التي تؤثر المواد الخام فيها على مقاومة الخبث في القلاع المصنوعة من الألمنيوم والمغنيزيوم

الآن ، أصبحت المغرفة من معدات التكرير المهمة ، لذلك أصبح الطوب القلوي مادة حرارية مهمة لبطانة المغرفة ، ويتم استخدامها جنبًا إلى جنب مع طرق البناء المختلفة ، مثل طوب Mg OC لخط الخبث ، والألمنيوم -ماغنسيوم لقاع وجدار المغرفة. كاستابل. تعتبر ظروف استخدام خط الخبث قاسية بشكل خاص ، كما أن تلف البطانة الداخلية هو الأكثر خطورة. في التطبيقات العملية ، يجب إيلاء اهتمام خاص لتلف الخبث الفولاذي للمواد المقاومة للحرارة.
ينقسم تلف الخبث الفولاذي للمواد المقاومة للصهر بشكل أساسي إلى جانبين ، أحدهما تآكل والآخر هو الاختراق. عندما يخترق الخبث الطوب ، تتشكل طبقة متحولة في الطوب ، ويتم تبادل الطبقة المتحولة والطبقة غير المعدلة باستمرار بين البرودة والحرارة أثناء الاستخدام ، ويؤدي الاختلاف في معامل التمدد إلى حدوث تشققات وتقشير هيكلي. لذلك ، فإن المغرفة المصبوبة هي أساسًا لتقوية المصفوفة ، وتقليل تغلغل الخبث ، وإضعاف تكوين الطبقة المتحولة.
1 اختبار
1.1 المواد الخام وخطة الاختبار
الركام المستخدم هو اكسيد الالمونيوم الأبيض المنصهر بحجم الحبيبات {{0} ، 5-3 ، 3-1 وأقل من أو يساوي 1 مم ، عرض (Al2O3) =98. 5 بالمئة ؛ 1-0 صفيحة اكسيد الالمونيوم ، w (Al2O3) =98. 5 بالمائة ؛ أقل من أو يساوي 0. مسحوق إسبينيل ألومنيوم مغنيسيوم 074 مم ، w (Al2O3) =78. 5 بالمائة ، وزن (Mg O) =20 بالمائة ؛ أقل من أو يساوي 0.088 مم من مسحوق المغنيسيا المصهور ، w (Mg O) =96. 5 بالمائة ؛ أقل من أو يساوي 3 ميكرومتر -Al2O3 مسحوق ناعم ، w (Al2O3) =98. 5 بالمائة ؛ أسمنت ألومينات الكالسيوم النقي ، w (Al2O3) =70 بالمائة ، w (CaO) =29 بالمائة.
وفقًا لمجموع اكسيد الالمونيوم الأبيض المصهور 55 بالمائة (وزن) ، ومجموع اكسيد الالمونيوم الجدولي 10 بالمائة (وزن) ، ومسحوق اكسيد الالمونيوم الناعم ، ومسحوق المغنيسيا ، ومسحوق الإسبنيل المغنيسيوم والألمنيوم ، ومسحوق Al2O3 32 بالمائة (وزن) ، وألومنيوم حمض الكالسيوم 3 بالمائة ( ث) يخلط لتغيير محتوى المغنيسيا والإسبينيل.
1.2 عملية الاختبار واختبار الأداء
تم اهتزاز العينة المحضرة وصبها في قالب مقاس 4 0 مم × 4 0 مم × 160 مم ، وتم فكها عن طريق المعالجة الطبيعية لمدة 24 ساعة. بعد المعالجة الحرارية عند 110 درجة لمدة 24 ساعة ، و 1000 درجة لمدة 3 ساعات ، و 1600 درجة لمدة 3 ساعات ، تم قياس المعالجة الحرارية. الأداء ، باستخدام طريقة البوتقة الثابتة لاختبار تآكل الخبث. على طول اتجاه تكوين العينة ، قم بحفر ثقوب بعمق 40 مم وقطر داخلي 38 مم و 33 مم في وسط السطح العلوي للعينة لعمل البوتقات. بعد الاهتزاز والتشكيل والخبز عند 110 درجة لمدة 24 ساعة ، يتم وضع الثقوب في كل بوتقة. ضع 50 جم من الخبث (التركيب الكيميائي (w) للخبث هو: Fe2O 3 24. 97٪ ، Al2O 3 6. 63٪ ، CaO 16.13٪ ، Si O 2 9. 47 بالمائة ، Ti O 2 1. 1 بالمائة ، MnO 2 0. 2 بالمائة ، Na2O 0.05 بالمائة ، K2O 0.01 بالمائة) متكلس في فرن كهربائي 1600 درجة ويحتفظ به لمدة 3 ساعات. بعد التبريد الطبيعي ، اقطع على طول مقطع البوتقة ، وقم بقياس منطقة تآكل الخبث ومنطقة الاختراق ، واحسب مؤشر تآكل الخبث (منطقة تآكل الخبث / منطقة المقطع العرضي للأخدود الأصلي × 100 بالمائة) ومؤشر النفاذية (منطقة النفاذية / التقاطع -المساحة المقطعية لمحور الأخدود الأصلي × 100 بالمائة).
2 النتائج والتحليل
2.1 الخصائص الفيزيائية
مع زيادة المغنيسيا وانخفاض مسحوق الإسبنيل ، تكون قوة الانحناء والضغط للعينات A و B في كل قسم من أقسام درجة الحرارة أعلى من تلك الموجودة في العينة C. لا يختلف كثيرا. الفرق واضح. بعد إطلاق النار عند 16 درجة 0 0 ، زاد تمدد العينات الثلاث تدريجيًا مع زيادة محتوى المغنيسيا. كان التمدد المتبقي للعينة A 0.48 في المائة ، وكانت المسامية منخفضة ، وكان ثبات الحجم مرتفعًا ؛ بينما كانت العينة C 1.13٪ ، والتوسع المتبقي هو الأكبر.
2.2 الملاحظة الكلية ومؤشر تآكل الخبث للعينة بعد تآكل الخبث
يمكن ملاحظة أن خبث العينات الثلاث له مظهر كامل بعد التآكل ، ولا توجد علامة واضحة على التآكل. بعد التلبيد عند 1600 درجة ، يكون تغلغل الخبث هو السائد. يتغير جزء التسلل من الخبث من الأسود إلى البني ، وتصبح منطقة الانتقال ضحلة تدريجياً من الداخل إلى الخارج. يسمى الخبث المتبقي في الأخدود بالانكماش الأسطواني في المنتصف. العينة أ بها شقوق أفقية ورأسية ، وتغلغل الخبث تدريجياً في الشقوق تحت درجة حرارة عالية ، ولم تكن كمية المخلفات الداخلية كثيرة ، وكانت مقاومة التآكل متوسطة. يكون تغلغل خبث العينة B في البوتقة أقل من تغلغل العينات A و C ، كما أن كمية المخلفات أكبر من تلك الموجودة في العينة A. تحتوي العينة C على مسام داخلية عالية نسبيًا نظرًا لتوسع حجمها الكبير. يخترق الخبث المصفوفة من خلال المسام وينتشر خلال المرحلة السائلة عند درجات حرارة عالية ، مما يتسبب في حدوث تشققات وبنية فضفاضة في الطبقة المنفذة. كمية البقايا داخل البوتقة أكبر من كمية العينات A و B.
مع زيادة المغنيسيا ، يزداد مؤشر مقاومة التآكل تدريجياً ، وينخفض ​​مؤشر مقاومة النفاذية أولاً ثم يزداد. من ناحية ، يتفاعل Mg O في المغنيسيا مع Al2O3 لتوليد الإسبنيل في الموقع لإنتاج تمدد الحجم ، والمغنيسيا الزائدة Mg O مذابة صلبة في الإسبينيل. بعد إطلاق النار على 1600 درجة ، تحتوي العينة C على نسبة عالية من المغنيسيا وأكبر توسع للإسبينيل الصناعي. سيؤدي التمدد المفرط إلى مسامية عالية وقوة منخفضة لجسم الصب ، مما يؤدي إلى اختراق الخبث بسهولة في المصفوفة والتسبب في تشقق حراري ؛ من ناحية أخرى ، يمكن أن يشكل FeO و MnO في الخبث محلولًا صلبًا مع الإسبينيل: FeO زائد MnO زائد MA → (Fe ، Mn ، Mg) O · (Fe ، Al) 2O3. يصبح Si O2 في الخبث وفيرًا ويصبح لزجًا جدًا. نظرًا لأن عمق اختراق الخبث (L) يعتمد على المعادلة: حيث σ هو التوتر السطحي للخبث ، هو نصف قطر المسامية لجسم الصب ، t هو وقت اختراق الخبث ، هو زاوية التلامس بين جسم السكب والخبث ، وهي لزوجة الخبث. يمكن الاستدلال على أن L يتناسب عكسيًا مع. يمكن لـ Al2O3 في المصفوفة التقاط CaO في الخبث ، ويمكن للإسبينيل المضاف إلى الصب أن يصلب الحديد O و MnO في الخبث ، مما قد يزيد من اللزوجة ونقطة انصهار الخبث ، ويمنع تغلغل الخبث. يمكن أن يؤدي هذان التأثيران إلى الحد من الانخفاض في مقاومة اختراق الخبث إلى الحد الأدنى ؛ بالإضافة إلى ذلك ، كلما زاد محتوى MgO ، كلما زادت نسبة Mg O إلى Al2O3 في إسبينيل المغنيسيا الصناعي ، زادت مقاومته للتآكل ، لذا فإن العينة C يكون مؤشر مقاومة التآكل أعلى من العينة A و B. محتوى Mg O في العينة C مرتفع نسبيًا ، والتوسع كبير. يمكن للشقوق الصغيرة الناتجة عن التمدد المناسب تنظيم تمدد الشقوق ، لكن التمدد المفرط سيزيد من الحجم ويفقد تأثير التحكم في تغلغل الخبث ، مما يتسبب في اختراق الخبث إلى المصفوفة. حدث تشظ حراري ، مما أدى إلى ارتفاع مؤشر نفاذية العينة C.
وفقًا لدراسة آلية التآكل [8] ، نظرًا لتفاعل الخبث المنصهر وبطانة عمل المغرفة لتشكيل منطقة واقية ، لم يعد من الممكن أن تتآكل البطانة الداخلية بفعل الخبث المنصهر. في حزام الطبقة الواقية هذا ، يتم إذابة معظم أكسيد الحديد وأكسيد المنغنيز في الخبث المتلامس مع البطانة في بنية شبكية الإسبينيل لتشكيل محلول صلب. يتفاعل أكسيد الحديد الموجود في الخبث مع Al2O3 لإنتاج إسبينيل من الحديد والألومنيوم ، كما أن التمدد الناجم عن ذلك ليس مهمًا. على الرغم من أن CaO في الخبث يتفاعل مع Al2O3 لإنتاج CA6 ، فإنه سيكون له تمدد كبير ، ولكن يتم موازنته من خلال تفاعل CaO و Si O2 في الخبث مع Al2O3 لإنتاج المايمايت أو الأنورثيت والمعادن الأخرى منخفضة الانصهار. لذلك ، فإن الجمع بين نقطة الانصهار العالية والمعادن ذات نقطة الانصهار المنخفضة الناتجة عن التفاعل بين بطانة عمل المغرفة والخبث المنصهر يوفر طبقة حماية سطح ساخنة لبطانة عمل المغرفة ، وبالتالي تقليل التآكل الإضافي لبطانة عمل المغرفة.
بالإضافة إلى ذلك ، عندما يخترق التركيب الكيميائي للخبث المادة المقاومة للصهر ويتفاعل معها ، تقل الرابطة البلورية الرئيسية للمنطقة المخترقة ، وتتآكل بسهولة عن طريق تدفق النبضات ، مما يؤدي إلى زيادة تعرض المادة المقاومة للصهر ، والمواد المقاومة للحرارة غير مكشوفة. تمت مهاجمة الجزء المخترق كيميائيا [9]. على العكس من ذلك ، عندما لا يكون هناك عمل ميكانيكي للقضاء على الجزء المخترق ، فإن الهجوم الكيميائي سيصبح أبطأ تدريجياً ويتوقف بسبب التدرج الحراري في درجة الحرارة. في عملية التدوير الحراري ، لم يتم تقشير الطبقة القابلة للنفاذ من قبل الطبقة المنفذة ، لذا فإن تقشير الهيكل المصبوب ذو المغرفة سيكون محدودًا بعمق الاختراق. تختلف أيضًا متطلبات الأجزاء المختلفة من المغرفة المصبوبة. يتم التحكم في جدار المغرفة المصبوب بواسطة الكسوة المعدنية ولن يتمدد بحرية في التطبيقات العملية. للحصول على عمر خدمة أطول ، من الضروري تحديد Al2O 3- MgO مع معدل تمدد خطي منخفض بعد المعالجة بدرجة حرارة عالية. قابل للصب ، غير قابل للتقشر ومقاوم للتآكل في نفس الوقت. يختلف الجزء السفلي من الكيس عن جدار الكيس ، وقوة الربط لقاع الكيس صغيرة ، ومن الصعب تطبيق مادة التمدد العالي هنا بسبب عيوب التورم والطفو. من أجل منع التقوس وقمع تغلغل الخبث ، أصبحت المصبوبات المصنوعة من اكسيد الالمونيوم مع ثبات حجم كبير وصدمة حرارية جيدة الخيار الأول لتطبيقات الكسوة السفلية. في الوقت الحاضر ، تم تطبيق صيغة المجموعة B بنجاح على جدار المغرفة 110 طن لمصنع فولاذي محلي كبير ، بمتوسط ​​عمر خدمة 180-200 من الأفران ، منها 30 فرنًا لتكرير LF ، والسمك المتبقي لـ حائط المغرفة 70 مم.
3 - الخلاصة
غالبًا ما تكون مقاومة تآكل الخبث ومقاومة نفاذية المصبوبات متناقضة ، ويجب وزن مقاومة التآكل ومقاومة النفاذية وفقًا لظروف الاستخدام المحددة. في هذه التجربة ، عندما تكون كمية مسحوق المغنيسيا المنصهر 4 بالمائة (وزن) وكمية مسحوق إسبينيل المغنيسيا والألومنيوم المنصهر 8 بالمائة (ث) ، فإن مغرفة الألمنيوم والمغنيسيوم المسبوك لها تأثير أفضل في مقاومة الخبث.