Вогнетривкі литтячасто відчувають значне зниження міцності при проміжних температурах (зазвичай 800 градусів -1000 градусів або вище). В основному це пов’язано з дегідратацією, рекристалізацією та фізичною усадкою гідратів у сполучному, що призводить до пористої структури. Щоб підвищити межтемпературну міцність литих вогнетривких матеріалів, можна зосередитися на кількох основних параметрах: пропорції сировини, оптимізація системи сполучного, використання добавок і будівельні методи. Нижче наведено конкретні стратегії покращення.
I. Оптимізація сировини та компенсація хімічних реакцій
Це найбільш прямий і ефективний спосіб. Основа полягає в тому, щоб використовувати розширення об’єму, що виникає в результаті хімічної реакції, щоб компенсувати усадку під час спікання.
1. Додавання тонкодисперсного порошку Al₂O₃: додавання відповідної кількості дрібнодисперсного порошку Al₂O₃ (альфа-глинозему) до алюмінованих вогнетривких плит є вирішальним. При проміжних температурах він піддається хімічній реакції розширення, що компенсує зниження міцності, викликане усадкою об’єму. Особливо, якщо сполучною речовиною є глиноземистий цемент CA-70-high, додавання цього дрібного порошку може навіть збільшити міцність при проміжних температурах, а не зменшити її.
2. Введення активних наповнювачів: Чистий алюмінатний цемент поєднується з кварцем. При 800-1200 градусах кремнезем реагує з оксидом кальцію з утворенням анортитової зміцнюючої фази, яка може ефективно підвищити міцність при проміжних температурах приблизно на 20%.
II. Додавання спікаючих агентів і розширювачів
За допомогою введення спеціальної мінеральної сировини можна змінити поведінку спікання або об’ємну стабільність матеріалу при проміжних температурах.
1. Додавання м’якої глини (спекальний агент): Додавання 3%-6% м’якої глини може сприяти спіканню литого матеріалу за нижчих температур, змінюючи мікроструктуру та, таким чином, збільшуючи міцність при проміжних-температурах, навіть перевищуючи міцність у духовці.
2. Використання андалузиту (високо{1}}температурне зміцнення): хоча андалузит в основному функціонує при високих температурах (вище 1300 градусів), якщо композицію правильно розроблено (додається у формі дрібного порошку), муліт і надлишок SiO₂, що утворюється під час його розкладання за високих температур, можуть утворювати вторинну мулітізацію, що дуже корисно для підтримки міцності після перетину проміжного діапазону температур.
3. Використання карбіду бору: карбід бору розм’якшується при високих температурах і прилипає до поверхні частинок, сприяючи ущільненню. Оксидна плівка B₂O3, утворена на його поверхні, забезпечує стійкість до окислення, тоді як утворені стовпчасті кристали зменшують пористість і покращують міцність при проміжних температурах.
III. Удосконалення системи склеювання:
В'яжучий матеріал є «скелетом» вогнетривких плит. Вибір відповідного сполучного може принципово змінити слабку міцність при проміжних температурах.
1. Використання цементу високої -ефективності: за можливості слід використовувати чистий алюмінатний цемент кальцію (CA-70 або вище). У порівнянні зі звичайним цементом СА-50 він має кращий показник збереження міцності на проміжному температурному етапі.
2. Композитні в’яжучі: Цемент поєднується з хімічними в’яжучими (такими як фосфати) або використовуються когезивні в’яжучі (такі як золь кремнезему та золь оксиду алюмінію). Ці методи зв’язування утворюють стабільну сітчасту структуру при проміжних температурах, на відміну від чистих гідратних сполучних, які схильні до руйнування через зневоднення.
IV. Оптимізація мікроструктури та розміру частинок:
Фізичні методи використовуються для ущільнення внутрішньої структури матеріалу та зменшення дефектів.
1. Розумний розподіл частинок за розміром: оптимізуйте розподіл частинок заповнювачів (таких як корунд і муліт), дотримуючись принципу найбільш щільного укладання для зменшення внутрішньої пористості.
2. Впровадження технології мікропорошку: додайте відповідну кількість мікропорошку активованого оксиду алюмінію або мікропорошку кремнезему, використовуючи наповнювальний ефект мікропорошку для зменшення видимої пористості, збільшення щільності матеріалу та, таким чином, підвищення міцності.
V. Контроль конструкції та затвердіння:
Навіть з найкращим складом вогнетривкого матеріалу, неправильна конструкція значно знизить міцність.
1. Суворий контроль додавання води: надмірне додавання води значно збільшить пористість і зменшить щільність. Необхідно суворо дотримуватись кількості води, рекомендованої виробником під час замішування.
2. Стандартизуйте процес випікання: під час нагрівання на етапі середньої температури (особливо 900 градусів -1200 градусів) необхідно забезпечити достатній час витримки, щоб дозволити гідратам повністю зневоднитися та перекристалізуватися, уникаючи розтріскування або пухкої структури через надмірне нагрівання.
