ΕΠΙΡΡΟΗ ΜΙΚΡΟΔΟΜΗΣ ΣΕ ΥΨΗΛΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΑΝΤΟΧΗ ΜΑΓΝΗΣΙΑΣ-ΤΟΒΛΙΚΟΥ ΧΡΩΜΙΟΥ

Με την αλλαγή της περιεκτικότητας των συστατικών στα πυρίμαχα τούβλα, μελετάται η αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία και η μικροδομή και τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία μπορεί να βελτιωθεί αποτελεσματικά με τον έλεγχο του δευτερεύοντος σπινελίου
1. Εισαγωγή
Τα τούβλα Μαγνησίας-χρωμίου έχουν καλή αντοχή στη διάβρωση και αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία και έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως σε εξοπλισμό δευτερογενούς διύλισης όπως RH και AOD.
Είναι κατανοητό ότι η δομή και η ποσότητα του δευτερεύοντος σπινελίου που παράγεται κατά τη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης έχει μεγάλη επίδραση στη βελτίωση της αντοχής σε υψηλή θερμοκρασία των τούβλων μαγνησίας-χρωμίου. Γενικά πιστεύεται ότι αυτό το δευτερεύον σπινέλιο σχηματίζεται και αναπτύσσεται από τη σύντηξη υγρής φάσης που περιέχει SiO2 και CaO, επομένως δεν επηρεάζεται μόνο από τα κύρια συστατικά MgO και Cr2O3, αλλά και από τα δευτερεύοντα συστατικά όπως CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3. .
Μεταβάλλοντας την αναλογία των πρώτων υλών που χρησιμοποιήθηκαν και την περιεκτικότητα των βοηθητικών συστατικών, παρασκευάστηκαν τα δείγματα, μελετήθηκαν η αντοχή και η μικροδομή σε υψηλή θερμοκρασία και συζητήθηκαν οι παράγοντες που επηρεάζουν τη βελτίωση της αντοχής σε υψηλή θερμοκρασία. Η αναφορά έχει ως εξής.
2. Δείγμα δοκιμής
Τα τούβλα ημι-ανασυνδεμένα μαγνησίας-χρωμίου παρασκευάστηκαν αλλάζοντας την αναλογία σύνθεσης των πρώτων υλών κάτω από 1 mm, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν ως δείγματα δοκιμής. Το δείγμα Α είναι το βασικό δείγμα. Τα δείγματα Β και Γ μειώνουν τη συντηγμένη μαγνησία-χρωμίου και αυξάνουν την αναλογία οξειδίου του χρωμίου προς τηγμένο μαγνήσιο, μειώνοντας κυρίως τα δευτερεύοντα συστατικά του Al2O3 συν Fe2O3. Στα δείγματα D και E, η τηγμένη μαγνησία-χρώμιο μειώθηκε για να αυξηθεί η αναλογία του μεταλλεύματος χρωμίου και να μειωθεί η αναλογία τηγμένης μαγνησίας, έτσι η περιεκτικότητα σε Al2O3 συν Fe2O3, SiO2 και Cr2O3 αυξήθηκε ελαφρά.
Αυτά τα δείγματα δοκιμής χυτεύτηκαν σε 150mm×75mm×50mm υπό τις ίδιες συνθήκες καλουπώματος και πυροδοτήθηκαν σε εξαιρετικά υψηλή θερμοκρασία σε κλίβανο σήραγγας.
3. Αποτελέσματα δοκιμών
Τα δείγματα Β και Γ έχουν χαμηλό πορώδες και υψηλή πυκνότητα όγκου και η αντοχή σε θλίψη τείνει να μειώνεται, αλλά η αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία αυξάνεται. Για τα δείγματα D και E, οι φυσικές ιδιότητες και η αντοχή παραμένουν βασικά σταθερές και η αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία αυξάνεται με την αύξηση του μεταλλεύματος χρωμίου.
Η κατανομή του Fe και του Cr βρέθηκε στο φωτεινό μέρος της εικόνας SEM. Υποτίθεται ότι η κατανομή του Al είναι βασικά ίδια με την κατανομή των φάσεων Cr και Fe. Σε όλες τις προσμίξεις του δείγματος, το Al2O3 και το Fe2O3 μαζί με το Cr2O3 αποτελούν τη φάση σπινελίου του Mg(Cr, Al, Fe)2O4. Η διαφορά μεταξύ των δειγμάτων είναι ότι, σε σύγκριση με το δείγμα Α, το δείγμα C έχει περισσότερο Cr και λιγότερη περιεκτικότητα σε Fe. Το δείγμα Ε έχει ένα μεγάλο συστατικό Fe και ένα μικρό συστατικό Cr.
Όσον αφορά την κατανομή του Si και του Ca, σε όλα τα δείγματα, υπήρχε μια φάση στην οποία Si, Ca και Mg επικαλύπτονταν στην περιοχή του δευτερογενούς σπινελίου. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της σημειακής ανάλυσης, υποτίθεται ότι τα CaMgSiO4 και Mg2SiO4 στην υπερτιθέμενη φάση υπάρχουν σε αναλογία βάρους 80:20. Τα δείγματα D και E βρέθηκαν να έχουν λιγότερο Ca και περισσότερο Mg και η αναλογία των φάσεων ήταν CaMg2SiO4:Mg2SiO4=16:84. Σε σύγκριση με το δείγμα Α, το Si και το Ca είναι ευρέως διανεμημένα.
4. Ανάλυση
Η αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία των δειγμάτων Β και Γ που προστέθηκαν με οξείδιο του χρωμίου θεωρείται ότι οφείλεται στο γεγονός ότι το δευτερεύον σπινέλιο είναι πλούσιο σε Cr. Υποτίθεται ότι τα δείγματα B, C, Al2O3 και Fe2O3 μειώθηκαν και η ποσότητα του Cr2O3 στο δευτερεύον σπινέλιο αυξήθηκε. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 2 και στο Σχήμα 3, το MgCr2O4 είναι δύσκολο να διαλυθεί σε CaMgSiO4 σε υψηλή θερμοκρασία, επομένως γενικά πιστεύεται ότι η διάλυση του δευτερεύοντος σπινελίου αναστέλλεται και παρουσιάζεται αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία.
Στα δείγματα D και E στα οποία προστέθηκε χρώμιο μετάλλευμα, μια φάση με υψηλότερο σημείο τήξης κατακρημνίστηκε λόγω αύξησης της ποσότητας SiO 2 . Ως αποτέλεσμα, θεωρείται ότι η ποσότητα της υγρής φάσης που παράγεται σε υψηλή θερμοκρασία μειώνεται, η διάλυση του δευτερεύοντος σπινελίου καταστέλλεται και η αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία διατηρείται.
5. Συμπέρασμα
Η αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία και η μικροδομή των δειγμάτων με την περιεκτικότητα σε βοηθητικά συστατικά στα τούβλα άλλαξαν. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα των δοκιμών, εικάζεται ότι το δευτερεύον σπινέλιο δεν διαλύθηκε και εξαφανίστηκε, επομένως ήταν σε θέση να διατηρήσει αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία.
Με βάση τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης, αναμένεται ότι θα αναπτυχθούν υλικά με βελτιωμένη αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία για τη βελτίωση της διάρκειας ζωής του κλιβάνου.