Calcinables refractariosa menudo experimentan una disminución significativa en la resistencia a temperaturas intermedias (normalmente 800 grados -1000 grados o más). Esto se debe principalmente a la deshidratación, recristalización y contracción física de los hidratos en el aglutinante, lo que da lugar a una estructura porosa. Para mejorar la resistencia a temperaturas intermedias de los moldeables de material refractario, uno puede centrarse en varias dimensiones centrales: dosificación de materia prima, optimización del sistema aglutinante, uso de aditivos y técnicas de construcción. Las siguientes son estrategias de mejora específicas:
I. Optimización de materias primas y compensación de reacciones químicas
Este es el método más directo y eficaz. El núcleo consiste en utilizar la expansión de volumen generada por la reacción química para compensar la contracción durante la sinterización.
1. Agregar polvo fino de Al₂O₃: Agregar una cantidad adecuada de polvo fino de Al₂O₃ (alfa alúmina) para aluminar los moldes refractarios es crucial. A temperaturas intermedias, sufre una reacción química por efecto de expansión, compensando la disminución de resistencia provocada por la contracción de volumen. Especialmente cuando el aglutinante es cemento con alto contenido de alúmina CA-70-, agregar este polvo fino puede incluso aumentar la resistencia a temperaturas intermedias en lugar de disminuirla.
2. Introducción de rellenos activos: el cemento de aluminato puro se combina con humo de sílice. A 800-1200 grados, el humo de sílice reacciona con el óxido de calcio para formar una fase de refuerzo de anortita, que puede aumentar efectivamente la resistencia a temperatura intermedia en aproximadamente un 20%.
II. Adición de agentes sinterizadores y agentes expansores.
Mediante la introducción de materias primas minerales específicas se puede modificar el comportamiento de sinterización o la estabilidad volumétrica del material a temperaturas intermedias.
1. Adición de arcilla blanda (agente de sinterización): Agregar un 3%-6% de arcilla blanda puede promover la sinterización del moldeable a temperaturas más bajas, cambiando la microestructura y aumentando así la resistencia a la temperatura intermedia-, incluso superando la resistencia secada en horno.
2. Utilizar andalucita (refuerzo de alta-temperatura): aunque la andalucita funciona principalmente a altas temperaturas (por encima de 1300 grados), si la formulación se diseña adecuadamente (se agrega en forma de polvo fino), la mullita y el exceso de SiO₂ generado durante su descomposición a altas temperaturas pueden formar una mulitización secundaria, que es muy útil para mantener la resistencia después de cruzar el rango de temperatura intermedia.
3. Uso de carburo de boro: El carburo de boro se ablanda a altas temperaturas y se adhiere a la superficie de las partículas, contribuyendo a la densificación. La película de óxido de B₂O₃ formada en su superficie proporciona resistencia a la oxidación, mientras que los cristales columnares generados reducen la porosidad y mejoran la resistencia a temperaturas intermedias.
III. Mejora del sistema de vinculación:
El aglutinante es el "esqueleto" de los moldes refractarios. La elección de un aglutinante adecuado puede cambiar fundamentalmente la debilidad de la resistencia a temperaturas intermedias.
1. Uso de cemento de alto-rendimiento: siempre que sea posible, se debe utilizar cemento de aluminato de calcio puro (CA-70 o grado superior). En comparación con el cemento CA-50 ordinario, tiene una mejor tasa de retención de resistencia en la etapa de temperatura intermedia.
2. Aglutinantes compuestos: el cemento se combina con aglutinantes químicos (como fosfatos) o se utilizan aglutinantes cohesivos (como sol de sílice y sol de alúmina). Estos métodos de unión forman una estructura de red estable a temperaturas intermedias, a diferencia de los aglutinantes de hidratación pura que son propensos a colapsar debido a la deshidratación.
IV. Optimización de microestructura y tamaño de partículas:
Se utilizan métodos físicos para hacer que la estructura interna del material sea más compacta y reducir los defectos.
1. Distribución razonable del tamaño de partículas: Optimice la distribución de partículas de los agregados (como corindón y mullita), siguiendo el principio de empaquetamiento más cercano para reducir la porosidad interna.
2. Introducción de la tecnología de micropolvo: agregue cantidades apropiadas de micropolvo de alúmina activada o micropolvo de sílice, utilizando el efecto de relleno del micropolvo para reducir la porosidad aparente, aumentar la densidad del material y así mejorar la resistencia.
V. Control de Construcción y Curado:
Incluso con la mejor formulación de material refractario para calcinables, una construcción inadecuada reducirá significativamente la resistencia.
1. Control estricto de la adición de agua: La adición excesiva de agua aumentará significativamente la porosidad y reducirá la densidad. La cantidad de agua agregada debe seguirse estrictamente de acuerdo con la cantidad recomendada por el fabricante durante la mezcla.
2. Estandarice el proceso de horneado: cuando se calienta en la etapa de temperatura media (especialmente entre 900 y 1200 grados), se debe garantizar un tiempo de mantenimiento suficiente para permitir que los hidratos se deshidraten y recristalicen por completo, evitando que se agrieten o que se afloje la estructura debido al calentamiento excesivo.
