Лінійка служить критичним каналом для виведення розплавленого заліза при високій{0}}температурі. Під час роботи він зазнає не лише сильного розмивання, ерозії та інфільтрації розплавленим чавуном і шлаком із високою-температурою, а й інтенсивного термічного удару внаслідок періодичного характеру процесу випуску. Інтенсифікація доменної плавки призвела до підвищення температур випуску, збільшення швидкості потоку розплавленого чавуну, збільшення обсягів випусканого чавуну та шлаку та збільшення тривалості випуску; отже, умови експлуатації для вогнетривких матеріалів, що використовуються в бігунах для випускних отворів, стають все більш вимогливими. Як тип монолітного вогнетривкого матеріалу, спеціально розробленого для бігунів доменної печі, літкавогнетривкі литтяскладають понад 70% усіх вогнетривів, що споживаються в доменній зоні. Крім того, зв’язуюча речовина, що використовується в цих ливарних плитах, безпосередньо визначає продуктивність випуску, питому витрату вогнетривких матеріалів на тонну виробленого заліза та загальну безпеку операцій із-подини; таким чином, вибір і оптимізація в’яжучих матеріалів стали основним напрямком досліджень і розробки високо-ефективних литкових труб.
1.1 Чистий алюмінатний цемент кальцію
ЧистийАлюмінатний цемент кальцію(CAC) – це гідравлічна в’яжуча речовина, отримана високотемпературним-спіканням або електро-плавленням в електричній-печі оксиду кальцію високої{3}}чистоти та промислового глинозему. Його хімічний склад складається переважно з Al₂O₃ і CaO, причому масова частка Al₂O3 зазвичай становить від 70% до 80%. Основними кристалічними фазами, відповідальними за гідравлічні властивості CAC, є монокальцієвий алюмінат (CA) і двокальційовий алюмінат (CA₂)-, хоча фаза гепта-додекальцію (C₁₂A₇) також присутня у варіантах CAC з ультра-високим-глиноземом. Ця композиція дає змогу CAC не лише надавати відмінні механічні властивості монолітним вогнетривким матеріалам, але й надавати їм чудові -температурні характеристики; отже, в даний час він є сполучною речовиною, що широко використовується в монолітних вогнетривах, таких як виливні труби. Склеєні за допомогою CAC плити вимагають належного процесу затвердіння, щоб забезпечити повне схоплювання та затвердіння продуктів гідратації. Примітно, що специфічні продукти гідратації, утворені CAC, змінюються залежно від використовуваної температури затвердіння. Коли затвердіння проводиться при температурах нижче 20 градусів, отриманий продукт гідратації складається з голкоподібного декагідрату алюмінату кальцію (CAH10). Між 21 і 35 градусами основними продуктами гідратації є октагідрат двокальцієвого алюмінату (C2AH8); вище 36 градусів, домінуючим продуктом є гранульований гексагідрат трикальцій алюмінату (C3AH6). Ці голчасті-від -до-ламелярних і гранульованих продуктів гідратації перекриваються та переплітаються, утворюючи сітчасту структуру, таким чином наділяючи литий корпус високою міцністю в необробленому стані після процесу затвердіння. Вибираючи чистий кальцієво-алюмінатний цемент, також важливо розуміти характеристики гідратації різних його складових фаз. Різні фази демонструють дуже різні теплоти гідратації та швидкості схоплювання та затвердіння. Як правило, чим нижча теплота гідратації конкретної мінеральної фази алюмінату кальцію, тим швидше відбувається схоплювання та затвердіння продуктів її гідратації.
1.2 Гідратований глинозем
Refractory materials for blast furnace tapholes typically utilize Al2O3-SiC-C based castables. Since the primary aluminum-bearing raw materials employed are various forms of corundum and high-grade bauxite, hydratable alumina (HA) serves as an effective binder for these refractory castables. HA is an amorphous, transitional alumina phase-specifically ρ-Al2O3-characterized by a high specific surface area (>150 m²/g). Chemically reactive, it undergoes a hydration-induced gelation reaction upon contact with water or water vapor, generating gels of pseudo-boehmite (AlOOH·nH2O, where n = 0.08–0.62) and boehmite (γ-AlOOH). This gelation process is accompanied by significant volume expansion, which helps reduce the porosity within the cast body's structure; ultimately, these gels transform into crystalline bayerite (Al(OH)3). The gelation process typically results in setting and hardening within a timeframe of less than one hour (at temperatures >25 градусів), тим самим з’єднуючи складові частинки разом і створюючи зелену міцність. Отже, так само, як і кальцієво-алюмінатний цемент (CAC), HA класифікується як гідравлічний в’яжучий. Слід зазначити, що утворення кристалічного баєриту сильно залежить від розміру частинок, температури гідратації, часу реакції та значення рН.
1.3 Сполучні на основі золю кремнію
Наявність СаО в цементних -бетонах призводить до проблеми, коли об’єм рідкої фази збільшується за високих температур; отже, багато дослідників у галузі вогнетривких матеріалів розглядали можливість використання різних зв’язуючих, що не містять CaO-. На додаток до гідратованого оксиду алюмінію (HA), інші сполучні речовини, що не містять CaO-, що привертають все більшу увагу, включають різні типи колоїдних зв’язуючих речовин або золів-, таких як золь SiO2, золь Al2O3, колоїдна шпінель і колоїдний муліт. Наразі найпоширенішим і технологічно зрілим зв’язуючим, що не містить-кальцію, є золь кремнезему. На відміну від інших зв’язуючих речовин, притаманна стабільність самого золю служить основною передумовою для його зв’язувальної здатності. Поверхні твердих колоїдних частинок у золі кремнезему набувають електричного заряду через дисоціацію поверхневих функціональних груп або селективну адсорбцію специфічних іонів із навколишнього розчину. Щоб підтримувати нейтральність заряду, розчин, який знаходиться безпосередньо поруч із цими зарядженими частинками, повинен містити еквівалентну кількість проти-іонів із зарядом, протилежним заряду поверхні твердої речовини. Поверхня розділу між поверхнею зарядженої частинки та сусіднім розчином утворює «подвійний електричний шар»: один компонент — це нерухомий шар, розташований у прямому контакті з поверхнею твердої частинки-відомий як «компактний шар» або «шар Штерна»-, тоді як інша частина (поширюється від площини ковзання назовні до точки в об’ємному розчині, де концентрація позитивних і негативних іонів стає рівний) називається «дифузним шаром».
Although refractory castables bonded with silica sol exhibit significantly enhanced mechanical strength following high-temperature sintering (>1000 градусів) у порівнянні зі скріпленими гідравлічними цементами (такими як CAC і HA), міцність неспечених (або низько{1}}термо-оброблених) литих тіл помітно нижча.
1.4 В'яжучі з золю оксиду алюмінію
На відміну від золю кремнезему, було проведено менше досліджень золю оксиду алюмінію та пов’язаної з ним коагуляції та затвердіння. Крім того, більшість опублікованих результатів досліджень стосуються виключно суб{1}}мікронних суспензій оксиду алюмінію, а не нанорозмірних золів оксиду алюмінію. Це свідчить про те, що наявні результати можуть бути незастосовними безпосередньо до золів на нанорозмірі. Поверхневий заряд частинок у суспензії оксиду алюмінію визначається значенням рН, вмістом твердої речовини та специфічними електролітами, які використовуються для стабілізації суспензії. У чистих суспензіях глинозему зі збільшенням концентрації глинозему поверхневий заряд змінюється від позитивного до негативного. З подальшим збільшенням концентрації суспензії збільшується і величина сумарного негативного заряду. Механізм «стабілізації-флокуляції» суспензій оксиду алюмінію за умов температури навколишнього середовища.
