실험 절차
표 모양의 커런덤, 용융 커런덤, 소결 알루미늄-마그네슘 스피넬, 용융 마그네시아, -Al2O3 미세 분말, 실리카 미세 분말 및 순수 칼슘 알루미네이트 시멘트 등을 사용하십시오. 110도에서 건조, 1000도 × 3h 및 1500도 × 3h에서 소성.
GB에 따라 다른 온도에서 처리한 후 샘플의 겉보기 다공성, 벌크 밀도, 압축 강도, 굽힘 강도, 선형 변화율 및 1400도 ×1h 열 굽힘 강도를 결정합니다. 하중 하에서 샘플의 선형 변화율을 테스트하고, 압력은 0.196MPa, 가열 속도는 10도/분, 최대 온도는 1500도, 온도는 3시간 동안 유지됩니다. 슬래그 저항성 실험은 도가니 방식을 채택하고 전로의 최종 슬래그(wCaO36.84%, wSiO214.77%, wAl2O328.17%, wFeO7.95%, wMnO4.58%) 150g을 도가니에 투입하고, MoSi2 로드 전기로에서 1650도×3h로 처리한 후 도가니 중앙면을 따라 절단하여 슬래그에 의한 도가니의 부식 및 침투 깊이를 측정하고; 화학분석, 광학현미경, X-Ray 회절, 슬래그 부식 후 샘플은 전자 탐침을 통해 분석됩니다.
결과 및 분석
3.1 고순도 알루미늄-마그네슘 캐스터블의 특성 및 주요 영향 요인
고순도 알루미늄-마그네슘 캐스터블은 알루미늄 및 마그네슘 캐스터블을 기반으로 개발되었습니다. 그 목적은 알루미늄 캐스터블의 내식성과 고온 성능을 향상시키고 투자율 저항성과 열충격 안정성을 향상시키는 것입니다. Batching point는 MgO-Al2O3 이원상 다이어그램의 알루미늄 쪽에 속합니다.
주조 가능한 Al2O3의 주성분은 MgO와 반응하여 고온에서 스피넬을 형성하고 약 7%의 부피 팽창을 동반합니다. 이러한 팽창응력에 의한 박리손상을 억제하기 위하여 용융마그네시아와 마그네시아-알루미나 스피넬의 두 가지 원료가 재료의 슬래그 저항성에 미치는 영향을 실험적으로 연구하였다. 그 결과 일정량의 마그네시아를 첨가하면 소량의 액상에서 캐스터블이 윤활되며, 특히 사용시 용강의 정수압을 받아 반응 소결이 진행되며, 스피넬 확장의 느슨한 몸체는 더 치밀화되도록 촉진됩니다. 마그네시아는 캐스터블이 고온에서 여전히 미세 팽창을 보이게 하고 무결성을 유지하며 부식 손실을 줄이는 데에도 도움이 됩니다. 그러나 마그네시아의 임계입경이 조대화되거나 4C이상 첨가될수록 팽창이 커지고 조직이 열화되며 슬래그 침투가 깊어지고 부식손실이 커지는 경향이 있다.
용융 마그네시아를 대체하기 위한 합성 전 첨정석의 도입, 연구는 이론적 첨정석 함량이 많을수록 캐스터블의 내식성이 우수하고 첨정석 함량이 10~30%일 때 슬래그 침투 깊이가 가장 작다고 믿고 있습니다. 스피넬 함량은 10~30%이다. 함량이 50%를 초과하면 스피넬 함량이 증가함에 따라 상승하는 경향을 보인다. 미세한 분말이 균일하게 분포된 스피넬 입자 크기는 슬래그 침투로 인한 구조적 박리를 차단하는 데 가장 효과적입니다. 연구 결과 스피넬 성분은 스피넬 클링커 자체와 커런덤이 혼합된 캐스터블의 슬래그 저항성에 결정적인 역할을 하며, 스피넬의 MgO는 3~5%가 이상적이다. 실리카 미세분말은 스피넬 팽창 응력 형성 억제에도 효과적이다. 연구에 따르면 저온에서 실리콘 미세 분말과 MgO 분말이 MSH 물질을 형성하여 페리클라제 수화를 방지하고 캐스터블의 유동성을 개선하며 캐스터블의 밀도를 높일 수 있는 것으로 나타났습니다. 고온 팽창 응력을 흡수하지만 실리콘 미세 분말 첨가량이 증가하고 고온에서 액상 형성이 증가하며 고온 크리프 저항이 감소합니다. 그림 2에서 볼 수 있듯이 재료는 용강 압력 하에서 과도 소결 및 균열이 발생하기 쉽습니다. 증가하고, 균열이 넓어지고, 스폴링이 깊어집니다. 일반적으로 시멘트와 실리카흄 복합 바인더가 사용됩니다.
고알루미나 시멘트 수화물 적당량을 탈수하여 CA계열의 고활성물질을 형성하며, 첨가된 Al2O3 분말과 약 1000도에서 화학적으로 반응하기 쉽다.
결론적으로, Al-spinel 캐스터블과 Al-Mg 캐스터블 모두 미세구조 균일성, 고온 크리프 저항성, 열충격 안정성, 슬래그 침식 및 침투에 대한 저항성이 우수합니다. 이 둘의 주요 차이점은 전자가 다른 온도에서 소성한 후 강도가 낮고 고온 굽힘 강도가 높으며 부피 안정성이 우수하고 선형 변화율이 작은 사전 합성된 스피넬을 도입한다는 것입니다. 후자는 고온에서 사용하면 반응하여 스피넬을 형성하며, 고온 연소 후 강도가 높고 고온에서 크리프 저항이 강하며 치밀하고 선형 변화율이 큽니다.
3.2 고순도 알루미늄-마그네슘 캐스터블의 손상
알루미늄-스피넬 캐스터블과 알루미늄-마그네슘 캐스터블은 본질적으로 고온에서 동일한 시스템이며 주요 결정상은 커런덤과 알루미늄이 풍부한 스피넬입니다. 캐스터블의 슬래그 저항성에 영향을 미치는 요인은 철강 등급, 슬래그 조성, 제련 조건 등과 같이 매우 복잡하지만 주로 캐스터블의 광물 조성 및 미세 구조에 의해 제어됩니다. 알루미늄이 풍부한 스피넬 포집 슬래그의 FeO 및 MnO는 먼저 양이온 구멍을 차지하고 MgO의 일부를 대체하여 Mg0.70Mn의 일반적인 조성을 갖는 복합 스피넬 고용체를 형성합니다. 0.08Fe0.21Al2.00O4. 전자 탐침 분석은 동일한 영역에서 미세 입자의 스피넬에서 Fe 및 Mn의 고체 용해도는 대략 동일하지만 더 큰 스피넬 입자의 가장자리에 있는 Fe 및 Mn 원소의 함량은 입자의 내부. 분석은 또한 스피넬의 격자 상수가 작업면의 측면에서 내부로 갈수록 점진적으로 감소함을 보여주며, 이는 각 층의 Fe2O3 함량 변화와 일치합니다. 강도는 원래 레이어의 스피넬에 더 가깝습니다.
커런덤은 슬래그에서 CaO를 흡수하여 칼슘 알루미네이트 광물을 형성하고 응고합니다. 광학 현미경 관찰은 샘플의 투과성 층에 있는 강옥 입자의 가장자리에 판 모양의 칼슘 알루미네이트 반응 원이 있고 매트릭스에 많은 바늘 모양의 CA6 광물이 있음을 보여줍니다. SiO2는 CA6를 촉진 결정이 성장하면 기공이 더 미세해지고 더 조밀한 차단층을 형성하고 잔류 슬래그는 SiO2가 풍부하여 점성이 있어 침투하기 어렵습니다.
알루미늄-스피넬 캐스터블과 달리 알루미늄-마그네슘 캐스터블은 고온에서 더 많은 액상을 형성하지만 MgO와 Al2O3의 반응에 의해 새로 형성된 스피넬은 입자가 미세하고 결함이 많으며 격자 상수가 작습니다. 스피넬은 더 미세하게 분할되어 Al2O3의 고용체를 스피넬로 촉진하여 격자 결함의 농도가 더 높은 알루미늄이 풍부한 스피넬을 형성하고 캐스터블도 밀도가 높습니다. 따라서 슬래그 저항성, 특히 슬래그 침투 능력에 대한 저항성이 우수합니다. 현미경 관찰에 따르면 샘플의 변질된 층에 있는 복합 스피넬 입자는 완전히 발달되어 있고 입자 크기가 약 15-40mm인 유면체이며 일부는 최대 120mm입니다. 스피넬에서 FeO 및 MnO의 고체 용해도가 크게 증가합니다. 조성 Mg0.68Mn0.17Fe0.47Al1.79O4.
결론적으로
(1) 안정적인 성능의 고순도 알루미늄-마그네슘 캐스터블을 얻기 위해서는 스피넬, 마그네시아, 실리카 미분말 및 시멘트의 합리적인 혼합량 선택과 이상적인 미세조직의 제어가 필수적이다.
(2) 개발된 고순도 Al-Mg 캐스터블은 특성은 다르지만 모두 미세조직 균일성, 고온 크리프 저항성, 열충격 안정성, 슬래그 침식 및 침투 저항성이 우수합니다.
(3) 고순도 알루미늄-마그네슘 캐스터블의 슬래그 방지 메커니즘: 스피넬은 슬래그에서 FeO 및 MnO를 포집하여 양이온 홀을 점유하고, MgO를 대체하여 복합 스피넬을 형성하며, 커런덤은 CaO를 흡수하여 CA2, CA6를 생성하고, SiO6는 CA6 결정을 촉진합니다. 입자가 성장하여 더 조밀한 차단층을 형성하고 잔류 슬래그는 SiO2가 풍부하고 두꺼워져 슬래그 침투 및 침식에 대한 저항성을 향상시킵니다. MgO와 Al2O3의 반응으로 인해 알루미늄-마그네슘 캐스터블에서 새로 형성된 스피넬은 미세한 입자와 많은 결함을 가지고 있습니다. 따라서 알루미늄 스피넬은 슬래그 저항성이 알루미늄-스피넬 캐스터블보다 강합니다.
