1. Ydeevne og væsentligste indflydelsesfaktorer af højrent aluminium magnesium støbegods
Høj renhedaluminium-magnesium støbegodser udviklet baseret på aluminium og magnesium støbegods. Formålet er at forbedre korrosionsbestandigheden og ydeevnen ved høje temperaturer af aluminium støbegods, samt permeabilitetsbestandigheden og termisk stødstabilitet af magnesium støbegods. Dens doseringspunkt falder på aluminiumsiden af MgO-Al2O3 binære fasediagram. Hovedkomponenten i støbemidlet, Al2O3, reagerer med MgO ved høj temperatur og danner spinel, ledsaget af en volumenudvidelse på omkring 7%. For at undertrykke afskalningsskader forårsaget af denne ekspansionsspænding under brug, udvalgte den eksperimentelle undersøgelse to forskellige råmaterialer, smeltet magnesia og magnesium-aluminium spinel, for at studere indflydelsen af materialets slaggemodstand. Resultaterne viser, at når en vis mængde magnesia tilsættes, smøres støbegodset i en lille mængde flydende fase, især når det anvendes under det statiske tryk af smeltet stål, reaktionssintringen fremføres, og det løse legeme dannes af udvidelsen af spinel bliver mere kompakt. Magnesia med passende partikelstørrelse kan få støbegodset til at vise en lille ekspansion ved høj temperatur, bevare integriteten og er også gavnligt til at reducere korrosion. Men jo grovere den kritiske partikelstørrelse af magnesiumoxid eller mængden tilsat overstiger 4C, har korrosionen en tendens til at stige på grund af overdreven ekspansion, organisatorisk nedbrydning og dybere slaggepenetrering.
Forsyntetiseret spinel introduceres for at erstatte sammensmeltet magnesia. Undersøgelsen mener, at jo mere teoretisk spinelindhold, desto bedre er korrosionsbestandigheden af støbegodset, mens slaggens indtrængningsdybde er mindst, når spinelindholdet er 10% til 30%, og spinelindholdet overstiger 50%, og det stiger med stigningen i indholdet af spinel. Spinelpartikelstørrelsen med ensartet fordeling af mikropulver er mest effektiv til at blokere den strukturelle afskalning forårsaget af slaggepenetrering. Undersøgelsen viste, at spinelkomponenten spiller en afgørende rolle for slaggemodstanden af selve spinelklinkeren og støbegodset lavet af spinel blandet med korund. Det ideelle MgO-indhold i spinel er 3% til 5%. Siliciumpulver er også effektivt til at hæmme ekspansionsspændingen af spinel. Undersøgelser har vist, at siliciumpulver og MgO-pulver ved lave temperaturer genererer MSH-stoffer, som kan forhindre periklasehydrering, forbedre flydende støbegods og øge densiteten af støbegods. Ved høje temperaturer dehydrerer MSH og reagerer med CaO for at generere lavtsmeltende produkter for at producere plastisk deformation og absorbere højtemperaturekspansionsspænding. Men efterhånden som mængden af siliciumpulver stiger, øges mængden af væskefase, der genereres ved høje temperaturer, og krybemodstanden ved høje temperaturer falder. Under betingelserne med smeltet ståltryk er materialet tilbøjeligt til at oversintre og revne, med flere revner, bredere revner og dybere afskalning. Cement og siliciumpulver bruges generelt som et sammensat bindemiddel.
Kort sagt har aluminium-spinel-støbegods og aluminium-magnesium-støbegods god organisatorisk ensartethed, højtemperatur-krybemodstand, termisk stødstabilitet og slaggeerosion og gennemtrængningsmodstand. Hovedforskellen mellem de to er, at førstnævnte introducerer præsyntetiseret spinel, og styrken efter brænding ved forskellige temperaturer er lav, bøjningsstyrken ved høje temperaturer er stor, volumenstabiliteten er god, og den lineære ændringshastighed er lille; sidstnævnte reagerer for at danne spinel, når det bruges ved høj temperatur, og styrken efter brænding ved forskellige temperaturer er stor, højtemperatur-krybemodstanden er stærk, tætheden er tæt, og den lineære ændringshastighed er stor.
2. Skader på højrent aluminium-magnesium støbegods
Aluminium-spinel-støbegods og aluminium-magnesium-støbegods er stort set det samme system ved høje temperaturer, og de vigtigste krystalfaser er korund og aluminium-rig spinel. Faktorerne, der påvirker slaggeresistensen af støbegods, er meget komplekse, såsom ståltype, slaggesammensætning, smelteforhold osv., men styres hovedsageligt af mineralsammensætningen og mikrostrukturen af støbegodset. FeO og MnO i den aluminiumrige spinelfangede slagge optager først de ledige kationer og erstatter en del af MgO for at danne en sammensat spinel fast opløsning med en typisk sammensætning af Mg0.70Mn{ {7}}.08Fe0.21Al2.00O4. Elektronsondeanalyse viser, at faststofopløseligheden af Fe og Mn i finkornet spinel i samme område er nogenlunde den samme, mens indholdet af Fe- og Mn-elementer i kanten af større spinelpartikler er meget højere end i det indre af partiklerne. Kemisk analyse og røntgendiffraktionsanalyse af prøverne efter slaggekorrosion viser også, at spinellens gitterkonstant gradvist falder fra arbejdsfladen til indersiden, hvilket er i overensstemmelse med ændringen af Fe2O3-indholdet i hvert lag. Efterhånden som den faste opløselighed af Fe2O3 i hvert lag falder, bliver gitterkonstanten og diffraktionsintensiteten af spinellen tættere på spinellen i det oprindelige lag. Korund absorberer CaO i slaggen for at danne calciumaluminatmineraler og størkne. Optisk mikroskopobservation viser, at der er pladelignende calciumaluminat-reaktionscirkler på kanterne af korundpartiklerne i prøvegennemtrængningslaget, og der er et stort antal nålelignende CA6-mineraler i matrixen. SiO2 fremmer krystallisation og vækst af CA6, hvilket gør porerne finere og danner et tættere barrierelag. Den resterende slagge er rig på SiO2 og bliver tyktflydende og svær at gennemtrænge. I modsætning til aluminium-spinel støbegods, selvom aluminium-magnesium støbegods danner mere flydende faser ved høje temperaturer, er de nydannede spinelkorn af MgO og Al2O3 fine, har mange defekter og har en lille gitterkonstant. SiO2 gør spinellen mere fragmenteret, fremmer den faste opløsning af Al2O3 i spinellen og danner aluminiumrig spinel med en højere gitterdefektkoncentration. Derudover er støbegodset også tættere, så slaggemodstanden, især modstanden mod slaggeindtrængning, er overlegen.
