2.2 Склад і будова корунд-шпінельного лиття після використання
Товщина оригінального робочого шару становить 230-250 мм, а очевидна морфологія зони удару на дні ковша 8# після 91 використання. Залишкова товщина корундово-шпінельного лиття становить приблизно 120 мм, а метаморфічний шар гарячого кінця тонкий. Є очевидні наскрізні тріщини, паралельні гарячій поверхні приблизно на відстані 20 і 80 мм від гарячого кінця, і є явище проникнення шлаку вздовж тріщини в тріщину.
Щоб проаналізувати взаємодію між розплавленим шлаком і корундово-шпінелевим ливарним матеріалом і зрозуміти механізм пошкодження матеріалу, площа А була взята для виготовлення легкого листа. Для спостереження мікроструктури ділянки та визначення компонентів мікрозони використовували скануючий електронний мікроскоп та енергетичний спектрометр. Мікроструктура гарячої поверхні ділянки А залишку після використання від шару шлаку до квазіпротоплазматичного шару
Можна побачити, що площу А залишкового матеріалу після використання можна чітко розділити на 3 шари: шар шлаку (приблизно 0,5 мм), проникний шар (6-8 мм) і протоплазматичний шар. Елементи в шлаку реагують із придатною для лиття матрицею, утворюючи легкоплавку фазу (див. інфільтраційний шар на малюнку 2), і проникають у литий метал через матрицю, що сприяє спіканню та ущільненню матриці. У протоплазматичному шарі є велика кількість пор, структура пухка, коефіцієнт теплового розширення між проникним шаром і протоплазматичним шаром не збігається, між ними виникають наскрізні тріщини. У проникному шарі FeO, CaO та SiO₂ у шлаку проникають у придатну для лиття матрицю. При подальшому проникненні його вміст поступово зменшується.
Для подальшого аналізу впливу проникнення шлаку на мікроструктуру та склад мікрозони заливної плити кожну область на малюнку 2 було збільшено для спостереження та проведено EDS-аналіз. В зоні а шару шлаку мікроструктура ливарної матриці вибою зруйнована, матриця просякнута великою кількістю рідкої фази, структура щільна. Основними фазами є фаза MgO-CaO-Al2O3-SiO₂-FeO з низькою температурою плавлення та фаза з низькою температурою плавлення CaO-Al2O3-SiO₂-FeO). У зонах b і c інфільтраційного шару велика кількість CaO, SiO₂ і FeO в шлаку проникає в ливарну плиту, що призводить до ущільнення матриці. Магнієва алюмінієва шпінельна фаза. У зоні d протоплазматичного шару є велика кількість пор у матриці, а структура пухка, головним чином фаза магнієво-алюмінієвої шпінелі, фаза CaO-Al₂O₃ та фаза корунду. Окрім проникнення в ливарну кладку через матрицю, шлак також поширюється в ливарну кладку вздовж тріщин.
2.3 Механізм пошкодження корунд-шпінелевих відливок
Основними факторами пошкодження нижнього робочого шару ковша є: термічний удар, механічні навантаження, ерозія та проникнення шлаку. На робочій поверхні основними фазами оригінального ливарного матеріалу є магнієво-алюмінієва шпінель, CaO-Al₂O₃ і корунд. З ерозією та проникненням шлаку в ливарну фазу магнієво-алюмінієва шпінель у матриці поглинає FeO у шлаку, а корунд реагує з CaO та SiO₂ у шлаку з утворенням кальцієво-алюмінієво-кремнієвої легкоплавкої суміші. фаза:
Оскільки вміст SiO2, FeO та CaO у шлаку зменшується, відносний вміст шлаку зменшується, так що кількість шлаку, який далі розмивається та проникає в ливарну плиту, зменшується.
На робочій поверхні рідка фаза в шлаку та рідка фаза, що утворилася в результаті реакції, проникають у заливку. Завдяки температурному градієнту відбувається ущільнення гарячої поверхні при спіканні та водночас руйнується фаза зв’язування матриці. Через механічну напругу та термічну напругу в щільному шарі утворюються тріщини, які поширюються через межу розділу між реакційним шаром і проникним шаром, що призводить до відшарування реакційного шару. Крім того, шлак роз'їдається і проникає в заливку по тріщинах, що прискорює відшарування реакційного шару від вогнетриву. Повторення цієї ситуації під час служби призвело до руйнування вогнетривких матеріалів.
на закінчення
(1) Корундово-шпінельне лиття використовується для заміни магнезіально-алюмінієво-вуглецевої цегли на дні ковша, яке може відповідати процесу плавки лінії виробництва круглої заготовки в електропечі. Використовуючи інтегральні ливарні плити, швидкість втрати плавлення нижнього робочого шару ковша невелика, цілісність і повітронепроникність зміцнюються, а ймовірність проникнення холодної зброї вздовж швів цегли та в автономному режимі через ненормальну вентиляцію цегли зменшується, і значно підвищено та оптимізовано безпеку експлуатації ковша. Покращено режим обслуговування та зменшено витрату вогнетривів.
(2) Пошкодження корунд-шпінельного ливарника в основному викликано реакцією шлаку та вогнетривких матеріалів. При цьому важливу роль відіграють також термічна напруга та механічна напруга; Крім того, шлак кородує і проникає в ливарну плиту вздовж тріщини, прискорюючи реакційний шар, що відшаровується від вогнетривкого матеріалу. Повторення цього процесу під час експлуатації призвело до руйнування вогнетривких матеріалів.
