Eksperimento procedūra
Naudokite lentinį korundą, lydytą korundą, sukepintą aliuminio-magnio špinelį, lydytą magneziją, -Al2O3 mikromiltelius, silicio dioksido mikromiltelius ir gryną kalcio aliuminato cementą ir kt. Džiovinimas 110 laipsnių temperatūroje, deginimas 1000 laipsnių × 3 val. ir 1500 laipsnių × 3 val.
Nustatykite bandinio tariamąjį poringumą, tūrinį tankį, gniuždomąjį jėgą, lenkimo stiprumą, linijinio pokyčio greitį ir 1400 laipsnių × 1h šiluminį lenkimo stiprumą po apdorojimo skirtingomis temperatūromis pagal GB; išbandykite bandinio tiesinį kitimo greitį esant apkrovai, slėgis yra 0,196 MPa, kaitinimo greitis yra 10 laipsnių / min., maksimali temperatūra yra 1500 laipsnių ir palaikoma 3 valandas; Atsparumo šlakui eksperimente naudojamas tiglio metodas, o galutinio konverterio šlako (wCaO36,84 proc., wSiO214,77 proc., wAl2O328,17 proc., wFeO7,95 proc., wMnO4 0,58 proc.) į tiglį buvo įdėta 150 g. po apdorojimo MoSi2 strypų elektrinėje krosnyje 1650 laipsnių × 3h, jis buvo supjaustytas išilgai centrinės tiglio plokštumos, kad būtų išmatuotas šlako korozija ir tiglio įsiskverbimo gylis; cheminė analizė, optinis mikroskopas, rentgeno spindulių difrakcija. Mėginiai po šlako korozijos analizuojami elektroniniais zondais.
Rezultatai ir analizė
3.1 Aukšto grynumo aliuminio-magnio liejinių savybės ir pagrindiniai įtakos veiksniai
Aukšto grynumo aliuminio-magnio liejiniai sukurti aliuminio ir magnio liejinių pagrindu. Tikslas yra pagerinti aliuminio liejinių atsparumą korozijai ir aukštų temperatūrų savybes, taip pat pagerinti jų atsparumą pralaidumui ir stabilumą šiluminiam smūgiui. Jo maišymo taškas patenka į MgO-Al2O3 dvejetainės fazės diagramos aliuminio pusę.
Pagrindinis liejamo Al2O3 komponentas reaguoja su MgO, sudarydamas spinelį aukštoje temperatūroje, kartu su tūrio padidėjimu apie 7 proc. Siekiant nuslopinti šio plėtimosi įtempio sukeliamą skilimo žalą, eksperimentiškai buvo tiriamas dviejų skirtingų žaliavų – lydyto magnezijos ir magnio-aliuminio oksido špinelio – poveikis medžiagos atsparumui šlakui. Rezultatai rodo, kad pridėjus tam tikrą magnio oksido kiekį, liejamasis yra sutepamas nedideliu kiekiu skystos fazės, ypač kai jis naudojamas, veikiamas išlydyto plieno hidrostatinio slėgio, pagreitėja reakcijos sukepinimas ir laisvas spinelio išsiplėtimo korpusas skatinamas labiau sutankinti. Magnezija gali priversti liejinį mikroplėtimą esant aukštai temperatūrai, išlaikyti vientisumą ir taip pat naudinga sumažinti korozijos nuostolius. Tačiau kuo stambesnis magnio oksido kritinis dalelių dydis arba pridedant daugiau nei 4C, tuo didesnis išsiplėtimas, pablogėja struktūra, gilėja šlako įsiskverbimas ir didėja korozijos nuostolių tendencija.
Pradėjus naudoti iš anksto sintetinį špinelį, skirtą pakeisti lydytą magneziją, tyrime manoma, kad kuo daugiau teorinio špinelio kiekio, tuo didesnis liejamo elemento atsparumas korozijai, o šlako įsiskverbimo gylis yra mažiausias, kai špinelio kiekis yra 10–30 procentų. o špinelio kiekis yra nuo 10 procentų iki 30 procentų . Kai kiekis viršija 50 procentų, tai rodo didėjimo tendenciją didėjant špinelio kiekiui. Špinelio dalelių dydis ir tolygus smulkių miltelių pasiskirstymas yra veiksmingiausias blokuojant struktūrinį skilimą, kurį sukelia šlako įsiskverbimas. Tyrimo metu nustatyta, kad špinelio komponentas vaidina lemiamą vaidmenį šlako atsparumui šlakui pačiam spinelio klinkeriui ir su korundu sumaišytam liejiniui, o MgO spinelyje yra idealus 3–5 proc. Silicio dioksido mikromilteliai taip pat veiksmingai slopina špinelio plėtimosi streso susidarymą. Tyrimai parodė, kad žemoje temperatūroje silicio mikromilteliai ir MgO milteliai sudaro MSH medžiagą, kuri gali užkirsti kelią periklazės hidratacijai, pagerinti liejamų medžiagų sklandumą ir padidinti liejamų medžiagų tankį. Absorbuokite plėtimosi įtempį aukštoje temperatūroje, tačiau padidėja pridedamo silicio mikromiltelių kiekis, padidėja skystos fazės susidarymas esant aukštai temperatūrai ir sumažėja atsparumas valkšnumui aukštoje temperatūroje. Kaip parodyta 2 paveiksle, esant išlydyto plieno slėgiui, medžiaga gali per daug sukepti ir įtrūkti. didėja, įtrūkimai plečiasi, o skilimas gilėja. Paprastai naudojamas cemento ir silicio dūmų kompozicinis rišiklis.
Tinkamas kiekis didelio aliuminio oksido cemento hidrato dehidratuojamas, kad susidarytų CA serijos labai aktyvios medžiagos, kurios lengvai chemiškai reaguoja su pridėtais Al2O3 milteliais nuo maždaug 1000 laipsnių.
Apibendrinant galima pasakyti, kad tiek Al-spinel, tiek Al-Mg liejiniai turi gerą mikrostruktūros vienodumą, atsparumą aukštai temperatūrai, stabilumą šiluminiam smūgiui ir atsparumą šlako erozijai bei įsiskverbimui. Pagrindinis skirtumas tarp šių dviejų yra tas, kad pirmajame pristatomas iš anksto susintetintas špinelis, kurio stiprumas yra mažas po šaudymo esant skirtingoms temperatūroms, didelis lenkimo stiprumas aukštoje temperatūroje, geras tūrio stabilumas ir mažas tiesinis pokyčio greitis; pastarasis reaguoja sudarydamas špinelį, kai naudojamas aukštoje temperatūroje, ir skiriasi Jis pasižymi dideliu stiprumu po degimo aukštoje temperatūroje, stipriai atsparus valkšnumui aukštoje temperatūroje, kompaktiškumu ir dideliu linijiniu pokyčiu.
3.2 Didelio grynumo aliuminio-magnio liejinių pažeidimai
Aliuminio-spinelio ir aliuminio-magnio liejamas iš esmės yra ta pati sistema esant aukštai temperatūrai, o pagrindinės kristalinės fazės yra korundas ir aliuminio turtingas spinelis. Veiksniai, turintys įtakos liejamųjų elementų atsparumui šlakui, yra labai sudėtingi, pavyzdžiui, plieno rūšis, šlako sudėtis, lydymosi sąlygos ir kt., tačiau juos daugiausia valdo liejamo mineralinė sudėtis ir mikrostruktūra. Aliuminio turinčio špinelio surinkimo šlako FeO ir MnO pirmiausia užima katijonų skyles ir pakeičia dalį MgO, kad susidarytų sudėtinis spinelio kietas tirpalas, kurio tipinė sudėtis yra Mg0.70Mn 0.08Fe0.21Al2.00O4. Elektroninio zondo analizė rodo, kad toje pačioje srityje smulkus Fe ir Mn kietasis tirpumas dalelių špinelyje yra maždaug vienodas, o Fe ir Mn elementų kiekis didesnių spinelio dalelių krašte yra daug didesnis nei dalelių viduje. Analizė taip pat rodo, kad spinelio gardelės konstanta palaipsniui mažėja nuo darbinio paviršiaus pusės į vidų, o tai atitinka Fe2O3 kiekio pokyčius kiekviename sluoksnyje. Stiprumas yra arčiau pradinio sluoksnio spinelio.
Korundas sugeria šlakuose esantį CaO, sudarydamas kalcio aliuminato mineralus ir sukietėja. Stebėjimas optiniu mikroskopu rodo, kad pralaidžiame mėginio sluoksnyje korundo dalelių krašte yra plokštelinis kalcio aliuminato reakcijos ratas, o matricoje yra daug adatinių CA6 mineralų. SiO2 skatina CA6 Kristalui augant, poros smulkėja, susidaro tankesnis barjerinis sluoksnis, o likutiniame šlake gausu SiO2, jis tampa klampus ir sunkiai prasiskverbiantis.
Skirtingai nuo aliuminio-magnio liejimo, nors aliuminio-magnio liejinys aukštoje temperatūroje sudaro skystesnes fazes, naujai MgO ir Al2O3 reakcijos metu susidaręs spinelis turi smulkių grūdelių, daug defektų ir mažas gardelės konstantas. Špinelis yra smulkiau suskaidytas, o tai skatina kietą Al2O3 tirpalą į spinelį, suformuojant aliuminio turtingą spinelį su didesne gardelės defektų koncentracija, o užliejamas taip pat yra tankesnis. Todėl atsparumas šlakui, ypač atsparumas šlakui, yra geresnis. Mikroskopinis stebėjimas rodo, kad sudėtiniai špinelio grūdeliai pakeistame mėginio sluoksnyje yra visiškai išsivystę ir yra euedriniai, jų grūdelių dydis yra apie 15-40 mm, o kai kurių - iki 120 mm. FeO ir MnO kietasis tirpumas špinelyje labai padidėja. Sudėtis Mg0.68Mn0.17Fe0.47Al1.79O4.
Apibendrinant
(1) Protingai parinkti špinelio, magnio, silicio dioksido mikromiltelių ir cemento maišymo kiekį ir kontroliuoti idealią mikrostruktūrą yra labai svarbu, kad būtų gauti labai gryni aliuminio-magnio liejiniai, pasižymintys stabiliomis savybėmis.
(2) Nors sukurti didelio grynumo Al-Mg liejiniai turi skirtingas savybes, jie visi turi gerą mikrostruktūros vienodumą, atsparumą aukštai temperatūrai, stabilumą šiluminiam smūgiui ir atsparumą šlako erozijai bei prasiskverbimui.
(3) Didelio grynumo aliuminio ir magnio liejinių apsaugantis nuo šlako mechanizmas: Spinelis sulaiko FeO ir MnO šlakuose, kad užimtų katijonų skyles, pakeičia MgO, kad susidarytų sudėtinis spinelis, korundas sugeria CaO, kad susidarytų CA2, CA6, SiO6 skatina CA6 kristalą. grūdai užauga ir sudaro tankesnį barjerinį sluoksnį, o likutiniame šlake gausu SiO2 ir jis sutirštėja, todėl pagerėja atsparumas šlako įsiskverbimui ir erozijai. Dėl MgO ir Al2O3 reakcijos naujai suformuotas špinelis aliuminio-magnio liejinyje turi smulkių grūdelių ir daug defektų. Aliuminio špinelis, todėl jo atsparumas šlakui yra stipresnis nei aliuminio-spinelio liejinių.
