Procedura eksperymentu
Użyj korundu tabelarycznego, stopionego korundu, spiekanego spinelu aluminiowo-magnezowego, stopionej magnezji, mikroproszku -Al2O3, mikroproszku krzemionki i czystego cementu glinianu wapnia itp. Suszenie w temperaturze 110 stopni, wypalanie w temperaturze 1000 stopni × 3h i 1500 stopni × 3h.
Oznaczyć pozorną porowatość, gęstość nasypową, wytrzymałość na ściskanie, wytrzymałość na zginanie, szybkość zmian liniowych i termiczną wytrzymałość na zginanie 1400 stopni × 1h próbki po obróbce w różnych temperaturach zgodnie z GB; przetestować liniową szybkość zmiany próbki pod obciążeniem, ciśnienie wynosi 0,196 MPa, szybkość ogrzewania wynosi 10 stopni / min, maksymalna temperatura wynosi 1500 stopni, a temperatura jest utrzymywana przez 3 godziny; eksperyment odporności na żużel przyjmuje metodę tygla, a końcowy żużel konwertora (wCaO36,84 procent, wSiO214,77 procent, wAl2O328,17 procent, wFeO7,95 procent, wMnO4 0,58 procent) 150 g umieszczono w tyglu i po obróbce w elektrycznym piecu prętowym MoSi2 w temperaturze 1650 stopni × 3h, został on przecięty wzdłuż środkowej płaszczyzny tygla w celu zmierzenia korozji i głębokości penetracji tygla przez żużel; analiza chemiczna, mikroskop optyczny, dyfrakcja rentgenowska. Próbki po korozji żużla analizuje się za pomocą sond elektronicznych.
Wyniki i analiza
3.1 Właściwości i główne czynniki wpływające na odlewy aluminiowo-magnezowe o wysokiej czystości
Odlewy aluminiowo-magnezowe o wysokiej czystości są opracowywane na bazie odlewów aluminiowych i magnezowych. Celem jest poprawa odporności na korozję i działanie wysokich temperatur odlewów aluminiowych, a także poprawa ich odporności na przepuszczalność i odporność na szok termiczny. Jego punkt dozowania przypada na aluminiową stronę binarnego diagramu fazowego MgO-Al2O3.
Główny składnik odlewanego Al2O3 reaguje z MgO, tworząc w wysokiej temperaturze spinel, czemu towarzyszy zwiększenie objętości o około 7%. Aby stłumić uszkodzenia powodowane przez odpryskiwanie spowodowane tym naprężeniem rozszerzającym, eksperymentalnie zbadano wpływ dwóch różnych surowców, topionej magnezji i spinelu magnezowo-korundowego, na odporność materiału na żużel. Wyniki pokazują, że po dodaniu pewnej ilości magnezji odlew jest smarowany w małej ilości fazy ciekłej, zwłaszcza gdy jest używany, jest poddawany ciśnieniu hydrostatycznemu roztopionej stali, następuje przyspieszenie reakcji spiekania i luźne ciało ekspansji spinelu jest promowane jako bardziej zagęszczone. Magnezja może sprawić, że odlew będzie nadal wykazywać mikroekspansję w wysokiej temperaturze, zachować integralność, a także jest korzystny w zmniejszaniu strat korozyjnych. Jednak im grubsza jest krytyczna wielkość cząstek magnezji lub dodatek więcej niż 4C, tym większa ekspansja, pogorszenie struktury, pogłębienie penetracji żużla i tendencja do wzrostu ubytku korozyjnego.
Wprowadzenie presyntetycznego spinelu w celu zastąpienia magnezji topionej, badania uważają, że im bardziej teoretyczna zawartość spinelu, tym lepsza odporność korozyjna odlewu, a głębokość penetracji żużla jest najmniejsza, gdy zawartość spinelu wynosi od 10 do 30 procent, a zawartość spinelu wynosi od 10 do 30 procent. Gdy zawartość przekracza 50 procent, wykazuje tendencję wzrostową wraz ze wzrostem zawartości spinelu. Rozmiar cząstek spinelu z równomiernym rozmieszczeniem drobnego proszku jest najbardziej skuteczny w blokowaniu odprysków strukturalnych spowodowanych infiltracją żużla. Badanie wykazało, że składnik spinelu odgrywa decydującą rolę w odporności na żużel samego klinkieru spinelowego i masy odlewniczej zmieszanej z korundem, a zawartość MgO w spinelu jest idealna na poziomie od 3 do 5 procent. Mikroproszek krzemionki jest również skuteczny w hamowaniu powstawania naprężeń ekspansji spinelu. Badania wykazały, że w niskiej temperaturze mikroproszek krzemu i proszek MgO tworzą substancję MSH, która może zapobiegać hydratacji peryklazu, poprawiać płynność odlewów i zwiększać gęstość odlewów. Pochłaniają naprężenia rozszerzające w wysokiej temperaturze, jednak zwiększa się ilość dodanego mikroproszku krzemu, tworzenie fazy ciekłej wzrasta w wysokiej temperaturze, a odporność na pełzanie w wysokiej temperaturze maleje. Jak pokazano na rysunku 2, materiał jest podatny na nadmierne spiekanie i pękanie pod ciśnieniem stopionej stali. rosną, pęknięcia się poszerzają, a odpryski pogłębiają się. Zwykle stosuje się kompozytowe spoiwo cementowo-pyłowe.
Odpowiednia ilość hydratu cementu o wysokiej zawartości tlenku glinu jest odwadniana w celu wytworzenia serii CA substancji wysoce aktywnych, które łatwo reagują chemicznie z dodanym proszkiem Al2O3 od około 1000 stopni.
Podsumowując, zarówno odlewy Al-spinelowe, jak i Al-Mg charakteryzują się dobrą jednorodnością mikrostruktury, odpornością na pełzanie w wysokich temperaturach, odpornością na szok termiczny oraz odpornością na erozję i penetrację żużla. Główna różnica między nimi polega na tym, że pierwszy wprowadza wstępnie zsyntetyzowany spinel, który ma niską wytrzymałość po wypaleniu w różnych temperaturach, wysoką wytrzymałość na zginanie w wysokiej temperaturze, dobrą stabilność objętościową i małą szybkość zmian liniowych; ten ostatni reaguje, tworząc spinel, gdy jest używany w wysokiej temperaturze, i inny. Ma wysoką wytrzymałość po spaleniu w wysokiej temperaturze, dużą odporność na pełzanie w wysokiej temperaturze, zwartość i dużą szybkość zmian liniowych.
3.2 Uszkodzenia odlewów aluminiowo-magnezowych o wysokiej czystości
Odlew aluminiowo-spinelowy i odlew aluminiowo-magnezowy są zasadniczo tym samym układem w wysokiej temperaturze, a głównymi fazami krystalicznymi są korund i spinel bogaty w aluminium. Czynniki wpływające na odporność odlewów na żużel są bardzo złożone, takie jak gatunek stali, skład żużla, warunki wytopu itp., ale są one głównie kontrolowane przez skład mineralny i mikrostrukturę odlewu. FeO i MnO bogatego w aluminium żużla wychwytującego spinel najpierw zajmują dziury kationowe i zastępują część MgO, tworząc kompozytowy stały roztwór spinelu o typowym składzie Mg0,70Mn 0.08Fe0.21Al2.00O4. Analiza sondy elektronowej pokazuje, że w tym samym obszarze dobrze Rozpuszczalność cząstek stałych Fe i Mn w spinelu cząstek jest mniej więcej taka sama, podczas gdy zawartość pierwiastków Fe i Mn na krawędzi większych cząstek spinelu jest znacznie wyższa niż w wnętrza cząstek. Z analizy wynika również, że stała sieciowa spinelu stopniowo maleje od strony przodka do wewnątrz, co jest zgodne ze zmianą zawartości Fe2O3 w każdej warstwie. Wytrzymałość jest bliższa spinelu oryginalnej warstwy.
Korund absorbuje CaO w żużlu, tworząc minerały glinianu wapnia i zestala się. Obserwacja pod mikroskopem optycznym pokazuje, że na krawędzi cząstek korundu w warstwie przepuszczalnej próbki znajduje się płytkie koło reakcyjne glinianu wapnia, aw matrycy znajduje się duża liczba igiełkowatych minerałów CA6. SiO2 promuje CA6 Kiedy kryształ rośnie, pory stają się drobniejsze, tworząc gęstszą warstwę barierową, a resztkowy żużel jest bogaty w SiO2 i staje się lepki i trudny do penetracji.
W odróżnieniu od odlewu aluminiowo-spinelowego, chociaż odlew aluminiowo-magnezowy tworzy w wysokiej temperaturze więcej faz ciekłych, spinel nowo utworzony w reakcji MgO i Al2O3 ma drobne ziarna, wiele defektów i małe stałe sieciowe. Spinel jest bardziej rozdrobniony, co sprzyja wprowadzeniu stałego roztworu Al2O3 do spinelu, tworząc spinel bogaty w aluminium z większą koncentracją defektów sieci, a odlew jest również gęstszy. Dlatego odporność na żużel, zwłaszcza odporność na zdolność penetracji żużla jest lepsza. Z obserwacji mikroskopowych wynika, że ziarna spinelu kompozytowego w zmienionej warstwie próbki są w pełni rozwinięte i euhedralne, o wielkości ziaren około 15-40 mm, a niektóre do 120 mm. Rozpuszczalność w stanie stałym FeO i MnO w spinelu jest znacznie zwiększona. Skład Mg0,68Mn{13}},17Fe0,47Al1,79O4.
Podsumowując
(1) Rozsądny dobór ilości mieszanki spinelu, magnezji, mikroproszku krzemionki i cementu oraz kontrola idealnej mikrostruktury są niezbędne do uzyskania odlewów aluminiowo-magnezowych o wysokiej czystości i stabilnych właściwościach.
(2) Chociaż opracowane odlewy Al-Mg o wysokiej czystości mają różne właściwości, wszystkie mają dobrą jednorodność mikrostruktury, odporność na pełzanie w wysokiej temperaturze, stabilność na szok termiczny oraz odporność na erozję i penetrację żużla.
(3) Mechanizm przeciwżużlowy odlewów aluminiowo-magnezowych o wysokiej czystości: Spinel wychwytuje FeO i MnO w żużlu, zajmując dziury kationowe, zastępuje MgO, tworząc spinel kompozytowy, korund pochłania CaO, tworząc CA2, CA6, SiO6 promuje kryształ CA6. ziarna rosną, tworząc gęstszą warstwę barierową, a resztkowy żużel jest bogaty w SiO2 i gęstnieje, poprawiając w ten sposób odporność na penetrację żużla i erozję. W wyniku reakcji MgO i Al2O3 nowo powstały spinel w odlewie aluminiowo-magnezowym ma drobne ziarna i liczne defekty. Spinel aluminiowy ma zatem większą odporność na żużel niż odlewy aluminiowo-spinelowe.
