Das Abbinden und Aushärten vonFeuerfeste Gussteile mit niedrigem Zementgehaltist hauptsächlich auf Koagulation und Verklebung zurückzuführen. Daher ist die Rolle des ultrafeinen Pulvers von entscheidender Bedeutung, da es ein Schlüsselfaktor für die Bestimmung und Beeinflussung seiner Leistung ist. Gleichzeitig ist der Einfluss von Zusatzmitteln auf die Leistung nicht zu vernachlässigen.
Nr. 01 Ultrafeines Pulver
Zu den ultrafeinen Pulvern in Gießmassen mit niedrigem Zementgehalt gehören hauptsächlich aktiver Quarzstaub, -Al₂O₃-Pulver und Cr₂O₃-Pulver mit einem Gehalt (%) von 93,2 %, mehr als 90 % bzw. mehr als 99 %. Die Partikelgrößenverteilung dieser drei Arten ultrafeiner Pulver ist in der folgenden Tabelle dargestellt. Die Tabelle zeigt, dass Partikel, die kleiner als 1,0 mm sind, mehr als 71 % ausmachen.
Die feuerfesten Gussstücke haben das gleiche Mischungsverhältnis mit einem CaO-Gehalt von ca. 0,6 %. Drei Gruppen von Proben wurden durch Zugabe von aktivem SiO₂, -Al₂O₃ (-Aluminiumoxidpulver) und einer Mischung aus beiden ultrafeinen Pulvern in der gleichen Menge hergestellt. Mit zunehmender Erwärmungstemperatur nimmt die Festigkeit von Gussteilen mit unterschiedlichen ultrafeinen Pulvern zu.
Es wird auch beobachtet, dass unterschiedliche ultrafeine Pulver unterschiedlich zur Festigkeit der Gussteile beitragen. Das mit einer gleichen Menge an aktivem SiO₂ und -Al₂O₃ zusammengesetzte ultrafeine Pulver zum Vergießen weist die höchste Festigkeit auf, gefolgt vom mit aktivem ultrafeinem SiO₂-Pulver vergießbaren Pulver, während das mit ultrafeinem Aluminiumoxidpulver vergießbare Pulver die niedrigste Festigkeit aufweist. Bei einer Heiztemperatur von 1500 Grad ist die Festigkeit von Gussstücken mit den drei Arten ultrafeiner Pulver grundsätzlich ähnlich. Dies bedeutet, dass bei der Herstellung von feuerfesten Gussstücken mit niedrigem Zementgehalt ultrafeine Verbundpulver am besten geeignet sind und bei alleiniger Verwendung aktives ultrafeines SiO₂-Pulver bevorzugt werden sollte.
Eine Erhöhung der Menge an ultrafeinem SiO₂-Pulver verringert jedoch den Al₂O₃-Gehalt im Gussstück und erhöht den freien Quarz, was unweigerlich zu einer Verringerung der Schlackenbeständigkeit des Gussstücks führt. Beispielsweise beträgt der Mischungsanteil des gießbaren feuerfesten Materials für Eisentröge: 70 % Aggregat mit hohem --Aluminiumoxidgehalt, 14,2 % SiC, 5,8 % C, 0,2 % Dispergiermittel, 6,5 % Wasser und 10 % Pulver mit hohem --Aluminiumoxidgehalt und ultrafeines SiO₂-Pulver zusammen. Die Tests zur Schlackenbeständigkeit wurden mit der Tiegelmethode unter reduzierender Atmosphäre durchgeführt. Testbedingungen: Standardschlackenbasizität 1,105, Heiztemperatur und Haltezeit 1500 Grad, 4 Stunden. Mit zunehmendem SiO₂-Ultrafeinpulvergehalt ergibt sich ein optimaler Wert für die Schlackenbeständigkeit; das heißt, die beste Schlackenbeständigkeit wird erreicht, wenn der Anteil an ultrafeinem Pulver etwa 5 % beträgt.
Da der Anteil der gießbaren Mischung und der kombinierte Gehalt an feuerfestem Feinpulver und Ultrafeinpulver konstant bleiben, nimmt die Druckfestigkeit nach dem Brennen bei 1600 Grad mit zunehmendem Ultrafeinpulvergehalt ebenfalls zu, es gibt jedoch einen optimalen Wert. Mit einem Anteil von ca. 5 % an ultrafeinem SiO₂-Pulver und ca. 7 % an ultrafeinem Al₂O₃- und Cr₂O₃-Pulver ist die Festigkeit gut und auch andere Eigenschaften sind ausgezeichnet. In Bezug auf die Art des ultrafeinen Pulvers hat das ultrafeine SiO₂-Pulver die beste Verstärkungswirkung, gefolgt vom ultrafeinen Al₂O₃-Pulver, während das ultrafeine Cr₂O₃-Pulver eine schlechte Verstärkungswirkung aufweist. Es wurde auch beobachtet, dass die verstärkende Wirkung von ultrafeinem SiO₂-Pulver 2,5- bis 4,4-mal höher ist als bei den beiden letztgenannten Typen.
Nr. 02 Zusatzmittel
Es gibt viele Arten von Beimischungen. Hier nehmen wir Dispergiermittel und wasserreduzierende Mittel als Beispiele, um deren Einfluss auf die Leistung von feuerfesten Gussstücken mit niedrigem Zementgehalt zu veranschaulichen.
Wenn das Mischungsverhältnis des Gießmaterials konstant ist, kann die Zugabe unterschiedlicher Mengen an Dispergiermittel die Menge an Bauwasser reduzieren, die benötigt wird. Bei konstanter Bauwassermenge ergibt sich mit zunehmender Dispergiermittelmenge ein optimaler Wert für die Trockendruckfestigkeit. Das heißt, die Festigkeit ist am besten, wenn der Dispergiermittelgehalt 0,15 % bis 0,2 % beträgt. Wenn kein wasserreduzierendes Mittel zugesetzt wird oder die Dosierung 0,5 % übersteigt, verschlechtert sich die Festigkeit oder die Probe reißt. Dies ist auf die schlechte Fließfähigkeit des Gussmaterials und die mangelnde Dichte des Formkörpers zurückzuführen.
Es gibt viele Arten von wasserreduzierenden Mitteln und die entsprechende Auswahl sollte durch Tests getroffen werden. Nach der Bestimmung des Mischungsverhältnisses von Korundgussteilen mit ultraniedrigem Zementgehalt wurden Natriumpolyphosphat, Polycyanamidkondensate und Naphthalinsulfonatkondensate als wasserreduzierende Mittel verwendet und geeignete Dosierungen zur Herstellung feuerfester Gussteile überprüft. Gussmassen ohne Wasser-Reduktionsmittel leiden unter der spontanen Agglomeration ultrafeiner Pulver, die die Poren nicht effektiv füllen können und eine extrem ungleichmäßige Verteilung aufweisen. Eine große Menge Wasser wird in den Flocken eingeschlossen oder füllt die Poren, was zu einem erhöhten Wasserverbrauch, einer geringen Schüttdichte, einer hohen Porosität und einer geringen Festigkeit nach der Wärmebehandlung führt und auch für das Sintern ungünstig ist. Polyphosphate haben eine gewisse dispergierende und wasserreduzierende Wirkung, die bis zu einem gewissen Grad die spontane Agglomeration ultrafeiner Pulver verhindern kann, sodass diese sich besser in den Poren verteilen können, was die Wassernutzung verbessert und den Wasserverbrauch um etwa 17 % senkt.
Daher führten die erhöhte Schüttdichte und die verringerte Porosität des Gussstücks im Vergleich zum unbehandelten Gussstück zu einer 0,6-1,9-fachen Steigerung der Druckfestigkeit nach dem Brennen und einer 1,25-fachen Steigerung der Hochtemperatur-Biegefestigkeit. Die Wirkstoffe B und C sind hocheffiziente organische Wasserreduktionsmittel mit besonders ausgeprägter wasserdispersiver Wirkung und erreichen Wasserreduktionsraten von 25 % bzw. 28 %. Im Vergleich zum unbehandelten Gussmaterial erhöhte sich ihre Schüttdichte um etwa 3,5 %, die Porosität nahm um 15 % ab, die Druckfestigkeit nach dem Brennen erhöhte sich um das 1-4-fache und die Biegefestigkeit bei hohen Temperaturen erhöhte sich um mehr als das 3,5-fache. Es ist auch offensichtlich, dass Mittel C wirksamer ist als Mittel B. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei der Herstellung von feuerfesten Gussstücken mit niedrigem Zementgehalt wasserreduzierende Mittel zugesetzt werden müssen und organische wasserreduzierende Mittel mit hoher Effizienz bevorzugt werden sollten.
NO.03 Aluminiumpulver
In feuerfesten Gussstücken aus Eisentrögen wird im Allgemeinen metallisches Aluminiumpulver hinzugefügt, um das Trocknen zu beschleunigen und das Gussstück zu festigen. Seine Partikelgröße und Dosierung haben einen erheblichen Einfluss auf die Leistung des Gießmaterials und sollten entsprechend ausgewählt werden.
Bei Al₂O₃-SiC-C-Gussstücken mit ultra-niedrigem Zementgehalt gilt: Je kleiner die Partikelgröße des Aluminiumpulvers und je höher die Umgebungstemperatur während der Herstellung, desto heftiger ist die chemische Reaktion, desto mehr Gas wird erzeugt und desto höher ist die Materialtemperatur. Dies wirkt sich positiv auf die Austrocknung des Gussmaterials aus und ermöglicht ein schnelles Backen; Allerdings kann eine zu schnelle Reaktion leicht zu einer Fehleinstellung führen, die sich nachteilig auf die Festigkeit auswirkt. Die Mischungsverhältnisse der Gießmasse bleiben gleich. Große Partikelgrößen des Aluminiumpulvers wirken sich nachteilig auf die Festigkeit aus, während übermäßig kleine Partikelgrößen die Druckfestigkeit während des Trocknens etwas verbessern, andere Festigkeiten jedoch abnehmen. Eine Partikelgröße von 88–44 mm führt zu einer besseren Festigkeit. Die Menge des verwendeten Aluminiumpulvers sollte auf der Grundlage der Leistung des feuerfesten Gussmaterials und der Baubedingungen bestimmt werden; Es sollte so wenig wie möglich verwendet werden und gleichzeitig eine gute Belüftung und schnelle Trocknung gewährleisten.
Nr. 04 Zusatzstoffe
In Al₂O₃-SiC-C-Gussmassen mit ultra-niedrigem Zementgehalt sollten SiC- und Kohlenstoffmaterialien hinzugefügt werden, um deren Schlackenbeständigkeit und thermische Stabilität zu verbessern. Experimente und Anwendungen haben gezeigt, dass Qualität und Dosierung von SiC- und Kohlenstoffmaterialien einen erheblichen Einfluss auf die Leistung von Gussteilen haben und rational ausgewählt werden sollten. Darüber hinaus variieren Qualität und Dosierung je nach Größe des Hochofens und Einsatzort. Im Allgemeinen werden SiC- und Kohlenstoffmaterialien hoher Qualität im Haupteisentrog oder Schlackentrog von großen und mittelgroßen Hochöfen verwendet, während SiC- und Kohlenstoffmaterialien niedrigerer Qualität in mittleren und kleinen Hochöfen verwendet werden. die Dosierung von SiC beträgt im Allgemeinen 5 % bis 35 %. Zu den Kohlenstoffmaterialien gehören hauptsächlich Pech, Flockengraphit, Elektrodenpulver und erdiger Graphit mit einer Dosierung von 2 % bis 6 %.
In feuerfesten Gussstücken aus Eisen werden SiC- und Kohlenstoffmaterialien im Allgemeinen in feiner Pulverform zugesetzt, wobei ultrafeines SiC bevorzugt wird. Da dieses Material SiC- und Kohlenstoffmaterialien enthält, ist seine Oxidationsbeständigkeit verringert. Durch die Kohlenstoffoxidation entstehen mehr Mikroporen, sodass geschmolzenes Eisen oder Schlacke kontinuierlich in das Innere eindringen kann, eine entkohlte Schicht bildet und zu Schäden an der Auskleidung führt. Die Zugabe von metallischem Aluminiumpulver kann die Oxidationsbeständigkeit des Gussstücks verbessern. Experimente haben gezeigt, dass die kombinierte Verwendung von metallischem Siliziumpulver, also Al-Pulver und Si-Pulver, zu einer besseren Oxidationsbeständigkeit und einer verbesserten Festigkeit des Gussstücks führt. Denn die Reaktion von metallischem Silizium und Aluminium mit Kohlenstoff bei hohen Temperaturen zu SiC und Al₄C₃ führt zu einer dichteren Mikrostruktur und Oberfläche.
In Al₂O₃-SiO₂-feuerfesten Gießmassen mit niedrigem Zementgehalt fördert die Zugabe von 2–8 % feinem Kyanitpulver bei hohen Temperaturen von 1200–1400 Grad die Bildung von Mullit und erhöht dadurch dessen Festigkeit. Das bedeutet, dass Kyanit nicht nur als Treibmittel, sondern auch als Mineralisierungsmittel fungiert.
