Водачът на крана служи като критичен канал за насочване на разтопеното желязо при висока-температура. По време на работа той е подложен не само на силно изтъркване, ерозия и инфилтрация от течащо високо{2}}температурно разтопено желязо и шлака, но също така и на интензивен термичен шок в резултат на периодичния характер на процеса на източване. Интензивните операции по топене в доменни пещи доведоха до по-високи температури на изпускане, увеличени скорости на потока на разтопеното желязо, по-големи обеми на източено желязо и шлака и удължена продължителност на източване; следователно, условията на експлоатация за огнеупорните материали, използвани в каналите за кранове, стават все по-взискателни. Като вид монолитен огнеупорен материал, специално проектиран за водачи на отвора на доменни пещи, отворогнеупорни отливкипредставляват над 70% от всички огнеупорни материали, изразходвани в горнината на доменната пещ. Освен това свързващото вещество, използвано в тези отливки, директно определя добива на източване, специфичната консумация на огнеупорни материали на тон произведено желязо и цялостната безопасност на операциите -отстрани на огнището; по този начин изборът и оптимизирането на свързващи вещества се очертаха като основен фокус в изследването и разработването на високо-производителни отливки за кранове.
1.1 Чист калциев алуминатен цимент
ЧистоКалциев алуминатен цимент(CAC) е хидравлично свързващо вещество, произведено чрез високо-температурно синтероване или електро-топене в електрическа-пещ на високо-чист калциев оксид и промишлен алуминиев оксид. Неговият химичен състав се състои предимно от Al2O3 и CaO, като масовата част на Al2O3 обикновено варира между 70% и 80%. Основните кристални фази, отговорни за хидравличните свойства на CAC, са монокалциев алуминат (CA) и дикалциев алуминат (CA₂)-макар че фазата на додекалциевия хепта-алуминат (C₁₂A₇) също присъства в CAC варианти с ултра-високо-алуминиев оксид. Този състав позволява на CAC не само да придава отлични механични свойства на монолитни огнеупорни материали, но и да им придава превъзходни високи-температурни характеристики; следователно, понастоящем е широко използвано свързващо вещество в монолитни огнеупорни материали, като отливки за кранове. Отливките, залепени с CAC, изискват подходящ процес на втвърдяване, за да се гарантира, че продуктите за хидратация преминават през пълно фиксиране и втвърдяване. Трябва да се отбележи, че специфичните продукти на хидратация, образувани от CAC, варират в зависимост от използваната температура на втвърдяване. Когато втвърдяването се провежда при температури под 20 градуса, полученият хидратиращ продукт се състои от игловиден монокалциев алуминат декахидрат (CAH10). Между 21 градуса и 35 градуса, първичните продукти на хидратация са игловиден-до-ламеларен дикалциев алуминат октахидрат (C2AH8); над 36 градуса, доминиращият продукт е гранулиран трикалциев алуминат хексахидрат (C3AH6). Тези игловидни-игловидни-до-ламеларни и гранулирани хидратиращи продукти се припокриват и преплитат, за да образуват мрежеста структура, като по този начин придават на отлятото тяло висока здравина в зелено след процеса на втвърдяване. Когато избирате чист калциево-алуминатен цимент, също така е важно да разберете характеристиките на хидратация на различните му съставни фази. Различните фази показват много различни топлина на хидратация и скорости на свързване и втвърдяване. Като цяло, колкото по-ниска е топлината на хидратация на определена минерална фаза на калциев алуминат, толкова по-бърза е скоростта на втвърдяване и втвърдяване на нейните хидратиращи продукти.
1.2 Хидратируем двуалуминиев оксид
Refractory materials for blast furnace tapholes typically utilize Al2O3-SiC-C based castables. Since the primary aluminum-bearing raw materials employed are various forms of corundum and high-grade bauxite, hydratable alumina (HA) serves as an effective binder for these refractory castables. HA is an amorphous, transitional alumina phase-specifically ρ-Al2O3-characterized by a high specific surface area (>150 m²/g). Chemically reactive, it undergoes a hydration-induced gelation reaction upon contact with water or water vapor, generating gels of pseudo-boehmite (AlOOH·nH2O, where n = 0.08–0.62) and boehmite (γ-AlOOH). This gelation process is accompanied by significant volume expansion, which helps reduce the porosity within the cast body's structure; ultimately, these gels transform into crystalline bayerite (Al(OH)3). The gelation process typically results in setting and hardening within a timeframe of less than one hour (at temperatures >25 градуса), като по този начин свързва съставните частици заедно и генерира зелена здравина. Следователно, подобно на калциевия алуминатен цимент (CAC), НА се класифицира като хидравлично свързващо вещество. Трябва да се отбележи, че образуването на кристален байерит е силно зависимо от размера на частиците, температурата на хидратация, времето за реакция и стойността на pH.
1.3 Свързващи вещества със силициев диоксид
Наличието на CaO в циментово-отливки води до проблем, при който обемът на течната фаза се увеличава при високи температури; следователно много изследователи в областта на огнеупорните материали са обмислили използването на различни свързващи вещества без CaO-. В допълнение към хидратирания двуалуминиев оксид (HA), други свързващи вещества без CaO-, които привличат все по-голямо внимание, включват различни видове колоидни свързващи вещества или золи-като SiO2 зол, Al2O3 зол, колоиден шпинел и колоиден мулит. Понастоящем най-широко прилаганото и технологично зряло свързващо вещество без -калций е силициевият зол. За разлика от други свързващи вещества, присъщата стабилност на самия зол служи като основна предпоставка за неговата способност за свързване. Повърхностите на твърдите колоидни частици в силициев зол придобиват електрически заряд чрез дисоциация на повърхностни функционални групи или селективна адсорбция на специфични йони от околния разтвор. За да се поддържа неутралност на заряда, разтворът в непосредствена близост до тези заредени частици трябва да съдържа еквивалентно количество противо-йони, носещи заряд, противоположен на този на твърдата повърхност. Интерфейсът между повърхността на заредените частици и съседния разтвор представлява „двоен електрически слой“: единият компонент е неподвижен слой, разположен в пряк контакт с повърхността на твърдите частици-известен като „компактен слой“ или „слой на Стърн“-докато останалата част (простира се от равнината на приплъзване навън до точката в обемния разтвор, където концентрациите на положителни и отрицателни йони стават равен) се нарича "дифузен слой".
Although refractory castables bonded with silica sol exhibit significantly enhanced mechanical strength following high-temperature sintering (>1000 градуса ) в сравнение с тези, свързани с хидравлични цименти (като CAC и HA), якостта в зелено на неспечените (или термично-обработени при ниска -температура) тела за отливане е значително по-ниска.
1.4 Свързващи вещества от алуминиев оксид
За разлика от силициевия зол, има по-малко изследвания, проведени върху алуминиев зол и свързаните с него коагулационни и втвърдяващи поведения. Освен това по-голямата част от публикуваните изследователски резултати се отнасят изключително до суб{1}}микронни суспензии от алуминиев оксид, а не до наноразмерни алуминиеви золове. Това предполага, че съществуващите резултати може да не са пряко приложими за золи в наноразмер. Повърхностният заряд на частиците в суспензия от алуминиев оксид се определя от стойността на pH, съдържанието на твърдо вещество и специфичните електролити, използвани за стабилизиране на суспензията. В суспензии от чист алуминиев оксид, когато концентрацията на алуминиев оксид се увеличава, повърхностният заряд се измества от положителен към отрицателен. С по-нататъшно увеличаване на концентрацията на суспензията, големината на нетния отрицателен заряд също се увеличава. Механизмът на „стабилизиране-флокулация“ на суспензии от алуминиев оксид при условия на околна температура.
