Eksperimentprosedyre
Bruk tabellformet korund, smeltet korund, sintret aluminium-magnesium spinell, smeltet magnesia, -Al2O3 mikropulver, silika mikropulver og ren kalsiumaluminatsement, etc. Tørking ved 110 grader, brenning ved 1000 grader × 3 timer og 1500 grader × 3 timer.
Bestem den tilsynelatende porøsiteten, bulktettheten, trykkstyrken, bøyestyrken, lineær endringshastighet og 1400 grader ×1 time termisk bøyestyrke til prøven etter behandling ved forskjellige temperaturer i henhold til GB; test den lineære endringshastigheten til prøven under belastning, trykket er 0,196 MPa, oppvarmingshastigheten er 10 grader / min, maksimumstemperaturen er 1500 grader, og temperaturen holdes i 3 timer; slaggmotstandseksperimentet tar i bruk digelmetoden, og den endelige slaggen til omformeren (wCaO36,84 prosent, wSiO214,77 prosent, wAl2O328,17 prosent, wFeO7,95 prosent, wMnO4 ,58 prosent) 150g ble lagt i digelen, og etter å ha blitt behandlet i en MoSi2-stav-elektrisk ovn ved 1650 grader × 3 timer, ble den kuttet langs digelens sentrale plan for å måle korrosjons- og penetrasjonsdybden til digelen med slagg; kjemisk analyse, optisk mikroskop, røntgendiffraksjon, Prøvene etter slaggkorrosjon analyseres ved hjelp av elektroniske prober.
Resultater og analyse
3.1 Egenskaper og viktigste påvirkningsfaktorer for høyrent aluminium-magnesium-støpematerialer
Høyrent aluminium-magnesium-støpegods er utviklet basert på aluminium- og magnesiumstøpematerialer. Hensikten er å forbedre korrosjonsmotstanden og høytemperaturytelsen til aluminiumsstøpte, samt forbedre dens permeabilitetsmotstand og termisk sjokkstabilitet. Dens doseringspunkt faller på aluminiumsiden av det binære fasediagrammet MgO-Al2O3.
Hovedkomponenten i det støpbare Al2O3 reagerer med MgO for å danne spinell ved høy temperatur, ledsaget av en volumutvidelse på ca. 7 prosent. For å undertrykke avskallingsskaden forårsaket av denne ekspansjonsspenningen, ble effekten av to forskjellige råmaterialer, smeltet magnesia og magnesia-aluminiumoksyd spinell, på slaggmotstanden til materialet studert eksperimentelt. Resultatene viser at når en viss mengde magnesia tilsettes, smøres støpematerialet i en liten mengde flytende fase, spesielt når det brukes, utsettes det for det hydrostatiske trykket til smeltet stål, reaksjonssintringen fremmes, og løs kropp av spinellutvidelse fremmes for å bli mer fortettet. Magnesia kan gjøre at støpematerialet fortsatt viser mikro-ekspansjon ved høy temperatur, opprettholde integriteten og er også fordelaktig for å redusere korrosjonstap. Men jo grovere den kritiske partikkelstørrelsen på magnesiumoksyd er, eller tilsetning av mer enn 4C, desto større utvidelse, forringelse av strukturen, dypere slagginntrengning og tendensen til korrosjonstapet til å øke.
Introduksjonen av pre-syntetisk spinell for å erstatte smeltet magnesia, forskningen mener at jo mer teoretisk spinellinnhold, desto bedre er korrosjonsmotstanden til støpematerialet, og slaggpenetrasjonsdybden er den minste når spinellinnholdet er 10 prosent til 30 prosent. og spinellinnholdet er 10 prosent til 30 prosent. Når innholdet overstiger 50 prosent, viser det en oppadgående trend med økning i spinellinnhold. Spinellpartikkelstørrelsen med jevn fordeling av fint pulver er den mest effektive for å blokkere den strukturelle avskallingen forårsaket av slagginfiltrering. Studien fant at spinellkomponenten spiller en avgjørende rolle i slaggmotstanden til selve spinellklinkeren og støpematerialet blandet med korund, og MgO i spinellen er ideell på 3 prosent til 5 prosent. Silika-mikropulveret er også effektivt for å hemme dannelsen av spinellekspansjonsstress. Studier har vist at ved lav temperatur danner silisiummikropulver og MgO-pulver MSH-stoff, som kan forhindre periklasehydrering, forbedre flyten til støpematerialer og øke tettheten til støpematerialer. Absorber ekspansjonsspenning ved høye temperaturer, men mengden tilsatt silisiummikropulver øker, væskefasedannelsen øker ved høy temperatur, og krypemotstanden ved høye temperaturer avtar. Som vist i figur 2 er materialet utsatt for oversintring og sprekkdannelse under det smeltede ståltrykket. øker, sprekker utvides og avskallingen blir dypere. Vanligvis brukes sement- og silika-damp-komposittbindemiddel.
Passende mengde sementhydrat med høyt aluminiumoksyd dehydreres for å danne CA-serie av svært aktive stoffer, som er enkle å kjemisk reagere med det tilsatte Al2O3-pulveret fra ca. 1000 grader.
Avslutningsvis har både Al-spinel-støpere og Al-Mg-støpegods god mikrostrukturens ensartethet, krypemotstand ved høy temperatur, termisk sjokkstabilitet og motstand mot slaggerosjon og penetrering. Hovedforskjellen mellom de to er at førstnevnte introduserer forhåndssyntetisert spinell, som har lav styrke etter avfyring ved forskjellige temperaturer, høy bøyestyrke ved høy temperatur, god volumstabilitet og liten lineær endringshastighet; sistnevnte reagerer for å danne spinell når den brukes ved høy temperatur, og annerledes Den har høy styrke etter brenning ved høy temperatur, sterk krypemotstand ved høy temperatur, kompakthet og stor lineær endringshastighet.
3.2 Skader på støpegods av høy renhet av aluminium og magnesium
Aluminium-spinell-støpbare og aluminium-magnesium-støpbare er i hovedsak det samme systemet ved høy temperatur, og de viktigste krystallinske fasene er korund og aluminium-rik spinell. Faktorene som påvirker slaggmotstanden til støpegods er svært komplekse, som stålkvalitet, slaggsammensetning, smelteforhold osv., men de styres hovedsakelig av mineralsammensetningen og mikrostrukturen til støpematerialet. FeO og MnO til det aluminiumrike spinellfangstslagget okkuperer først kationhullene og erstatter deler av MgO for å danne en sammensatt spinellfast løsning med en typisk sammensetning av Mg0.70Mn 0.08Fe0.21Al2.00O4. Elektronsondeanalyse viser at i samme område fin. Den faste løseligheten av Fe og Mn i spinellen til partiklene er omtrent den samme, mens innholdet av Fe- og Mn-elementer i kanten av de større spinellpartiklene er mye høyere enn i innsiden av partiklene. Analysen viser også at gitterkonstanten til spinell gradvis avtar fra siden av arbeidsflaten til innsiden, noe som stemmer overens med endringen av Fe2O3-innholdet i hvert lag. Styrken er nærmere spinellen til det originale laget.
Korund absorberer CaO i slagget for å danne kalsiumaluminatmineraler og størkner. Optisk mikroskopobservasjon viser at det er en platelignende kalsiumaluminat-reaksjonssirkel ved kanten av korundpartiklene i det permeable laget av prøven, og det er et stort antall nålelignende CA6-mineraler i matrisen. SiO2 fremmer CA6 Når krystallen vokser, blir porene finere, og danner et tettere barrierelag, og restslaggen er rik på SiO2 og blir tyktflytende og vanskelig å trenge inn.
Forskjellig fra den aluminium-spinell-støpbare, selv om den aluminium-magnesium-støpbare danner mer flytende faser ved høy temperatur, har spinellen som nylig er dannet ved reaksjonen av MgO og Al2O3 fine korn, mange defekter og små gitterkonstanter. Spinellen er mer finfordelt, noe som fremmer den faste løsningen av Al2O3 inn i spinellen, og danner en aluminiumrik spinell med større konsentrasjon av gitterdefekter, og støpematerialet er også tettere. Derfor er slaggmotstanden, spesielt motstanden mot slaggpenetreringsevnen bedre. Mikroskopisk observasjon viser at de sammensatte spinellkornene i det endrede laget av prøven er fullstendig utviklet og er euhedrale, med en kornstørrelse på omtrent 15-40 mm, og noen er opptil 120 mm. Den faste løseligheten av FeO og MnO i spinellen økes kraftig. Sammensetning Mg0.68Mn0.17Fe0.47Al1.79O4.
For å konkludere
(1) Rimelig valg av blandingsmengden av spinell, magnesia, silika-mikropulver og sement, og kontroll av den ideelle mikrostrukturen er avgjørende for å oppnå høyrente aluminium-magnesium-støper med stabil ytelse.
(2) Selv om de utviklede høyrente Al-Mg-støpene har forskjellige egenskaper, har de alle god mikrostrukturens ensartethet, krypemotstand ved høy temperatur, termisk sjokkstabilitet og slaggerosjons- og penetrasjonsmotstand.
(3) Anti-slagg-mekanisme for høyrent aluminium-magnesium-støpematerialer: Spinell fanger FeO og MnO i slagg for å okkupere kationhullene, erstatter MgO for å danne sammensatt spinell, korund absorberer CaO for å generere CA2, CA6, SiO6 fremmer CA6-krystall. korn vokser opp og danner et tettere barrierelag, og restslagget er rikt på SiO2 og tykner, og forbedrer dermed motstanden mot slaggpenetrering og erosjon. På grunn av reaksjonen mellom MgO og Al2O3, har den nydannede spinellen i aluminium-magnesium-støpematerialet fine korn og mange defekter. Aluminiumspinell, derfor er slaggmotstanden sterkere enn for aluminium-spinell støpes.
