إعداد وتصلبقوالب صب الأسمنت منخفضة المقاومة للحرارةويرجع ذلك أساسا إلى التخثر والترابط. ولذلك، فإن دور المسحوق متناهية الصغر أمر بالغ الأهمية، كونه عاملاً رئيسياً في تحديد أدائه والتأثير عليه. وفي الوقت نفسه، لا يمكن تجاهل تأثير الخلطات على أدائها.
رقم 01 مسحوق متناهية الصغر
تشتمل المساحيق متناهية الصغر في المسبوكات منخفضة الأسمنت بشكل أساسي على دخان السيليكا النشط، -مسحوق Al₂O₃، ومسحوق Cr₂O₃، بمحتوى (%) يبلغ 93.2%، أكبر من 90%، وأكثر من 99%، على التوالي. يوضح الجدول أدناه توزيع حجم الجسيمات لهذه الأنواع الثلاثة من المساحيق متناهية الصغر. يوضح الجدول أن الجسيمات الأصغر من 1.0 مم تمثل أكثر من 71%.
تحتوي المواد المقاومة للحرارة على نفس نسبة المزيج، مع محتوى CaO يبلغ حوالي 0.6%. تم تحضير ثلاث مجموعات من العينات بإضافة SiO₂ النشط، - Al₂O₃ ( - مسحوق الألومينا)، ومركب من كلا المساحيق متناهية الصغر، على التوالي، بنفس الكمية. مع زيادة درجة حرارة التسخين، تزداد قوة المسبوكات ذات المساحيق متناهية الصغر المختلفة.
ويلاحظ أيضًا أن المساحيق متناهية الصغر المختلفة تساهم بشكل مختلف في قوة المسبوكات. تُظهر المادة المصبوبة التي تحتوي على كمية متساوية من مسحوق SiO₂ النشط و- Al₂O₃ المركب متناهية الصغر أعلى قوة، تليها المادة القابلة للصب مع مسحوق SiO₂ متناهية الصغر النشط، في حين أن المادة القابلة للصب مع مسحوق الألومينا متناهية الصغر لديها أقل قوة. عند درجة حرارة تسخين تبلغ 1500 درجة، تكون قوة المسبوكات مع الأنواع الثلاثة من المساحيق متناهية الصغر متشابهة بشكل أساسي. وهذا يعني أنه عند تحضير مواد صب منخفضة المقاومة للحرارة من الأسمنت، تكون المساحيق المركبة متناهية الصغر هي الأفضل، وعند استخدامها بمفردها، يجب تفضيل مسحوق SiO₂ متناهية الصغر النشط.
ومع ذلك، فإن زيادة كمية مسحوق SiO₂ متناهية الصغر ستقلل من محتوى Al₂O₃ في المادة القابلة للصب وتزيد من الكوارتز الحر، مما يؤدي حتمًا إلى انخفاض في مقاومة الخبث في المادة القابلة للصب. على سبيل المثال، تكون نسبة المزيج من المواد المقاومة للحرارة القابلة للصب لأحواض الحديد هي: 70% من مجموع الألومينا عالي -، 14.2% SiC، 5.8% C، 0.2% مشتت، 6.5% ماء، و10% مسحوق ألومينا عالي - ومسحوق SiO₂ متناهية الصغر مجتمعين. تم إجراء اختبارات مقاومة الخبث باستخدام طريقة البوتقة تحت جو مخفض. شروط الاختبار: قاعدية الخبث القياسية 1.105، درجة حرارة التسخين وزمن الاحتفاظ 1500 درجة، 4 ساعات. مع زيادة محتوى مسحوق SiO₂ متناهية الصغر، هناك قيمة مثالية لمقاومة الخبث؛ وهذا يعني أن أفضل مقاومة للخبث يتم تحقيقها عندما يكون محتوى المسحوق فائق النعومة حوالي 5%.
مع بقاء نسبة المزيج القابل للصب والمحتوى المدمج من المسحوق الناعم المقاوم للحرارة والمسحوق فائق النعومة ثابتًا، فإن قوة الضغط بعد الحرق عند 1600 درجة تزداد أيضًا مع زيادة محتوى المسحوق فائق النعومة، ولكن هناك قيمة مثالية. مع أن مسحوق SiO₂ متناهية الصغر يمثل حوالي 5%، ومساحيق Al₂O₃ وCr₂O₃ متناهية الصغر تمثل حوالي 7%، فإن القوة جيدة، والخصائص الأخرى ممتازة أيضًا. من حيث نوع المسحوق متناهية الصغر، فإن مسحوق SiO₂ متناهية الصغر له أفضل تأثير معزز، يليه مسحوق Al₂O₃ متناهية الصغر، في حين أن مسحوق Cr₂O₃ متناهية الصغر له تأثير تقوية ضعيف. ويلاحظ أيضًا أن التأثير المعزز لمسحوق SiO₂ متناهية الصغر أعلى بمقدار 2.5 إلى 4.4 مرة من النوعين الأخيرين.
NO.02 الخلطات
هناك أنواع عديدة من الخلطات. هنا، نأخذ المشتتات وعوامل اختزال الماء-كأمثلة لتوضيح تأثيرها على أداء صب الأسمنت المنخفض المقاومة للحرارة.
عندما تكون نسبة المزيج من المادة القابلة للصب ثابتة، فإن إضافة كميات مختلفة من المشتتات يمكن أن تقلل من كمية مياه البناء المطلوبة. عندما تكون كمية مياه البناء ثابتة، تكون هناك قيمة مثالية لقوة الضغط المجففة مع زيادة كمية المشتتات. أي أن القوة تكون أفضل عندما يكون محتوى المشتت من 0.15% إلى 0.2%. عندما لا تتم إضافة عامل اختزال -ماء أو تتجاوز الجرعة 0.5%، تتدهور القوة أو تتشقق العينة. ويرجع ذلك إلى ضعف سيولة الصب وقلة الكثافة في الجسم المصبوب.
هناك العديد من أنواع عوامل تقليل الماء-، ويجب إجراء الاختيار المناسب من خلال الاختبار. بعد تحديد نسبة المزيج من اكسيد الالمونيوم الاسمنتي المنخفض للغاية والقابل للصب، تم استخدام بولي فوسفات الصوديوم ومكثفات البولي سياناميد ومكثفات سلفونات النفثالين كعوامل اختزال للمياه، وتم فحص الجرعات المناسبة لتحضير سبائك مقاومة للحرارة. تعاني المواد المصبوبة التي لا تحتوي على عوامل اختزال -من الماء من التكتل التلقائي للمساحيق متناهية الصغر، والتي لا يمكنها ملء المسام بشكل فعال ولها توزيع غير متساوٍ للغاية. يتم احتجاز كمية كبيرة من الماء في الكتل أو ملء المسام، مما يؤدي إلى زيادة استهلاك المياه، وانخفاض الكثافة الظاهرية، والمسامية العالية، وانخفاض القوة بعد المعالجة الحرارية، كما أنه غير مناسب للتلبيد. تتمتع البوليفوسفات بتأثير معين في التشتيت وتقليل الماء-، مما يمكن أن يمنع إلى حد ما التكتل التلقائي للمساحيق متناهية الصغر، مما يسمح لها بالتوزيع الكامل في المسام، مما يؤدي إلى تحسين استخدام المياه وتقليل استهلاك المياه بنسبة 17% تقريبًا.
لذلك، أدت زيادة الكثافة الظاهرية وانخفاض مسامية المادة القابلة للصب، مقارنة بالمصبوبة غير المعالجة، إلى زيادة بمقدار 0.6-1.9 مرة في قوة الضغط بعد الحرق وزيادة بمقدار 1.25 مرة في قوة الانحناء عند درجة الحرارة العالية-. العاملان B وC هما عاملان عضويان -مخفضان للمياه-عاليان، مع تأثيرات اختزال كبيرة بشكل خاص للمياه المشتتة-، مما يحقق معدلات تقليل للمياه بنسبة 25% و28% على التوالي. بالمقارنة مع المواد المصبوبة غير المعالجة، زادت كثافتها الظاهرية بنسبة 3.5% تقريبًا، وانخفضت المسامية بنسبة 15%، وزادت قوة الضغط بعد الحرق بمقدار 1-4 مرات، وزادت قوة الانحناء عند درجة الحرارة العالية- بأكثر من 3.5 مرات. ومن الواضح أيضًا أن العامل C أكثر فعالية من العامل B. وفي الختام، يجب إضافة عوامل اختزال الماء-عند تحضير قوالب صب منخفضة الأسمنت مقاومة للحرارة، ويجب تفضيل عوامل خفض الماء العضوية عالية الكفاءة.
مسحوق الألومنيوم NO.03
في المصبوبات المقاومة للحرارة في حوض الحديد، يضاف مسحوق الألومنيوم المعدني عمومًا لتسريع عملية التجفيف وتقوية عملية الصب. لحجم جسيماته وجرعته تأثير كبير على أداء المادة القابلة للصب ويجب اختيارها بشكل مناسب.
في سبائك الأسمنت Al₂O₃-SiC-C- فائقة الانخفاض، كلما كان حجم جسيم مسحوق الألومنيوم أصغر وكلما ارتفعت درجة الحرارة المحيطة أثناء البناء، كلما كان التفاعل الكيميائي أكثر قوة، وتم إنتاج المزيد من الغاز، وارتفعت درجة حرارة المادة. وهذا مفيد لتجفيف المادة القابلة للصب، مما يسمح بالخبز السريع؛ ومع ذلك، فإن رد الفعل السريع بشكل مفرط يمكن أن يؤدي بسهولة إلى إعداد خاطئ، مما يضر بالقوة. تظل نسب المزيج للصب كما هي. تعد أحجام جسيمات مسحوق الألومنيوم الكبيرة ضارة بالقوة، في حين أن أحجام الجسيمات الصغيرة جدًا توفر بعض الفوائد لقوة الضغط أثناء التجفيف، لكن نقاط القوة الأخرى تنخفض. يؤدي حجم الجسيمات من 88 إلى 44 ملم إلى قوة أفضل. يجب تحديد كمية مسحوق الألومنيوم المستخدمة بناءً على أداء المادة المقاومة للحرارة وظروف البناء؛ وينبغي استخدامه بأقل قدر ممكن مع ضمان التهوية الجيدة والتجفيف السريع.
NO.04 إضافات
في Al₂O₃-SiC-C-سبائك الأسمنت المنخفضة جدًا، يجب إضافة SiC ومواد الكربون لتحسين مقاومتها للخبث وثباتها الحراري. أثبتت التجارب والاستخدام أن درجة وجرعة مواد SiC والكربون لها تأثير كبير على أداء المواد المصبوبة ويجب اختيارها بشكل عقلاني. علاوة على ذلك، تختلف الدرجة والجرعة وفقًا لحجم الفرن العالي وموقع التطبيق. بشكل عام، يتم استخدام-مواد كربون وكربيد السيليكون عالية الجودة في حوض الحديد الرئيسي أو حوض الخبث في الأفران العالية-الكبيرة والمتوسطة الحجم، في حين يتم استخدام مواد كربون وكربيد السيليكون ذات الدرجة المنخفضة-في أفران الصهر المتوسطة والصغيرة؛ تتراوح جرعة SiC بشكل عام من 5٪ إلى 35٪. تشتمل المواد الكربونية أساسًا على الزفت، ورقائق الجرافيت، ومسحوق الإلكترود، والجرافيت الترابي، بجرعة تتراوح من 2% إلى 6%.
في المصبوبات المقاومة للحرارة من حوض الحديد، تتم إضافة مواد SiC والكربون بشكل عام في شكل مسحوق ناعم، مع تفضيل SiC متناهية الصغر. نظرًا لأن هذه المادة تحتوي على مواد كربيد السيليكون والكربون، فإن مقاومتها للأكسدة تقل. تترك أكسدة الكربون المزيد من المسام الدقيقة، مما يسمح للحديد المنصهر أو الخبث بالاختراق المستمر للداخل، وتشكيل طبقة منزوعة الكربنة وتؤدي إلى تلف البطانة. إن إضافة مسحوق الألومنيوم المعدني يمكن أن يحسن مقاومة الأكسدة للصب. أظهرت التجارب أن الاستخدام المشترك لمسحوق السيليكون المعدني، أي مسحوق Al ومسحوق Si، يؤدي إلى مقاومة أفضل للأكسدة وتحسين قوة المادة القابلة للصب. وذلك لأن تفاعل السيليكون المعدني والألومنيوم مع الكربون عند درجات حرارة عالية لتكوين SiC وAl₄C₃ يؤدي إلى بنية مجهرية وسطح أكثر كثافة.
في Al₂O₃-SiO₂ المسبوكات المقاومة للحرارة المنخفضة للأسمنت، إضافة 2%-8% مسحوق الكيانيت الناعم عند درجات حرارة عالية تصل إلى 1200-1400 درجة يعزز تكوين الموليت، وبالتالي يزيد قوته. وهذا يعني أن الكيانيت لا يعمل فقط كعامل توسيع ولكن أيضًا كعامل تمعدن.
