Процедура на експеримента
Използвайте табличен корунд, стопен корунд, синтерован алуминиево-магнезиев шпинел, стопен магнезий, -Al2O3 микропрах, силициев диоксид микропрах и чист калциев алуминатен цимент и др. Сушене при 110 градуса, изпичане при 1000 градуса ×3h и 1500 градуса ×3h.
Определете привидната порьозност, обемната плътност, якостта на натиск, якостта на огъване, скоростта на линейна промяна и 1400 градуса ×1h якост на термично огъване на пробата след обработка при различни температури съгласно GB; тествайте скоростта на линейна промяна на пробата под товар, налягането е 0,196 MPa, скоростта на нагряване е 10 градуса / мин, максималната температура е 1500 градуса и температурата се поддържа в продължение на 3 часа; експериментът за устойчивост на шлака приема метода на тигела и крайната шлака от конвертора (wCaO36,84 процента, wSiO214,77 процента, wAl2O328,17 процента, wFeO7,95 процента, wMnO4 ,58 процента) 150 g се поставят в тигела и след като беше обработен в MoSi2 прътова електрическа пещ при 1650 градуса ×3h, той беше нарязан по централната равнина на тигела, за да се измери корозията и дълбочината на проникване на тигела от шлаката; химичен анализ, оптичен микроскоп, рентгенова дифракция, пробите след корозия на шлаката се анализират с помощта на електронни сонди.
Резултати и анализ
3.1 Свойства и основни влияещи фактори на алуминиево-магнезиеви отливки с висока чистота
Алуминиево-магнезиевите отливки с висока чистота са разработени на базата на алуминиеви и магнезиеви отливки. Целта е да се подобри устойчивостта на корозия и високите температури на алуминиевите отливки, както и да се подобри устойчивостта на пропускливост и устойчивостта на термичен шок. Неговата точка на дозиране попада върху алуминиевата страна на двоичната фазова диаграма MgO-Al2O3.
Основният компонент на подлежащия на отливане Al2O3 реагира с MgO, за да образува шпинел при висока температура, придружен от обемно разширение от около 7 процента. За да се потисне повредата от разцепване, причинена от това напрежение на разширение, ефектите на две различни суровини, стопен магнезиев оксид и магнезиево-алуминиев шпинел, върху устойчивостта на шлака на материала бяха изследвани експериментално. Резултатите показват, че когато се добави определено количество магнезий, отливката се смазва в малко количество течна фаза, особено когато се използва, тя се подлага на хидростатично налягане на разтопена стомана, реакцията на синтероване е напреднала и разхлабеното тяло на шпинелното разширение се насърчава да бъде по-уплътнено. Магнезият може да накара леярката все още да показва микро-разширяване при висока температура, да поддържа целостта и също така е полезна за намаляване на загубите от корозия. Въпреки това, колкото по-груб е критичният размер на частиците на магнезия или добавянето на повече от 4C, толкова по-голямо е разширението, влошаването на структурата, задълбочаването на проникването на шлаката и тенденцията на загубата от корозия да се увеличава.
Въвеждането на предварително синтетичен шпинел за замяна на разтопения магнезий, изследването вярва, че колкото повече е теоретичното съдържание на шпинел, толкова по-добра е устойчивостта на корозия на отливката, а дълбочината на проникване на шлаката е най-малка, когато съдържанието на шпинел е 10 процента до 30 процента, и съдържанието на шпинел е 10 процента до 30 процента. Когато съдържанието надвишава 50 процента, то показва възходяща тенденция с увеличаване на съдържанието на шпинел. Размерът на шпинеловите частици с равномерно разпределение на финия прах е най-ефективен за блокиране на структурното разцепване, причинено от инфилтрация на шлака. Проучването установи, че шпинелният компонент играе решаваща роля в устойчивостта на шлака на шпинелния клинкер и смесения с корунд леяр, а MgO в шпинела е идеален при 3 до 5 процента. Микропрахът от силициев диоксид също е ефективен при инхибиране на образуването на напрежение при разширение на шпинел. Проучванията показват, че при ниска температура силициевият микропрах и MgO прахът образуват MSH вещество, което може да предотврати хидратацията на периклаза, да подобри течливостта на заливките и да увеличи плътността на заливките. Абсорбира напрежението при високотемпературно разширение, но количеството добавен силициев микропрах се увеличава, образуването на течна фаза се увеличава при висока температура и устойчивостта на пълзене при висока температура намалява. Както е показано на Фигура 2, материалът е склонен към прекомерно синтероване и напукване под налягането на разтопената стомана. увеличаване, пукнатините се разширяват и разцепването се задълбочава. Обикновено се използва композитно свързващо вещество от цимент и силициев диоксид.
Подходящо количество високоалуминиев циментов хидрат се дехидратира, за да се образува CA серия от силно активни вещества, които лесно реагират химически с добавения Al2O3 прах от около 1000 градуса.
В заключение, както Al-шпинелните отливки, така и Al-Mg отливките имат добра еднородност на микроструктурата, устойчивост на пълзене при висока температура, устойчивост на термичен шок и устойчивост на ерозия и проникване на шлака. Основната разлика между двете е, че първият въвежда предварително синтезиран шпинел, който има ниска якост след изпичане при различни температури, висока якост на огъване при висока температура, добра стабилност на обема и малка линейна скорост на промяна; последният реагира, за да образува шпинел, когато се използва при висока температура, и различни Той има висока якост след изгаряне при висока температура, силна устойчивост на пълзене при висока температура, компактност и голяма линейна скорост на промяна.
3.2 Повреда на алуминиево-магнезиеви отливки с висока чистота
Алуминиево-шпинелният леяр и алуминиево-магнезиевият леяр са по същество една и съща система при висока температура, а основните кристални фази са корунд и богат на алуминий шпинел. Факторите, влияещи върху устойчивостта на шлака на отливките, са много сложни, като марка стомана, състав на шлаката, условия на топене и т.н., но те се контролират главно от минералния състав и микроструктурата на отливките. FeO и MnO от богатата на алуминий шпинелна улавяна шлака първо заемат катионните дупки и заместват част от MgO, за да образуват композитен твърд разтвор на шпинел с типичен състав на Mg0.70Mn 0.08Fe0.21Al2.00O4. Анализът с електронна сонда показва, че в същия регион фина. Твърдата разтворимост на Fe и Mn в шпинела на частиците е приблизително еднаква, докато съдържанието на Fe и Mn елементи в ръба на по-големите шпинелни частици е много по-високо от това в вътрешността на частиците. Анализът също така показва, че константата на решетката на шпинела постепенно намалява от страната на работната повърхност навътре, което е в съответствие с промяната на съдържанието на Fe2O3 във всеки слой. Силата е по-близо до шпинела на оригиналния слой.
Корундът абсорбира CaO в шлаката, за да образува минерали от калциев алуминат и се втвърдява. Наблюдението с оптичен микроскоп показва, че има реакционен кръг от калциев алуминат, подобен на пластина, по ръба на корундовите частици в пропускливия слой на пробата и има голям брой игловидни CA6 минерали в матрицата. SiO2 насърчава CA6 Когато кристалът расте, порите стават по-фини, образувайки по-плътен бариерен слой, а остатъчната шлака е богата на SiO2 и става вискозна и трудна за проникване.
За разлика от алуминиево-шпинелната отливка, въпреки че алуминиево-магнезиевата отливка образува повече течни фази при висока температура, новообразуваният шпинел от реакцията на MgO и Al2O3 има фини зърна, много дефекти и малки константи на решетката. Шпинелът е по-фино разделен, което насърчава твърдия разтвор на Al2O3 в шпинела, образувайки богат на алуминий шпинел с по-голяма концентрация на дефекти на решетката, а отливката също е по-плътна. Следователно, устойчивостта на шлака, особено устойчивостта на способността за проникване на шлака е по-добра. Микроскопското наблюдение показва, че композитните шпинелни зърна в променения слой на пробата са напълно развити и са еуедрични, с размер на зърното от около 15-40 mm, а някои са до 120 mm. Твърдата разтворимост на FeO и MnO в шпинела е значително повишена. Състав Mg0.68Mn0.17Fe0.47Al1.79O4.
В заключение
(1) Разумният избор на количеството за смесване на шпинел, магнезиев оксид, микропрах от силициев диоксид и цимент и контролът на идеалната микроструктура са от съществено значение за получаване на алуминиево-магнезиеви отливки с висока чистота със стабилни характеристики.
(2) Въпреки че разработените Al-Mg отливки с висока чистота имат различни свойства, всички те имат добра еднородност на микроструктурата, устойчивост на пълзене при висока температура, устойчивост на термичен шок и устойчивост на ерозия и проникване на шлака.
(3) Механизъм против шлака на алуминиево-магнезиеви отливки с висока чистота: Шпинелът улавя FeO и MnO в шлаката, за да заеме нейните катионни дупки, замества MgO, за да образува композитен шпинел, корундът абсорбира CaO, за да генерира CA2, CA6, SiO6 насърчава CA6 кристал. зърната растат, за да образуват по-плътен бариерен слой, а остатъчната шлака е богата на SiO2 и се сгъстява, като по този начин подобрява устойчивостта срещу проникване на шлака и ерозия. Поради реакцията на MgO и Al2O3, новообразуваният шпинел в алуминиево-магнезиевия леяр има фини зърна и много дефекти. Алуминиевият шпинел, следователно, неговата устойчивост на шлака е по-силна от тази на алуминиево-шпинелните отливки.
