El fraguado y endurecimiento dehormigones refractarios de bajo cementoSe debe principalmente a la coagulación y la unión. Por tanto, el papel del polvo ultrafino es crucial, siendo un factor clave que determina e influye en su rendimiento. Al mismo tiempo, no se puede ignorar el impacto de los aditivos en su rendimiento.
NO.01 Polvo ultrafino
Los polvos ultrafinos en los moldeables con bajo contenido de cemento incluyen principalmente humo de sílice activo, polvo de -Al₂O₃ y polvo de Cr₂O₃, con un contenido (%) del 93,2 %, superior al 90 % y superior al 99 %, respectivamente. La distribución del tamaño de partículas de estos tres tipos de polvos ultrafinos se muestra en la siguiente tabla. La tabla muestra que las partículas de menos de 1,0 mm representan más del 71%.
Los moldes refractarios tienen la misma proporción de mezcla, con un contenido de CaO de aproximadamente 0,6%. Se prepararon tres grupos de muestras añadiendo SiO₂ activo, -Al₂O₃ (-polvo de alúmina) y un compuesto de ambos polvos ultrafinos, respectivamente, en la misma cantidad. A medida que aumenta la temperatura de calentamiento, aumenta la resistencia de los moldes con diferentes polvos ultrafinos.
También se observa que diferentes polvos ultrafinos contribuyen de manera diferente a la resistencia de los moldes. El moldeable con una cantidad igual de polvo ultrafino compuesto de SiO₂ activo y -Al₂O₃ exhibe la mayor resistencia, seguido por el moldeable con polvo ultrafino de SiO₂ activo, mientras que el moldeable con polvo ultrafino de alúmina tiene la resistencia más baja. A una temperatura de calentamiento de 1500 grados, la resistencia de los moldes con los tres tipos de polvos ultrafinos es básicamente similar. Esto significa que cuando se preparan moldes refractarios con bajo contenido de cemento, los polvos compuestos ultrafinos son los mejores y, cuando se usan solos, se debe preferir el polvo ultrafino de SiO₂ activo.
Sin embargo, aumentar la cantidad de polvo ultrafino de SiO₂ reducirá el contenido de Al₂O₃ en el moldeable y aumentará el cuarzo libre, lo que inevitablemente conducirá a una disminución en la resistencia a la escoria del moldeable. Por ejemplo, la proporción de mezcla del refractario moldeable para canales de hierro es: 70 % de agregado con alto contenido de alúmina-, 14,2 % de SiC, 5,8 % de C, 0,2 % de dispersante, 6,5 % de agua y 10 % de polvo con alto contenido de -alúmina y polvo ultrafino de SiO₂ combinados. Las pruebas de resistencia a la escoria se realizaron mediante el método de crisol bajo atmósfera reductora. Condiciones de prueba: basicidad de escoria estándar 1.105, temperatura de calentamiento y tiempo de mantenimiento 1500 grados, 4 h. Al aumentar el contenido de polvo ultrafino de SiO₂, existe un valor óptimo de resistencia a la escoria; es decir, la mejor resistencia a la escoria se logra cuando el contenido de polvo ultrafino es de alrededor del 5%.
Dado que la proporción de la mezcla moldeable y el contenido combinado de polvo fino refractario y polvo ultrafino permanecen constantes, la resistencia a la compresión después de la cocción a 1600 grados también aumenta al aumentar el contenido de polvo ultrafino, pero existe un valor óptimo. Dado que el polvo ultrafino de SiO₂ representa aproximadamente el 5 %, y los polvos ultrafinos de Al₂O₃ y Cr₂O₃ representan aproximadamente el 7 %, la resistencia es buena y otras propiedades también son excelentes. En términos de tipo de polvo ultrafino, el polvo ultrafino de SiO₂ tiene el mejor efecto de refuerzo, seguido por el polvo ultrafino de Al₂O₃, mientras que el polvo ultrafino de Cr₂O₃ tiene un efecto de refuerzo deficiente. También se observa que el efecto reforzante del polvo ultrafino de SiO₂ es de 2,5 a 4,4 veces mayor que el de los dos últimos tipos.
NO.02 Aditivos
Hay muchos tipos de aditivos. Aquí, tomamos dispersantes y agentes reductores de agua-como ejemplos para ilustrar su impacto en el rendimiento de los moldeables refractarios con bajo contenido de cemento.
Cuando la proporción de mezcla del moldeable es constante, agregar diferentes cantidades de dispersante puede reducir la cantidad de agua de construcción requerida. Cuando la cantidad de agua de construcción es constante, existe un valor óptimo para la resistencia a la compresión en seco a medida que aumenta la cantidad de dispersante. Es decir, la resistencia es mejor cuando el contenido de dispersante es del 0,15 % al 0,2 %. Cuando no se agrega agente reductor de agua- o la dosis excede el 0,5%, la resistencia se deteriora o la muestra se agrieta. Esto se debe a la escasa fluidez del moldeable y a la falta de densidad en el cuerpo moldeado.
Hay muchos tipos de agentes reductores de agua-y se debe realizar una selección adecuada mediante pruebas. Después de determinar la proporción de la mezcla de moldeable de corindón de cemento ultra-bajo, se utilizaron polifosfato de sodio, condensados de policianamida y condensados de sulfonato de naftaleno como agentes reductores de agua- y se seleccionaron las dosis adecuadas para preparar moldeables refractarios. Los moldes sin agentes reductores de agua- sufren de aglomeración espontánea de polvos ultrafinos, que no pueden llenar eficazmente los poros y tienen una distribución extremadamente desigual. Una gran cantidad de agua queda atrapada en los flóculos o llena los poros, lo que resulta en un mayor consumo de agua, baja densidad aparente, alta porosidad y baja resistencia después del tratamiento térmico, y también es desfavorable para la sinterización. Los polifosfatos tienen un cierto efecto dispersante y{8}}reductor de agua, que puede, hasta cierto punto, prevenir la aglomeración espontánea de los polvos ultrafinos, permitiendo que se distribuyan más completamente en los poros, mejorando la utilización del agua y reduciendo el consumo de agua en aproximadamente un 17%.
Por lo tanto, el aumento de la densidad aparente y la disminución de la porosidad del moldeable, en comparación con el moldeable sin tratar, dieron como resultado un aumento de 0,6-1,9 veces en la resistencia a la compresión después de la cocción y un aumento de 1,25 veces en la resistencia a la flexión a alta-temperatura. Los agentes B y C son agentes reductores de agua-orgánicos-de alta eficiencia, con efectos reductores de agua-dispersivos particularmente significativos, logrando tasas de reducción de agua del 25 % y el 28 % respectivamente. En comparación con el moldeable sin tratar, su densidad aparente aumentó aproximadamente un 3,5 %, la porosidad disminuyó un 15 %, la resistencia a la compresión después de la cocción aumentó 1-4 veces y la resistencia a la flexión a alta-temperatura aumentó más de 3,5 veces. También es evidente que el agente C es más efectivo que el agente B. En conclusión, se deben agregar agentes reductores de agua cuando se preparan moldes refractarios con bajo contenido de cemento, y se deben preferir agentes reductores de agua orgánicos de alta eficiencia.
NO.03 Polvo de aluminio
En los moldes refractarios de hierro, generalmente se agrega polvo de aluminio metálico para acelerar el secado y fortalecer la fundición. Su tamaño de partícula y dosis tienen un impacto significativo en el rendimiento del moldeable y deben seleccionarse adecuadamente.
En los moldes de cemento ultrabajos en Al₂O₃-SiC-C, cuanto menor es el tamaño de las partículas del polvo de aluminio y mayor es la temperatura ambiente durante la construcción, más vigorosa es la reacción química, más gas se produce y mayor es la temperatura del material. Esto es beneficioso para la deshidratación del moldeable, permitiendo un horneado rápido; sin embargo, una reacción demasiado rápida puede conducir fácilmente a un fraguado erróneo, lo que perjudica la resistencia. Las proporciones de mezcla del moldeable siguen siendo las mismas. Los tamaños grandes de partículas de polvo de aluminio son perjudiciales para la resistencia, mientras que los tamaños de partículas excesivamente pequeños ofrecen algún beneficio para la resistencia a la compresión durante el secado, pero otras resistencias disminuyen. Un tamaño de partícula de 88-44 mm da como resultado una mayor resistencia. La cantidad de polvo de aluminio utilizada debe determinarse en función del rendimiento del refractario moldeable y de las condiciones de construcción; se debe utilizar lo menos posible garantizando una buena ventilación y un secado rápido.
NO.04 Aditivos
En los moldes de cemento ultrabajos en Al₂O₃-SiC-C, se deben agregar materiales de SiC y carbono para mejorar su resistencia a la escoria y su estabilidad térmica. Los experimentos y el uso han demostrado que el grado y la dosificación de los materiales de SiC y carbono tienen un impacto significativo en el rendimiento de los moldes y deben seleccionarse racionalmente. Además, el grado y la dosis varían según el tamaño del alto horno y el lugar de aplicación. Generalmente, los materiales de SiC y carbono de alta-calidad se utilizan en la cubeta principal de hierro o la cubeta de escoria de los altos hornos de tamaño-grandes y medianos, mientras que los materiales de SiC y carbono de menor-calidad se utilizan en los altos hornos medianos y pequeños; la dosis de SiC es generalmente del 5% al 35%. Los materiales de carbono incluyen principalmente brea, grafito en escamas, polvo de electrodo y grafito terroso, con una dosis del 2% al 6%.
En los moldeables refractarios de hierro, los materiales de SiC y carbono generalmente se añaden en forma de polvo fino, prefiriéndose el SiC ultrafino. Debido a que este material contiene SiC y materiales de carbono, su resistencia a la oxidación se reduce. La oxidación del carbono deja más microporos, lo que permite que el hierro fundido o la escoria penetren continuamente en el interior, formando una capa descarburada y provocando daños en el revestimiento. Agregar polvo de aluminio metálico puede mejorar la resistencia a la oxidación del moldeable. Los experimentos han demostrado que el uso combinado de polvo de silicio metálico, es decir, polvo de Al y polvo de Si, da como resultado una mejor resistencia a la oxidación y una resistencia mejorada del moldeable. Esto se debe a que la reacción del silicio metálico y el aluminio con el carbono a altas temperaturas para formar SiC y Al₄C₃ conduce a una microestructura y superficie más densas.
En los moldes refractarios con bajo contenido de cemento de Al₂O₃-SiO₂, la adición de 2% a 8% de polvo fino de cianita a altas temperaturas de 1200 a 1400 grados promueve la formación de mullita, aumentando así su resistencia. Esto significa que la cianita actúa no sólo como agente expansor sino también como agente mineralizante.
