Analisis kerosakan refraktori dalam tiang pelongsor ketuhar kok pelindapkejut kering menunjukkan bahawa meningkatkan kekuatan lentur dan rintangan kejutan haba bahan refraktori adalah cara yang berkesan untuk memanjangkan hayat perkhidmatannya. Memperkenalkan gentian keluli ke dalam castable silikon karbida mullite memberikan tetulang dan keliatan, dengan itu memanjangkan hayat perkhidmatannya. Jenis pengikat adalah penting untuk pembinaan dan prestasi castable refraktori. Artikel ini mengkaji kesan tiga pengikat-simen kalsium aluminat tulen (Secar 71), sol silika dan alumino-serbuk gel silika-ke atas struktur dan sifat castables untuk menentukan pengikat yang sesuai.
Sifat Fizikal Am
Selepas pengeringan pada 110 darjah dan rawatan haba pada 1000 darjah , sampel berikat simen kalsium aluminat-mempunyai keliangan ketara yang paling rendah dan ketumpatan pukal tertinggi, menunjukkan bahawa simen-terikatcastable silikon karbidamempunyai sifat aliran terbaik, memudahkan pembentukan sampel. Sampel berikat simen kalsium aluminat-mengalami dehidrasi yang ketara pada 850 darjah , menyebabkan keliangan ketara meningkat dan ketumpatan pukal berkurangan. Selepas rawatan haba pada 1000 darjah, sampel disinter dan mengecut, meningkatkan ketumpatannya.
Kekuatan lenturan suhu bilik-dan kekuatan mampatan sampel dengan pengikat berbeza meningkat dengan peningkatan suhu rawatan haba. Selepas pengeringan pada 110 darjah, sampel yang diikat dengan simen kalsium aluminat mempunyai kekuatan lentur yang paling tinggi, pada 7.5 MPa, manakala sampel yang diikat dengan serbuk alumina-gel silika mempunyai kekuatan yang paling rendah. Ini menunjukkan bahawa tindak balas kimia antara simen dan air menjadi pejal dan mengeras, menghasilkan kekuatan tertinggi, yang paling kondusif untuk keselamatan pembinaan castables refraktori. Selepas rawatan haba pada 850 darjah , -suhu kekuatan lenturan bilik sampel dengan tiga pengikat tidak berbeza dengan ketara. Sampel yang diikat dengan simen kalsium aluminat mempunyai kekuatan mampatan suhu bilik{10} tertinggi, pada 53.6 MPa. Selepas rawatan haba pada 1000 darjah , sampel yang diikat dengan simen kalsium aluminat mempunyai kekuatan lenturan suhu bilik tertinggi, pada 14.3 MPa, manakala sampel yang diikat dengan serbuk gel silika alumina mempunyai kekuatan mampatan suhu bilik tertinggi pada 70.2 MPa. Ini menunjukkan bahawa fasa kalsium monoaluminat (CA), kalsium dialuminat (CA2), dan kalsium dodecaluminate (C12A7) yang dihasilkan oleh penghidratan simen kalsium aluminat mempunyai kekuatan ikatan yang tinggi. Nano-Al2O3 dan SiO2 dalam serbuk gel silika-alumino bertindak balas membentuk fasa ikatan mullite, yang boleh meningkatkan kekuatan silikon karbida boleh dituang.
Taburan Saiz Liang
Selepas rawatan haba pada 1000 darjah, saiz liang purata bagi sampel yang diikat dengan simen kalsium aluminat (Kumpulan A) ialah 0.23 μm, dengan diameter median 0.74 μm. Taburan saiz liang adalah yang paling pekat (0.01 μm hingga 2 μm). Sampel yang diikat dengan silika sol (Kumpulan B) mempunyai purata saiz liang terkecil, 0.13 μm, dengan diameter median 0.40 μm, dan taburan saiz liang yang lebih luas (0.01 μm hingga 4 μm). Sampel yang diikat dengan serbuk gel silika -alumino (Kumpulan C) mempunyai purata saiz liang terbesar, 0.28 μm, dengan diameter median 0.77 μm. Taburan saiz liang adalah antara 0.01 μm hingga 6 μm, tetapi taburan saiz liang tertumpu dalam julat 0.01 hingga 1 μm.
Kekuatan Lentur Suhu Tinggi-
Sampel terikat sol silika-mempunyai kekuatan lenturan suhu tinggi-tinggi tertinggi, pada 13.7 MPa. Sampel simen-terikat dan alumina-serbuk gel silika-mempunyai kekuatan lenturan suhu tinggi-tinggi yang lebih rendah, masing-masing pada 7.8 MPa dan 8.3 MPa. Ini kerana nano-SiO2 dalam sol silika membentuk rangkaian-oksigen silikon dalam sampel dan sangat reaktif. Pada 1000 darjah , ia mudah bertindak balas dengan serbuk mikro -Al2O3 yang aktif untuk membentuk rangkaian mullite, meningkatkan kekuatan sampel. Serbuk gel silika -aluminium mengandungi kurang SiO2, jadi rangkaian mullit yang terbentuk dalam sampel pada 1000 darjah tidak sekuat sampel terikat sol silika-, menghasilkan kekuatan lenturan suhu tinggi-yang lebih rendah. Simen kalsium aluminat mengandungi sejumlah CaO, yang mudah bertindak balas dengan SiO2 dan Al2O3 dalam bahan pada suhu tinggi untuk membentuk fasa titik lebur-rendah seperti 3CaO×Al2O3 dan 2CaO×Al2O3×SiO2. Fasa ini kemudiannya menjadi cecair pada suhu tinggi, mengurangkan{38}}kekuatan lentur suhu tinggi sampel.
Kestabilan Kejutan Terma
Sampel terikat sol silika-mempamerkan kekuatan lentur baki tertinggi, pada 7.8 MPa. Sampel yang diikat dengan serbuk alumina-gel silika mempamerkan kekuatan lentur sisa yang paling rendah, pada 5.3 MPa. Sampel yang diikat dengan simen kalsium aluminat mempamerkan kedua-dua kekuatan lentur sisa yang tinggi dan pengekalan kekuatan lentur. Rintangan renjatan terma unggul bagi sampel terikat-simen kalsium aluminat dan sol silika-mungkin disebabkan oleh taburan saiz liang pekat dan struktur rangkaian-oksigen silikonnya, masing-masing. Dalam bahan refraktori berbilang fasa heterogen, perbezaan dalam pekali pengembangan haba antara fasa menyebabkan banyak retakan mikro terbentuk dalam castable silikon karbida semasa ketidakpadanan pengembangan haba. Microcracks ini bukan sahaja menyerap tenaga terikan elastik, mengurangkan daya penggerak untuk pertumbuhan retak primer, tetapi juga menyebarkan tegasan yang tertumpu pada hujung retak, melesapkan tenaga yang diperlukan untuk penyebaran retak dan meningkatkan rintangan kejutan haba bahan.
Ketahanan Pakai
Ujian lelasan telah dijalankan ke atas sampel dengan pengikat yang berbeza selepas pensinteran pada 1000 darjah . Keputusan menunjukkan bahawa sampel simen alumina -terikat dan serbuk gel silika-alumino-menunjukkan haus yang lebih sedikit, dengan sampel terikat simen alumina-mempamerkan haus terendah, pada 3.75 cm³, dan sampel terikat silika-koloid pada menunjukkan haus tertinggi, 58 cm. Untuk bahan refraktori heterogen yang terdiri daripada agregat dan matriks, haus hakisan biasanya mula-mula mengeluarkan matriks, meninggalkan zarah seperti pulau terpencil{10}}yang menonjol sebagai sasaran haus utama. Zarah-zarah ini kemudian jatuh, membentuk rekahan dan seterusnya merosakkan matriks sekeliling. Sampel terikat simen alumina-mempamerkan ketumpatan yang lebih tinggi, membentuk ikatan Si-O-Al antara serbuk SiO₂ dan hidrat simen, menghasilkan ikatan matriks yang ketat dan rintangan haus yang lebih baik. Dalam sampel berikat-serbuk gel silika{18}}alumino, nano-Al₂O₃ bertindak balas dengan SiO₂ untuk membentuk matriks mullite, meningkatkan rintangan haus. Sampel koloid silika-mempamerkan banyak retakan mikro dalam matriks, menjadikannya kurang tahan terhadap haus hakisan.
Analisis Mikrostruktur
Selepas rawatan haba pada 1000 darjah , spesimen berikat simen kalsium aluminat-mempamerkan ikatan paling ketat antara matriks dan agregat, menyumbang kepada ketumpatan, kekuatan dan rintangan haus yang lebih tinggi. Tambahan pula, matriks mengandungi banyak retakan mikro, menghasilkan taburan saiz liang tertumpu dan rintangan kejutan haba yang sangat baik. Spesimen berikat sol silika-menunjukkan banyak lompang dan retakan mikro, menyumbang kepada keliangan ketara yang tinggi, taburan saiz liang yang luas dan rintangan haus yang lemah. Tambahan pula, kehadiran struktur rangkaian-oksigen silika yang besar menyumbang kepada kekuatan lenturan suhu tinggi-yang tinggi dan rintangan kejutan haba yang sangat baik. Spesimen berikat alumina-serbuk gel silika-mempamerkan ikatan yang lebih baik antara agregat dan matriks, dengan rangkaian mullite kolumnar yang besar dalam matriks, menghasilkan sifat mekanikal yang unggul dan rintangan haus.
