I. Forberedelsesprinsipper for lavsementstøpte
Utarbeidelsen avlavt sement ildfaste støpematerialerbør ta «redusering av sementinnhold, optimalisering av mikrostruktur og forbedring av høy-temperaturytelse» som kjernemål, og strengt følge følgende fire prinsipper for å sikre at den har både brukbarhet og tjenestestabilitet:
1. Prinsipp for optimalisering av partikkelgradering
Partikkelgradering er grunnlaget for å bestemme bulkdensiteten, porøsiteten og styrken til støpegods. Den må følge den "nærmeste pakningsteorien" og har vanligvis en gradering på tre-nivåer eller-nivåer:
1) Grovt tilslag (5-15 mm): utgjør 30%-45%, spiller hovedsakelig en skjelettstøttende rolle, og råmaterialer med god kjemisk stabilitet og lav termisk ekspansjonskoeffisient (som bauxitt med høy alumina, korund) må velges for å unngå strukturelle sprekker på grunn av volumendring ved høye temperaturer;
2) Middels tilslag (1-5 mm): står for 20% -30%, fyller hullene mellom grove tilslag, forbedrer materialflyten og må matche sammensetningen av grove tilslag for å redusere grensesnittreaksjoner;
3) Fint pulver (0,074-1 mm): utgjør 15%-25%, og fyller hullene mellom tilslag ytterligere og forbedrer tettheten. Partikkelstørrelsen til fint pulver må kontrolleres innenfor et rimelig område. For grovt pulver vil lett føre til løs stabling, mens for fint pulver vil øke vannbehovet;
4) Mikropulver (<0.074mm): accounts for 5%-15%, including mineral micro powder (such as silica fume, alumina micro powder) and cement clinker micro powder. It is the key to achieving "low cement". Through the ball effect of micro powder and the reaction with volcanic ash, the cement dosage is reduced and the strength is improved.
2. Prinsipp for nøyaktig kontroll av sementdosering
Sementdosen (hovedsakelig aluminatsement) av ildfaste støpematerialer med lavt sement er vanligvis mindre enn eller lik 8 % (massefraksjon). En balanse mellom "redusere dosering" og "sikre konstruksjon og tidlig styrke":
(1) Minste effektive dosering: Bestem sementdoseringen i henhold til formålet med støpemidlet (f.eks.. 5%-7% for høy-ovnsforinger, 7%-8% for rørledninger med lav-temperatur), unngå overdreven dosering som vil resultere i dannelsen av kalsium, f.eks. høye temperaturer, noe som vil redusere ildfasthet;
(2) Synergi med mikropulver: Gjennom puzzolanreaksjonen av silikarøyk og aluminiumoksydmikropulver kombineres de med sementhydratiseringsprodukter (f.eks. CAH10, C2AH8) for å danne stabile C-A-S-H-gel eller søyleformede CA6-krystaller, som kompenserer for reduksjonen i cementering.
3. Prinsippet om balanse mellom vannbehov og flyt
Vannbehovet påvirker direkte tettheten, porøsiteten og bearbeidbarheten til støpegods og må kontrolleres innenfor det laveste rimelige området (vanligvis 5%-8%):
(1) Reduser vannbehovet: Ved å tilsette høy-effektive vannreduserende midler (som polykarboksylsyrer og naftalenserier), reduseres tiltrekningen mellom partikler, høy fluiditet oppnås ved lavt vanninnhold, og dannelsen av gjennomgående porer etter overdreven vannfordampning unngås;
(2) Fluiditetstilpasning: Juster fluiditeten i henhold til konstruksjonsmetoden (som pumping og vibrasjon). Utvidelsen av pumpede materialer må være større enn eller lik 250 mm, og utvidelsen av vibrerte materialer må være større enn eller lik 200 mm. Unngå samtidig overdreven flyt som forårsaker aggregert lagdeling.
4. Volumstabilitetskontrollprinsipper
Lavt ildfaste støpematerialer av sement er utsatt for volumendringer under oppvarming på grunn av faseendring og dekomponering av hydratiseringsprodukter. Dette krever valg av råmateriale og tilsetningskontroll:
(1) Råmaterialekspansjonskompensasjon: Tilsett en passende mengde ekspansjonsmiddel (som kyanitt og sillimanitt, som konverteres til mullitt ved høy temperatur og ekspanderer med 10%-15%) for å kompensere for krympingen forårsaket av dekomponeringen av sementhydratiseringsprodukter (som CAH10 som brytes ned til C2AH-20 ved ca. 0 grader,hr. 10%);
(2) Mikrostrukturoptimalisering: Gjennom mikropulverfylling og krystallretningsvekst (som CA6-søyleformet krystallsammenveving), reduseres den løse strukturen under oppvarming og volumstabiliteten forbedres. Det kreves vanligvis at den lineære endringshastigheten etter avfyring ved 1100 grader kontrolleres innenfor ±0,5 %.
2. Nøkkelråvarer som påvirker ytelsen til støpematerialer med lavt sementnivå
Ytelsen til lav-sementstøpemasse (ildfast, styrke, termisk sjokkstabilitet og korrosjonsbestandighet) bestemmes av den kjemiske sammensetningen, mineralstrukturen og partikkelstørrelsesfordelingen til råvarene. Kjerneråvarene kan deles inn i fem kategorier:
1. Ildfast tilslag: bestemmer det ildfaste fundamentet og skjelettstyrken til støpematerialet.
Ildfast tilslag utgjør 60 %-75 % og er "skjelettet" til støpematerialet. Dens ytelse bestemmer direkte ildfastheten og høytemperaturbæreevnen til støpematerialet:
(1) Høy-aluminiumoksydtilslag (Al₂O₃ Større enn eller lik 70 %) Sammensetning og ytelse: Hovedkomponenter er korund og mullitt, ildfasthet Større enn eller lik 1770 grader , trykkstyrke ved romtemperatur Større enn eller lik 100 MPa, trykkstyrke ved høy temperatur (1400 grader) eller lik trykkstyrke ved høy temperatur (1400 grader) 50 MPa; Gjeldende scenarier: Foringer av middels og høy temperatur ovner (slik som sement roterende ovn brenning sone, metallurgisk oppvarming ovn), er det nødvendig å unngå overdreven urenheter (som Fe₂O₃, TiO₂) for å forhindre dannelsen av lavt smeltepunkt faser (som FeO·1,50 grader smeltepunkt);
(2) Korundtilslag (Al₂O₃ Større enn eller lik 90%): Sammensetning og ytelse: Hovedsakelig -korund, tett struktur, ildfasthet Større enn eller lik 1850 grader, korrosjonsmotstand (som motstand mot smeltet stål og slaggkorrosjon) er bedre enn høy-; Gjeldende scenarier: Omgivelser med ultra-høy temperatur (som jerntrauet i stålmasovner og ikke--jernholdig metallsmelteovn), er det nødvendig å kontrollere størrelsesfordelingen for aggregatpartikkelstørrelsen for å unngå for mye grovt aggregat som forårsaker en reduksjon i termisk sjokkstabilitet.
2. Ildfast mikropulver: Kjernemikropulveret for å oppnå "lav sement" og ytelse
forbedring utgjør 5%-15%, som er nøkkelen til å skille ildfaste støpematerialer med lavt sement fra vanlige støpematerialer. Det inkluderer hovedsakelig:
(1) Alumina micropowder (Al₂O₃≥99%, D50=1-5μm): Mechanism of action: reacts with cement hydration products to form CA6 crystals, improving high-temperature strength; fills the gaps between aggregates and reduces porosity (can reduce apparent porosity from 18% to below 12%); Performance impact: Increasing the amount of micropowder can improve refractoriness, but excessive amount (>15 %) vil øke vannbehovet og må brukes med vannredusering;
(2) Silikarøyk (SiO₂ Større enn eller lik 90 %, D50=0.1-0.5μm): Virkningsmekanisme: Den har høy puzzolanaktivitet og reagerer med Ca(OH)₂ produsert ved sementhydrering for å danne C-S-H-gel, som forbedrer tidlig styrke. Dens sfæriske partikler kan redusere indre friksjon i materialet og forbedre flyten. Forholdsregler: Mengden av silisiumgass som brukes må kontrolleres (vanligvis 3 %-8 %). Overdreven bruk vil føre til at støpematerialet danner en stor mengde lav-smeltende-glass (som CaO-SiO₂-Al₂O₃ glass, smeltepunkt<1400°C) at high temperatures, reducing corrosion resistance.
3. Bindemiddel: Nøkkelen til å sikre bearbeidbarhet og styrkeutvikling.
Bindemidlet til lav-sementstøpemasse er hovedsakelig aluminatsement, supplert med kjemisk binding av fint pulver. Ytelsen påvirker herdetiden og styrken til støpematerialet:
(1) Aluminatsement (CA-50, CA-70): Sammensetning og egenskaper: CA-50 inneholder 50%-60% CA (monokalsiumaluminat), har en moderat herdetid (startinnstilling Større enn eller lik 45min, sluttinnstilling Mindre enn eller lik 10t), og høy tidlig styrke lik 120 MP; CA-70 inneholder mer enn eller lik 70 % CA, har høyere tidlig styrke, men stivner raskere og må brukes med en retarder; Ytelsespåvirkning: CaO-innholdet i sement påvirker direkte ildfastheten. For hver 1% økning i CaO, reduseres ildfastheten med ca. 15-20 grader. Derfor bør sement med lavt CaO-innhold (CA-70 CaO Mindre enn eller lik 22%) velges;
(2) Innstillingsretardere/akseleratorer: Settingsretardere (som sitronsyre og vinsyre, tilsatt med 0,05 %-0,2 %) forlenger herdetiden og er egnet for lang-transport eller helling av store-volum. Innstillingsakseleratorer (som Li₂CO₃ og CaCl₂, tilsatt ved 0,01%-0,05%) forkorter herdetiden og er egnet for byggemiljøer med lav temperatur (som vinterkonstruksjon). Imidlertid bør overdreven bruk unngås, da det kan redusere styrken.
4. Vannredusering: Kjernetilsetningen for å balansere vannbehov og flyt
Vannredusering er nøkkelen til å oppnå "lavt vann og høy flyt" i lavt sement ildfaste støpegods. Tilsetningsmengden er vanligvis 0,1%-0,5%:
(1) Vannreduserende polykarboksylsyre: Fordeler: Høy vannreduksjonshastighet (opptil 30%-40%), god slumpretensjon (tap av ekspansjon innen 1 time Mindre enn eller lik 20 mm), god kompatibilitet med aluminatsement, og vil ikke forårsake overdreven retardering; Ytelsespåvirkning: Det kan redusere vannbehovet med 2-3 prosentpoeng, øke trykkfastheten til støpematerialet etter avfyring ved 1100 grader med 15% -20%, og redusere den tilsynelatende porøsiteten med 3-5 prosentpoeng;
(2) Naphthalene water reducer: Features: Medium water reduction rate (20%-25%), low price, suitable for scenes with low fluidity requirements; Note: The dosage needs to be controlled. Excessive dosage (>0,5 %) vil føre til at støpematerialet delaminerer eller mister styrke.
5. Funksjonelle tilsetningsstoffer: regulerende volumstabilitet og spesielle egenskaper
(1) Ekspansjonsmiddel (kyanitt, sillimanitt): Funksjon: ved høy temperatur (1100-1400 grader), konverteres det til mullitt, ekspanderer med 10% -15%, oppveier krympingen av støpematerialet og unngår sprekker; dosering: vanligvis 3%-5%, overdreven dosering vil føre til overdreven volumutvidelse og generere indre stress;
(2) Anti-eksplosjonsmiddel (metallisk aluminiumspulver, tilsetningsmengde 0,1%-0,3%): - Funksjon: under oppvarmingsprosessen (200-600 grader), oksiderer det sakte for å generere Al₂O₃, frigjør en liten mengde gass, slipper ut det frie vannet inne i den lave sement-refraktoren og unngår den raske støpingsstrukturen, og unngår brennbare sementer. fordampning av vann ved høy temperatur;
(3) Termisk støtstabilisator (silisiumkarbid, silisiumnitrid, tilsatt mengde 5%-10%): Funksjon: Utnytt de lave ekspansjonsegenskapene til silisiumkarbid (termisk ekspansjonskoeffisient 4,5×10⁻⁶/grad) og silisiumnitrid (termisk ekspansjonskoeffisient ⁶r 3.2 grader) av støpegodset og forbedre den termiske sjokkstabiliteten (vanligvis kan antallet vannkjølte termiske sjokk økes fra 10 ganger til mer enn 20 ganger).
