2.2 Σύνθεση και δομή κορούνδιου-σπινελίου που χυτεύεται μετά τη χρήση
Το πάχος του αρχικού στρώματος εργασίας είναι 230-250mm και η φαινομενική μορφολογία της περιοχής πρόσκρουσης στο κάτω μέρος της κουτάλας 8# μετά από 91 φορές χρήση. Το υπολειπόμενο πάχος του χυτού κορούνδιου-σπινελίου είναι περίπου 120 mm και το μεταμορφωμένο στρώμα θερμού άκρου είναι λεπτό. Υπάρχουν εμφανείς ρωγμές παράλληλες προς την καυτή επιφάνεια σε απόσταση περίπου 20 και 80 mm από το θερμό άκρο και υπάρχει ένα φαινόμενο διείσδυσης σκωρίας κατά μήκος της ρωγμής της ρωγμής.
Προκειμένου να αναλυθεί η αλληλεπίδραση μεταξύ της τετηγμένης σκωρίας και του χυτού κορούνδιου-σπινελίου και να κατανοηθεί ο μηχανισμός βλάβης του υλικού, λήφθηκε η περιοχή Α για να κατασκευαστεί ένα ελαφρύ φύλλο. Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης και ενεργειακό φασματόμετρο χρησιμοποιήθηκαν για την παρατήρηση της μικροδομής της περιοχής και τον προσδιορισμό των συστατικών της μικροπεριοχής. Η μικροδομή της θερμής επιφάνειας της περιοχής Α του υπολείμματος μετά τη χρήση από το στρώμα σκωρίας στο οιονεί πρωτοπλασματικό στρώμα
Μπορεί να φανεί ότι η περιοχή Α του υπολειμματικού υλικού μετά τη χρήση μπορεί να χωριστεί ξεκάθαρα σε 3 στρώματα: το στρώμα σκωρίας (περίπου 0,5 mm), το διαπερατό στρώμα (6-8mm) και το πρωτοπλασματικό στρώμα. Τα στοιχεία στη σκωρία αντιδρούν με τη χυτεύσιμη μήτρα για να σχηματίσουν μια φάση χαμηλής τήξης (δείτε το στρώμα διείσδυσης στο Σχήμα 2) και διεισδύουν στο χυτό υλικό μέσω της μήτρας, γεγονός που προάγει τη σύντηξη και την πύκνωση της μήτρας. Υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός πόρων στο πρωτοπλασματικό στρώμα, η δομή είναι χαλαρή, ο συντελεστής θερμικής διαστολής μεταξύ του διαπερατού στρώματος και του πρωτοπλασματικού στρώματος δεν ταιριάζει, και ρωγμές εμφανίζονται μεταξύ των δύο. Στο διαπερατό στρώμα, FeO, CaO και SiO2 στη σκωρία διεισδύουν στη χυτεύσιμη μήτρα. Με περαιτέρω διείσδυση, το περιεχόμενό του σταδιακά μειώνεται.
Προκειμένου να αναλυθεί περαιτέρω η επίδραση της διείσδυσης σκωρίας στη μικροδομή και τη σύνθεση μικροπεριοχών του χυτού υλικού, κάθε περιοχή στο Σχήμα 2 μεγεθύνθηκε για να παρατηρηθεί και πραγματοποιήθηκε ανάλυση EDS. Στην περιοχή α του στρώματος σκωρίας, η μικροδομή της χυτεύσιμης μήτρας της επιφάνειας εργασίας καταστρέφεται, η μήτρα διεισδύει από μεγάλη ποσότητα υγρής φάσης και η δομή είναι πυκνή. Οι κύριες φάσεις είναι MgO-CaO-Al2O3-SiO2-FeO φάση χαμηλού σημείου τήξης και CaO-Al2O3-SiO2-FeO φάση χαμηλής τήξης). Στις περιοχές b και c στο στρώμα διήθησης, μια μεγάλη ποσότητα CaO, SiO2 και FeO στη σκωρία διεισδύει στο χυτό, με αποτέλεσμα τη συμπύκνωση της μήτρας. Φάση σπινελίου αλουμινίου μαγνησίου. Στην περιοχή d του πρωτοπλασμικού στρώματος, υπάρχει μεγάλος αριθμός πόρων στη μήτρα και η δομή είναι χαλαρή, κυρίως φάση σπινελίου μαγνησίου-αλουμινίου, φάση CaO-Al2O3 και φάση κορούνδιου. Εκτός από τη διείσδυση στο χυτό υλικό μέσω της μήτρας, η σκωρία εξαπλώνεται επίσης στο χυτό υλικό κατά μήκος των ρωγμών.
2.3 Μηχανισμός βλάβης χυτεύσιμου κορούνδιου-σπινελίου
Οι κύριοι παράγοντες βλάβης του κάτω στρώματος εργασίας της κουτάλας είναι: θερμικό σοκ, μηχανική καταπόνηση, διάβρωση και διείσδυση σκωρίας. Στην επιφάνεια εργασίας, οι κύριες φάσεις του αρχικού χυτού είναι σπινέλιο αλουμινίου μαγνησίου, CaO-Al2O3 και κορούνδιο. Με τη διάβρωση και τη διείσδυση της σκωρίας στο χυτό, η φάση σπινελίου μαγνησίου-αλουμινίου στη μήτρα απορροφά το FeO στη σκωρία και το κορούνδιο αντιδρά με CaO και SiO2 στη σκωρία για να σχηματίσει ένα ασβέστιο-αλουμίνιο-πυρίτιο χαμηλής τήξης φάση:
Καθώς η περιεκτικότητα σε SiO2, FeO και CaO στη σκωρία μειώνεται, η σχετική περιεκτικότητα της σκωρίας μειώνεται, έτσι ώστε η ποσότητα της σκωρίας που διαβρώνεται περαιτέρω και διεισδύει στο χυτό υλικό μειώνεται.
Στην επιφάνεια εργασίας, η υγρή φάση στη σκωρία και η υγρή φάση που σχηματίζεται από την αντίδραση διεισδύουν στο χυτό. Λόγω της κλίσης θερμοκρασίας, προκαλείται η συμπύκνωση πυροσυσσωμάτωσης της θερμής επιφάνειας και ταυτόχρονα καταστρέφεται η φάση σύνδεσης της μήτρας. Λόγω μηχανικής καταπόνησης και θερμικής καταπόνησης, σχηματίζονται ρωγμές στο πυκνό στρώμα και απλώνονται μέσω της διεπαφής μεταξύ του στρώματος αντίδρασης και του διαπερατού στρώματος, με αποτέλεσμα το ξεφλούδισμα του στρώματος αντίδρασης. Επιπλέον, η σκωρία διαβρώνεται και διεισδύει στο χυτό υλικό κατά μήκος των ρωγμών, γεγονός που επιταχύνει το ξεφλούδισμα του στρώματος αντίδρασης από το πυρίμαχο. Η επανάληψη αυτής της κατάστασης κατά τη διάρκεια του σέρβις οδήγησε στην καταστροφή πυρίμαχων υλικών.
Συμπερασματικά
(1) Τα χυτά καλούπια κορούνδιου-σπινελίου χρησιμοποιούνται για την αντικατάσταση των τούβλων μαγνησίας-αλουμινίου-άνθρακα στο κάτω μέρος της κουτάλας, τα οποία μπορούν να ανταποκριθούν στη διαδικασία τήξης της γραμμής παραγωγής στρογγυλής μπιγιέτας σε ηλεκτρικό φούρνο. Με τη χρήση ενσωματωμένων χυτών, ο ρυθμός απώλειας τήξης του κάτω στρώματος εργασίας της κουτάλας είναι μικρός, η ακεραιότητα και η αεροστεγανότητα ενισχύονται και η πιθανότητα διείσδυσης ψυχρού χάλυβα κατά μήκος των αρμών από τούβλα και εκτός σύνδεσης λόγω μη φυσιολογικών τούβλων αερισμού μειώνεται και η Η ασφάλεια λειτουργίας της κουτάλας βελτιώνεται και βελτιστοποιείται σημαντικά Ο τρόπος συντήρησης βελτιώνεται και μειώνεται η κατανάλωση πυρίμαχων υλικών.
(2) Η ζημιά του χυτού κορούνδιου-σπινελίου προκαλείται κυρίως από την αντίδραση σκωρίας και πυρίμαχων υλικών. Ταυτόχρονα, η θερμική και η μηχανική καταπόνηση παίζουν επίσης σημαντικό ρόλο. Επιπλέον, η σκωρία διαβρώνεται και διεισδύει στο χυτό υλικό κατά μήκος της ρωγμής, επιταχύνοντας το στρώμα αντίδρασης που αποκολλήθηκε από το πυρίμαχο υλικό. Η επανάληψη αυτής της διαδικασίας κατά το σέρβις έχει οδηγήσει στην καταστροφή πυρίμαχων υλικών.
