Процедура експерименту
Використовуйте пластинчастий корунд, плавлений корунд, спечену алюмінієво-магнієву шпінель, плавлений магнезій, мікропорошок -Al2O3, мікропорошок діоксиду кремнію та чистий алюмінатний цемент кальцію тощо. Сушіння при 110 градусах, випал при 1000 градусах × 3 години та 1500 градусах × 3 години.
Визначте уявну пористість, об’ємну щільність, міцність на стиск, міцність на згин, швидкість лінійної зміни та термічну міцність на згин 1400 градусів × 1 год зразка після обробки при різних температурах відповідно до GB; випробування лінійної швидкості зміни зразка під навантаженням, тиск 0,196 МПа, швидкість нагрівання 10 градусів / хв, максимальна температура 1500 градусів, і температура зберігається протягом 3 годин; В експерименті зі стійкістю до шлаку використовується тигельний метод, і кінцевий шлак конвертера (wCaO36,84 відсотка, wSiO214,77 відсотка, wAl2O328,17 відсотка, wFeO7,95 відсотка, wMnO4 ,58 відсотка) 150 г було поміщено в тигель, і після обробки в стрижневій електричній печі MoSi2 при 1650 градусах × 3 години його розрізали вздовж центральної площини тигля для вимірювання корозії та глибини проникнення шлаку в тигель; хімічний аналіз, оптичний мікроскоп, рентгенівська дифракція. Зразки після шлакової корозії аналізуються за допомогою електронних зондів.
Результати та аналіз
3.1 Властивості та основні чинники впливу високочистих алюмінієво-магнієвих ливарів
На основі алюмінієвих і магнієвих відливів розроблені високочисті алюмінієво-магнієві відливки. Мета полягає в тому, щоб підвищити корозійну стійкість і високотемпературні характеристики алюмінієвих ливарних плит, а також покращити їх стійкість до проникності та стійкість до термічного удару. Його точка дозування припадає на алюмінієву сторону бінарної фазової діаграми MgO-Al2O3.
Основний компонент литого Al2O3 реагує з MgO з утворенням шпінелі при високій температурі, що супроводжується розширенням об’єму приблизно на 7 відсотків. Для того, щоб придушити пошкодження від розколювання, спричинене цим напруженням розширення, експериментально вивчено вплив двох різних сировинних матеріалів, плавленої магнезії та магнезіально-глиноземної шпінелі, на стійкість матеріалу до шлаку. Результати показують, що коли додається певна кількість магнезії, ливарний матеріал змащується невеликою кількістю рідкої фази, особливо коли він використовується, він піддається гідростатичному тиску розплавленої сталі, реакція спікання просувається, і пухке тіло розширення шпінелі сприяє більшому ущільненню. Магнезія може забезпечити мікророзширення за високої температури, зберегти цілісність, а також зменшити втрати від корозії. Однак, чим більший критичний розмір частинок магнезії або додавання більше 4C, тим більше розширення, погіршення структури, поглиблення проникнення шлаку та тенденція до збільшення втрат від корозії.
Запровадження попередньої синтетичної шпінелі замість плавленої магнезії. Дослідження вважають, що чим більше теоретичний вміст шпінелі, тим краща корозійна стійкість литого металу, а глибина проникнення шлаку є найменшою, коли вміст шпінелі становить від 10 до 30 відсотків, а вміст шпінелі становить від 10 до 30 відсотків. Коли вміст перевищує 50 відсотків, він демонструє тенденцію до зростання зі збільшенням вмісту шпінелі. Розмір частинок шпінелі з рівномірним розподілом дрібного порошку є найбільш ефективним для блокування структурного розколювання, спричиненого інфільтрацією шлаку. Дослідження показало, що компонент шпінелі відіграє вирішальну роль у стійкості до шлаку самого клінкеру зі шпінелі та литого металу, змішаного з корундом, а MgO у шпінелі є ідеальним від 3 до 5 відсотків. Мікропорошок кремнезему також ефективний у пригніченні утворення напруги розширення шпінелі. Дослідження показали, що при низькій температурі мікропорошок кремнію та порошок MgO утворюють речовину MSH, яка може запобігти гідратації периклазу, покращити текучість заливок і збільшити щільність заливок. Поглинає високотемпературну напругу розширення, однак кількість доданого кремнієвого мікропорошку збільшується, утворення рідкої фази збільшується при високій температурі, а опір високотемпературній повзучості зменшується. Як показано на малюнку 2, матеріал схильний до надмірного спікання та розтріскування під тиском розплавленої сталі. збільшується, тріщини розширюються, а відколювання поглиблюється. Як правило, використовується композиційне сполучне з цементу та кремнезему.
Відповідна кількість гідрату цементу з високим вмістом глинозему зневоднюється з утворенням серії CA високоактивних речовин, які легко вступають у хімічну реакцію з доданим порошком Al2O3 приблизно від 1000 градусів.
Підсумовуючи, як Al-шпінель, так і Al-Mg мають гарну однорідність мікроструктури, стійкість до повзучості при високій температурі, стійкість до термічного удару та стійкість до ерозії та проникнення шлаку. Основна відмінність між ними полягає в тому, що перша вводить попередньо синтезовану шпінель, яка має низьку міцність після випалу при різних температурах, високу високотемпературну міцність на вигин, хорошу стабільність об’єму та невелику лінійну швидкість зміни; останній реагує з утворенням шпінелі при використанні при високій температурі, і відрізняється. Він має високу міцність після спалювання при високій температурі, сильний опір повзучості при високій температурі, компактність і велику лінійну швидкість зміни.
3.2 Пошкодження високочистих алюмінієво-магнієвих литків
Алюмінієво-шпінельне лиття та алюмінієво-магнієве лиття є по суті однаковою системою при високій температурі, а основними кристалічними фазами є корунд і збагачена алюмінієм шпінель. Фактори, що впливають на стійкість до шлаку, є дуже складними, такими як марка сталі, склад шлаку, умови плавлення тощо, але вони в основному контролюються мінеральним складом і мікроструктурою відливного металу. FeO та MnO шлаку захоплення шпінелі, багатого на алюміній, спочатку займають катіонні отвори та замінюють частину MgO, утворюючи композитний твердий розчин шпінелі з типовим складом Mg0.70Mn 0.08Fe0.21Al2.00O4. Електронно-зондовий аналіз показує, що в тій самій області тонка розчинність Fe та Mn у шпінелі частинок приблизно однакова, тоді як вміст елементів Fe та Mn на краю більших частинок шпінелі набагато вищий, ніж у всередині частинок. Аналіз також показує, що стала ґратки шпінелі поступово зменшується з боку робочої грані всередину, що узгоджується зі зміною вмісту Fe2O3 у кожному шарі. Міцність ближча до шпінелі вихідного шару.
Корунд поглинає СаО в шлаку з утворенням мінералів алюмінату кальцію і твердне. Спостереження під оптичним мікроскопом показує, що на краю частинок корунду в проникному шарі зразка є пластинчасте реакційне коло алюмінату кальцію, а в матриці є велика кількість голчастих мінералів CA6. SiO2 сприяє CA6. Коли кристал росте, пори стають тоншими, утворюючи щільніший бар’єрний шар, а залишковий шлак багатий SiO2 і стає в’язким, через який важко проникнути.
На відміну від алюмінієво-шпінельного ливару, хоча алюмінієво-магнієвий ливарник утворює більше рідких фаз при високій температурі, шпінель, щойно утворена реакцією MgO та Al2O3, має дрібне зерно, багато дефектів і малі постійні гратки. Шпінель більш тонко подрібнена, що сприяє переходу твердого розчину Al2O3 у шпінель, утворюючи шпінель, багату алюмінієм, із більшою концентрацією дефектів гратки, а також щільніший матеріал. Тому стійкість до шлаку, особливо стійкість до проникнення шлаку, є кращою. Спостереження під мікроскопом показує, що зерна композитної шпінелі в зміненому шарі зразка повністю розвинуті та є еуедричними, з розміром зерен приблизно 15-40 мм, а деякі досягають 120 мм. Тверда розчинність FeO і MnO в шпінелі значно підвищується. Склад Mg0.68Mn0.17Fe0.47Al1.79O4.
На закінчення
(1) Розумний вибір кількості змішування шпінелі, магнезії, мікропорошку кремнезему та цементу, а також контроль ідеальної мікроструктури мають важливе значення для отримання високочистих алюмінієво-магнієвих ливарних матеріалів зі стабільними характеристиками.
(2) Незважаючи на те, що розроблені високочисті алюмінієві магнієві металоконструкції мають різні властивості, усі вони мають добру однорідність мікроструктури, стійкість до високотемпературної повзучості, стійкість до термічного удару, а також стійкість до ерозії та проникнення шлаку.
(3) Протишлаковий механізм високочистих алюмінієво-магнієвих литих матеріалів: шпінель захоплює FeO та MnO у шлаку, щоб зайняти його катіонні отвори, замінює MgO, щоб утворити композитну шпінель, корунд поглинає CaO для генерації CA2, CA6, SiO6 сприяє утворенню кристала CA6. зерна ростуть, утворюючи більш щільний бар’єрний шар, а залишковий шлак багатий на SiO2 і згущується, тим самим покращуючи стійкість до проникнення шлаку та ерозії. Через реакцію MgO та Al2O3 новоутворена шпінель в алюмінієво-магнієвому ливарі має дрібне зерно та багато дефектів. Таким чином, алюмінієва шпінель має більшу стійкість до шлаку, ніж у алюмінієво-шпінельних литків.
