1. Ytelse og viktigste påvirkningsfaktorer for aluminium-magnesium-støpematerialer med høy renhet
Høy renhetaluminium-magnesium støpegodser utviklet basert på aluminium og magnesium støpematerialer. Hensikten er å forbedre korrosjonsmotstanden og høytemperaturytelsen til aluminiumsstøpegods, samt permeabilitetsmotstanden og termisk sjokkstabilitet til magnesiumstøpegods. Dens doseringspunkt faller på aluminiumsiden av det binære fasediagrammet MgO-Al2O3. Hovedkomponenten i støpematerialet, Al2O3, reagerer med MgO ved høy temperatur for å danne spinell, ledsaget av en volumutvidelse på ca. 7%. For å undertrykke avskallingsskaden forårsaket av denne ekspansjonsspenningen under bruk, valgte den eksperimentelle studien to forskjellige råmaterialer, smeltet magnesia og magnesium-aluminiumspinell, for å studere påvirkningen av materialets slaggmotstand. Resultatene viser at når en viss mengde magnesia tilsettes, smøres støpematerialet inn i en liten mengde flytende fase, spesielt når det brukes under det statiske trykket av smeltet stål, reaksjonssintringen blir fremmet, og det løse legemet dannes av utvidelsen av spinell blir mer kompakt. Magnesia med passende partikkelstørrelse kan gjøre at støpematerialet fortsatt viser svak ekspansjon ved høy temperatur, opprettholder integriteten og er også gunstig for å redusere korrosjon. Men jo grovere den kritiske partikkelstørrelsen på magnesia eller mengden tilsatt overstiger 4C, har korrosjonen en tendens til å øke på grunn av overdreven ekspansjon, organisatorisk nedbrytning og dypere slaggpenetrering.
Presyntetisert spinell introduseres for å erstatte smeltet magnesia. Studien mener at jo mer teoretisk spinellinnhold, desto bedre er korrosjonsmotstanden til støpegodset, mens slagginntrengningsdybden er minst når spinellinnholdet er 10 % til 30 %, og spinellinnholdet overstiger 50 %, og det øker med økningen av spinellinnholdet. Spinellpartikkelstørrelsen med jevn fordeling av mikropulver er mest effektiv for å blokkere den strukturelle peelingen forårsaket av slaggpenetrering. Studien fant at spinellkomponenten spiller en avgjørende rolle for slaggmotstanden til selve spinellklinkeren og støpematerialet laget av spinell blandet med korund. Det ideelle MgO-innholdet i spinell er 3 % til 5 %. Silisiumpulver er også effektivt for å hemme ekspansjonsstresset til spinell. Studier har vist at ved lave temperaturer genererer silisiumpulver og MgO-pulver MSH-stoffer, som kan forhindre periklasehydrering, forbedre flyten til støpematerialer og øke tettheten til støpematerialer. Ved høye temperaturer dehydrerer MSH og reagerer med CaO for å generere lavtsmeltende produkter for å produsere plastisk deformasjon og absorbere høytemperaturekspansjonsspenning. Men når mengden av silisiumpulver øker, øker mengden væskefase som genereres ved høye temperaturer, og krypemotstanden ved høye temperaturer avtar. Under forholdene med smeltet ståltrykk er materialet utsatt for oversintring og sprekker, med flere sprekker, bredere sprekker og dypere avskalling. Sement og silisiumpulver brukes vanligvis som et komposittbindemiddel.
Kort sagt har aluminium-spinell-støper og aluminium-magnesium-støpegods god organisatorisk ensartethet, krypemotstand ved høye temperaturer, termisk sjokkstabilitet og slaggerosjons- og penetrasjonsmotstand. Hovedforskjellen mellom de to er at førstnevnte introduserer forhåndssyntetisert spinell, og styrken etter avfyring ved forskjellige temperaturer er lav, bøyestyrken ved høy temperatur er stor, volumstabiliteten er god og den lineære endringshastigheten er liten; sistnevnte reagerer for å danne spinell når den brukes ved høy temperatur, og styrken etter avfyring ved forskjellige temperaturer er stor, høytemperatur krypemotstanden er sterk, tettheten er tett og den lineære endringshastigheten er stor.
2. Skade på støpegods av høy renhet av aluminium-magnesium
Aluminium-spinell-støper og aluminium-magnesium-støper er i hovedsak det samme systemet ved høye temperaturer, og de viktigste krystallfasene er korund og aluminium-rik spinell. Faktorene som påvirker slaggmotstanden til støpegods er svært komplekse, slik som ståltype, slaggsammensetning, smelteforhold osv., men styres hovedsakelig av mineralsammensetningen og mikrostrukturen til støpegodset. FeO og MnO i den aluminiumrike spinellfangede slaggen okkuperer først de ledige kationplassene og erstatter deler av MgO for å danne en sammensatt spinellfast løsning med en typisk sammensetning av Mg0.70Mn{ {7}}.08Fe0.21Al2.00O4. Elektronsondeanalyse viser at den faste løseligheten til Fe og Mn i finkornet spinell i samme område er omtrent den samme, mens innholdet av Fe- og Mn-elementer i kanten av større spinellpartikler er mye høyere enn i det indre av partiklene. Kjemisk analyse og røntgendiffraksjonsanalyse av prøvene etter slaggkorrosjon viser også at gitterkonstanten til spinellen gradvis avtar fra arbeidsflaten til innsiden, noe som stemmer overens med endringen av Fe2O3-innholdet i hvert lag. Når den faste løseligheten til Fe2O3 i hvert lag avtar, blir gitterkonstanten og diffraksjonsintensiteten til spinellen nærmere spinellen til det opprinnelige laget. Korund absorberer CaO i slagget for å generere kalsiumaluminatmineraler og størkne. Optisk mikroskopobservasjon viser at det er platelignende kalsiumaluminat-reaksjonssirkler på kantene av korundpartiklene i prøvepenetrasjonslaget, og det er et stort antall nållignende CA6-mineraler i matrisen. SiO2 fremmer krystallisering og vekst av CA6, noe som gjør porene finere og danner et tettere barrierelag. Restslagget er rikt på SiO2 og blir tyktflytende og vanskelig å penetrere. I motsetning til aluminium-spinell-støpere, selv om aluminium-magnesium-støpere danner mer flytende faser ved høye temperaturer, er de nydannede spinellkornene av MgO og Al2O3 fine, har mange defekter og har en liten gitterkonstant. SiO2 gjør spinellen mer fragmentert, fremmer den faste løsningen av Al2O3 i spinellen, og danner aluminiumrik spinell med høyere gitterdefektkonsentrasjon. I tillegg er støpematerialet også tettere, så slaggmotstanden, spesielt motstanden mot slaggpenetrering, er overlegen.
