2.2 Състав и структура на корунд-шпинел след употреба
Дебелината на оригиналния работен слой е 230-250 mm, а видимата морфология на ударната зона на дъното на черпака 8# след 91 пъти употреба. Остатъчната дебелина на корунд-шпинелната отливка е около 120 mm, а метаморфният слой от горещия край е тънък. Има очевидни сквозни пукнатини, успоредни на горещата повърхност на около 20 и 80 mm от горещия край, и има феномен на проникване на шлака по протежение на пукнатината в пукнатината.
За да се анализира взаимодействието между разтопената шлака и корунд-шпинелната отливка и да се разбере механизмът на увреждане на материала, зоната А беше взета, за да се направи лек лист. Използвани са сканиращ електронен микроскоп и енергиен спектрометър за наблюдение на микроструктурата на областта и определяне на компонентите на микрообластта. Микроструктурата на горещата повърхност на зоната А на остатъка след употреба от слоя шлака до квазипротоплазмения слой
Може да се види, че зоната А на остатъчния материал след употреба може ясно да бъде разделена на 3 слоя: слой шлака (около 0.5 mm), пропусклив слой (6-8 mm) и протоплазмен слой. Елементите в шлаката реагират с подлежащата на отливане матрица, за да образуват фаза с ниска топимост (вижте инфилтрационния слой на Фигура 2) и проникват в отливката през матрицата, което насърчава синтероването и уплътняването на матрицата. В протоплазмения слой има голям брой пори, структурата е разхлабена, коефициентът на топлинно разширение между пропускливия слой и протоплазмения слой не съвпада и между двата се появяват пукнатини. В пропускливия слой FeO, CaO и SiO₂ в шлаката проникват в матрицата за отливане. При по-нататъшно проникване съдържанието му постепенно намалява.
За да се анализира по-нататък влиянието на проникването на шлаката върху микроструктурата и състава на микрозоните на отливката, всяка област на фигура 2 беше увеличена за наблюдение и беше извършен EDS анализ. В зоната a на шлаковия слой микроструктурата на леярската матрица на работната повърхност е разрушена, матрицата е инфилтрирана от голямо количество течна фаза и структурата е плътна. Основните фази са MgO-CaO-Al2O3-SiO₂-FeO фаза с ниска точка на топене и CaO-Al2O3-SiO₂-FeO фаза с ниска точка на топене). В зони b и c в инфилтрационния слой, голямо количество CaO, SiO₂ и FeO в шлаката проникват в леярския материал, което води до уплътняване на матрицата. Магнезиево-алуминиева шпинелна фаза. В областта d на протоплазмения слой има голям брой пори в матрицата и структурата е рохкава, главно магнезиево-алуминиева шпинелна фаза, CaO-Al2O3 фаза и корундова фаза. В допълнение към инфилтрирането в отливката през матрицата, шлаката също се разпространява в отливката по протежение на пукнатините.
2.3 Механизъм на увреждане на корунд-шпинел отливка
Основните фактори на увреждане на долния работен слой на кофата са: термичен удар, механично напрежение, ерозия и проникване на шлака. На работната повърхност основните фази на оригиналния леяр са магнезиево-алуминиев шпинел, CaO-Al₂O3 и корунд. С ерозията и проникването на шлаката в леярската фаза магнезиево-алуминиевата шпинелна фаза в матрицата абсорбира FeO в шлаката, а корундът реагира с CaO и SiO₂ в шлаката, за да образува нискотопим калций-алуминий-силиций фаза:
Тъй като съдържанието на SiO2, FeO и CaO в шлаката намалява, относителното съдържание на шлаката намалява, така че количеството шлака, което допълнително ерозира и прониква в отливката, намалява.
На работната повърхност течната фаза в шлаката и течната фаза, образувана от реакцията, проникват в отливката. Поради температурния градиент се предизвиква уплътняване на горещата повърхност при синтероване и в същото време се разрушава фазата на свързване на матрицата. Поради механичен стрес и термичен стрес се образуват пукнатини в плътния слой и се разпространяват през интерфейса между реакционния слой и пропускливия слой, което води до отлепване на реакционния слой. В допълнение, шлаката корозира и прониква в отливката по протежение на пукнатините, което ускорява отлепването на реакционния слой от огнеупора. Повтарянето на тази ситуация по време на обслужване доведе до разрушаване на огнеупорни материали.
в заключение
(1) Корунд-шпинелът се използва за замяна на магнезиево-алуминиево-въглеродни тухли на дъното на кофата, които могат да отговарят на процеса на топене на линията за производство на кръгли заготовки в електрическата пещ. Използвайки интегрални леярски плочи, скоростта на загуба на топене на долния работен слой на кофата е малка, целостта и херметичността са подсилени и вероятността от проникване на студена стомана по тухлените фуги и офлайн поради необичайни вентилационни тухли е намалена и безопасността на работа на кофата е значително подобрена и оптимизирана. Режимът на поддръжка е подобрен и разходът на огнеупорни материали е намален.
(2) Повредата на корунд-шпинелния леяр се причинява главно от реакцията на шлака и огнеупорни материали. В същото време термичният стрес и механичният стрес също играят важна роля; в допълнение, шлаката корозира и прониква в отливката по протежение на пукнатината, ускорявайки реакционния слой, отлепен от огнеупорния материал. Повтарянето на този процес по време на обслужване е довело до разрушаване на огнеупорните материали.
