dette betyr at kyanitt virker ikke bare som et ekspanderende middel, men også som et mineraliseringsmiddel.
