تأثیر ریزساختار بر مقاومت دمایی بالا آجر منیزیم-کروم

با تغییر محتوای اجزای موجود در آجرهای نسوز، استحکام و ریزساختار در دمای بالا مورد بررسی قرار می‌گیرد و نتایج نشان می‌دهد که با کنترل اسپینل ثانویه می‌توان مقاومت دمای بالا را به طور موثر بهبود بخشید.
1. معرفی
آجرهای کروم مغناطیسی مقاومت خوبی در برابر خوردگی و استحکام دمای بالا دارند و به طور گسترده در تجهیزات پالایش ثانویه مانند RH و AOD استفاده می شوند.
این قابل درک است که ساختار و مقدار اسپینل ثانویه تولید شده در طول فرآیند تف جوشی تأثیر زیادی در بهبود مقاومت دمای بالا آجرهای منیزیم-کروم دارد. عموماً اعتقاد بر این است که این اسپینل ثانویه با تف جوشی فاز مایع حاوی SiO2 و CaO تشکیل و رشد می کند، بنابراین نه تنها از اجزای اصلی MgO و Cr2O3، بلکه تحت تأثیر اجزای ثانویه مانند CaO، SiO2، Al2O3، Fe2O3. .
با تغییر نسبت مواد اولیه مصرفی و محتوای اجزای کمکی، نمونه ها تهیه شد، استحکام در دمای بالا و ریزساختار مورد مطالعه قرار گرفت و عوامل موثر در بهبود مقاومت در دمای بالا مورد بحث قرار گرفت. گزارش به شرح زیر است.
2. نمونه آزمایشی
آجرهای منیزیم-کروم نیمه‌ریباند شده با تغییر نسبت ترکیب مواد خام زیر 1 میلی‌متر تهیه شدند که به عنوان نمونه‌های آزمایشی مورد استفاده قرار گرفتند. نمونه A نمونه اولیه است. نمونه های B و C منیزیم-کروم ذوب شده را کاهش می دهند و نسبت اکسید کروم به منیزیم ذوب شده را افزایش می دهند، که عمدتاً اجزای ثانویه Al2O3 به علاوه Fe2O3 را کاهش می دهند. در نمونه های D و E، منیزیم-کروم ذوب شده برای افزایش نسبت سنگ معدن کروم و کاهش نسبت منیزیم ذوب شده کاهش یافت، بنابراین محتوای Al2O3 به علاوه Fe2O3، SiO2 و Cr2O3 اندکی افزایش یافت.
این نمونه‌های آزمایشی تحت شرایط قالب‌گیری یکسان به 150 میلی‌متر × 75 میلی‌متر × 50 میلی‌متر قالب‌گیری شدند و در دمای بسیار بالا در یک کوره تونلی شلیک شدند.
3. نتایج آزمایش
نمونه های B و C دارای تخلخل کم و چگالی ظاهری بالا هستند و مقاومت فشاری تمایل به کاهش دارد، اما مقاومت دمایی بالا افزایش می یابد. برای نمونه های D و E، خواص فیزیکی و استحکام اساساً ثابت می ماند و استحکام دمای بالا با افزایش سنگ معدن کروم افزایش می یابد.
توزیع آهن و کروم در قسمت روشن تصویر SEM یافت شد. فرض بر این است که توزیع Al اساساً با توزیع فازهای کروم و آهن یکسان است. در تمام ناخالصی های نمونه، Al2O3 و Fe2O3 همراه با Cr2O3 فاز اسپینل Mg(Cr, Al, Fe)2O4 را تشکیل می دهند. تفاوت بین نمونه ها در این است که در مقایسه با نمونه A، نمونه C دارای مقدار بیشتر کروم و آهن کمتر است. نمونه E دارای یک جزء آهن بزرگ و یک جزء کوچک کروم است.
با توجه به توزیع سی و کلسیم، در تمام نمونه‌ها، فازی وجود داشت که در آن سی، کلسیم و منیزیم در مجاورت اسپینل ثانویه همپوشانی داشتند. با توجه به نتایج تحلیل نقطه‌ای، فرض می‌شود که CaMgSiO4 و Mg2SiO4 در فاز روی هم در نسبت وزنی 80:20 وجود دارند. نمونه‌های D و E دارای کلسیم کمتر و منیزیم بیشتر بودند و نسبت فازها CaMg2SiO4:Mg2SiO4=16:84 بود. در مقایسه با نمونه A، Si و Ca به طور گسترده ای توزیع شده اند.
4. تجزیه و تحلیل
مقاومت دمایی بالای نمونه های B و C اضافه شده با اکسید کروم به دلیل غنی بودن اسپینل ثانویه از کروم در نظر گرفته می شود. فرض بر این است که نمونه های B، C، Al2O3 و Fe2O3 کاهش یافته و مقدار Cr2O3 در اسپینل ثانویه افزایش یافته است. همانطور که در شکل 2 و شکل 3 نشان داده شده است، MgCr2O4 در دمای بالا به سختی در CaMgSiO4 حل می شود، بنابراین به طور کلی اعتقاد بر این است که انحلال اسپینل ثانویه مهار می شود و استحکام در دمای بالا نشان داده شده است.
در نمونه های D و E که سنگ معدن کروم به آنها اضافه شد، به دلیل افزایش مقدار SiO 2، فازی با نقطه ذوب بالاتر رسوب کرد. در نتیجه، فرض می‌شود که مقدار فاز مایع تولید شده در دمای بالا کاهش می‌یابد، انحلال اسپینل ثانویه سرکوب می‌شود و استحکام دمای بالا حفظ می‌شود.
5 نتیجه گیری
استحکام دمای بالا و ریزساختار نمونه ها با محتوای اجزای کمکی در آجرها تغییر کرد. با توجه به نتایج آزمایش، حدس زده می‌شود که اسپینل ثانویه حل نشده و ناپدید نشده است، بنابراین توانسته استحکام دمای بالایی را حفظ کند.
بر اساس نتایج این مطالعه، انتظار می رود که موادی با استحکام دمای بالا بهبود یافته برای بهبود عمر مفید کوره توسعه یابد.