Procedimiento del experimento
Use corindón tabular, corindón fundido, espinela de aluminio y magnesio sinterizado, magnesia fundida, micropolvo de -Al2O3, micropolvo de sílice y cemento de aluminato de calcio puro, etc. Secado a 110 grados, cocción a 1000 grados ×3h y 1500 grados ×3h.
Determine la porosidad aparente, la densidad aparente, la resistencia a la compresión, la resistencia a la flexión, la tasa de cambio lineal y la resistencia térmica a la flexión de 1400 grados × 1h de la muestra después del tratamiento a diferentes temperaturas según GB; pruebe la tasa de cambio lineal de la muestra bajo carga, la presión es de 0.196 MPa, la tasa de calentamiento es de 10 grados / min, la temperatura máxima es de 1500 grados y la temperatura se mantiene durante 3 horas; el experimento de resistencia a la escoria adopta el método del crisol, y la escoria final del convertidor (wCaO36.84 por ciento, wSiO214.77 por ciento, wAl2O328.17 por ciento, wFeO7.95 por ciento, wMnO4 .58 por ciento) 150 g se puso en el crisol, y después de ser tratado en un horno eléctrico de varilla MoSi2 a 1650 grados × 3h, se cortó a lo largo del plano central del crisol para medir la corrosión y la profundidad de penetración del crisol por la escoria; análisis químico, microscopio óptico, difracción de rayos X, Las muestras después de la corrosión de la escoria se analizan mediante sondas electrónicas.
Resultados y análisis
3.1 Propiedades y principales factores de influencia de los moldeables de aluminio y magnesio de alta pureza
Los moldeables de aluminio y magnesio de alta pureza se desarrollan a partir de los moldeables de aluminio y magnesio. El propósito es mejorar la resistencia a la corrosión y el rendimiento a alta temperatura de los moldes de aluminio, así como mejorar su resistencia a la permeabilidad y la estabilidad al choque térmico. Su punto de dosificación cae en el lado de aluminio del diagrama de fase binaria MgO-Al2O3.
El componente principal del Al2O3 moldeable reacciona con MgO para formar espinela a alta temperatura, acompañada de una expansión de volumen de alrededor del 7 por ciento. Con el fin de suprimir el daño por desconchado causado por esta tensión de expansión, se estudiaron experimentalmente los efectos de dos materias primas diferentes, magnesia fundida y espinela de magnesia-alúmina, sobre la resistencia a la escoria del material. Los resultados muestran que cuando se agrega una cierta cantidad de magnesia, el colable se lubrica en una pequeña cantidad de fase líquida, especialmente cuando se utiliza, se somete a la presión hidrostática del acero fundido, se avanza la reacción de sinterización y la el cuerpo suelto de la expansión de la espinela se promueve para que sea más densificado. La magnesia puede hacer que el molde aún muestre microexpansión a alta temperatura, mantener la integridad y también es beneficioso para reducir la pérdida por corrosión. Sin embargo, cuanto más grueso sea el tamaño crítico de las partículas de magnesia, o la adición de más de 4C, mayor será la expansión, el deterioro de la estructura, la profundización de la penetración de la escoria y la tendencia a aumentar la pérdida por corrosión.
La introducción de la espinela presintética para reemplazar la magnesia fundida, la investigación cree que cuanto más contenido teórico de espinela, mejor será la resistencia a la corrosión del moldeable, y la profundidad de penetración de la escoria es menor cuando el contenido de espinela es del 10 al 30 por ciento. y el contenido de espinela es del 10 al 30 por ciento. Cuando el contenido supera el 50 por ciento, muestra una tendencia ascendente con el aumento del contenido de espinela. El tamaño de partícula de espinela con distribución uniforme de polvo fino es el más efectivo para bloquear el desconchado estructural causado por la infiltración de escoria. El estudio encontró que el componente de espinela juega un papel decisivo en la resistencia a la escoria del propio clínker de espinela y el moldeable mezclado con corindón, y el MgO en la espinela es ideal en un 3 a 5 por ciento. El micropolvo de sílice también es eficaz para inhibir la formación de tensión de expansión de espinela. Los estudios han demostrado que a baja temperatura, el micropolvo de silicio y el polvo de MgO forman la sustancia MSH, que puede prevenir la hidratación de la periclasa, mejorar la fluidez de los moldes y aumentar la densidad de los moldes. Absorba la tensión de expansión a alta temperatura, sin embargo, la cantidad de micropolvo de silicio agregado aumenta, la formación de fase líquida aumenta a alta temperatura y la resistencia a la fluencia a alta temperatura disminuye. Como se muestra en la Figura 2, el material tiende a sobresinterizarse y agrietarse bajo la presión del acero fundido. aumentan, las grietas se ensanchan y el desconchado se hace más profundo. En general, se utilizan aglutinantes compuestos de cemento y humo de sílice.
La cantidad apropiada de hidrato de cemento con alto contenido de alúmina se deshidrata para formar una serie CA de sustancias altamente activas, que son fáciles de reaccionar químicamente con el polvo de Al2O3 agregado desde aproximadamente 1000 grados.
En conclusión, tanto los moldeables de Al-espinela como los de Al-Mg tienen buena uniformidad de microestructura, resistencia a la fluencia a alta temperatura, estabilidad al choque térmico y resistencia a la erosión y penetración de escoria. La principal diferencia entre los dos es que el primero presenta espinela presintetizada, que tiene baja resistencia después de la cocción a diferentes temperaturas, alta resistencia a la flexión a alta temperatura, buena estabilidad de volumen y pequeña tasa de cambio lineal; este último reacciona para formar espinela cuando se usa a alta temperatura, y tiene una alta resistencia después de quemarse a alta temperatura, fuerte resistencia a la fluencia a alta temperatura, compacidad y gran tasa de cambio lineal.
3.2 Daño de los colables de aluminio y magnesio de alta pureza
El moldeable de aluminio-espinela y el moldeable de aluminio-magnesio son esencialmente el mismo sistema a alta temperatura, y las principales fases cristalinas son el corindón y la espinela rica en aluminio. Los factores que afectan la resistencia a la escoria de los moldeables son muy complejos, como el grado del acero, la composición de la escoria, las condiciones de fundición, etc., pero están controlados principalmente por la composición mineral y la microestructura del moldeable. El FeO y el MnO de la escoria de captura de espinela rica en aluminio ocupan primero los agujeros de cationes y reemplazan parte del MgO para formar una solución sólida compuesta de espinela con una composición típica de Mg0.70Mn 0.08Fe0.21Al2.00O4. El análisis con sonda de electrones muestra que en la misma región la solubilidad sólida de Fe y Mn en la espinela de las partículas es aproximadamente la misma, mientras que el contenido de elementos de Fe y Mn en el borde de las partículas de espinela más grandes es mucho mayor que en la espinela. el interior de las partículas. El análisis también muestra que la constante de red de la espinela disminuye gradualmente desde el lado de la cara de trabajo hacia el interior, lo que es consistente con el cambio del contenido de Fe2O3 en cada capa. La fuerza está más cerca de la espinela de la capa original.
El corindón absorbe CaO en la escoria para formar minerales de aluminato de calcio y se solidifica. La observación del microscopio óptico muestra que hay un círculo de reacción de aluminato de calcio en forma de placa en el borde de las partículas de corindón en la capa permeable de la muestra, y hay una gran cantidad de minerales CA6 en forma de aguja en la matriz. SiO2 promueve CA6 Cuando el cristal crece, los poros se vuelven más finos, formando una capa de barrera más densa, y la escoria residual es rica en SiO2 y se vuelve viscosa y difícil de penetrar.
A diferencia del moldeable de aluminio-espinela, aunque el moldeable de aluminio-magnesio forma más fases líquidas a alta temperatura, la espinela recién formada por la reacción de MgO y Al2O3 tiene granos finos, muchos defectos y pequeñas constantes de red. La espinela se divide más finamente, lo que promueve la solución sólida de Al2O3 en la espinela, formando una espinela rica en aluminio con una mayor concentración de defectos de red, y el moldeable también es más denso. Por lo tanto, la resistencia a la escoria, especialmente la resistencia a la capacidad de penetración de la escoria, es mejor. La observación microscópica muestra que los granos compuestos de espinela en la capa alterada de la muestra están completamente desarrollados y son euédricos, con un tamaño de grano de alrededor de 15-40 mm, y algunos de hasta 120 mm. La solubilidad sólida de FeO y MnO en la espinela aumenta considerablemente. Composición Mg0.68Mn0.17Fe0.47Al1.79O4.
En conclusión
(1) La selección razonable de la cantidad de mezcla de espinela, magnesia, micropolvo de sílice y cemento, y el control de la microestructura ideal son esenciales para obtener colables de aluminio y magnesio de alta pureza con un rendimiento estable.
(2) Aunque los moldeables de Al-Mg de alta pureza desarrollados tienen diferentes propiedades, todos tienen buena uniformidad de microestructura, resistencia a la fluencia a alta temperatura, estabilidad al choque térmico y resistencia a la erosión y penetración de escoria.
(3) Mecanismo antiescoria de los moldeables de aluminio y magnesio de alta pureza: la espinela captura FeO y MnO en la escoria para ocupar sus orificios catiónicos, reemplaza el MgO para formar espinela compuesta, el corindón absorbe CaO para generar CA2, CA6, SiO6 promueve el cristal CA6. los granos crecen para formar una capa de barrera más densa, y la escoria residual es rica en SiO2 y se espesa, mejorando así la resistencia a la penetración de la escoria y la erosión. Debido a la reacción de MgO y Al2O3, la espinela recién formada en el molde de aluminio y magnesio tiene granos finos y muchos defectos. La espinela de aluminio, por lo tanto, su resistencia a la escoria es más fuerte que la de los moldeables de espinela de aluminio.
