اصول آماده سازی مواد ریخته گری نسوز کم سیمان و تجزیه و تحلیل خواص مواد اولیه هسته

I. اصول تهیه مواد ریخته گری کم سیمان

آماده سازی ازریخته گری های نسوز کم سیمانباید "کاهش محتوای سیمان، بهینه سازی ریزساختار، و بهبود عملکرد در دمای بالا" را به عنوان اهداف اصلی در نظر بگیرند و به طور دقیق از چهار اصل زیر پیروی کنند تا اطمینان حاصل شود که هم کارایی و هم پایداری خدمات را دارد:

1. اصل بهینه سازی درجه بندی ذرات

درجه بندی ذرات مبنایی برای تعیین چگالی ظاهری، تخلخل و استحکام مواد ریخته گری است. باید از "نزدیک ترین تئوری بسته بندی" پیروی کند و معمولاً از طرح درجه بندی سه سطح- یا چهار{2}} استفاده کند:

1) سنگدانه درشت (5{4}}15 میلی متر): 30٪ -45٪ را به خود اختصاص می دهد، عمدتاً نقش پشتیبانی اسکلت را ایفا می کند، و مواد خام با پایداری شیمیایی خوب و ضریب انبساط حرارتی پایین (مانند بوکسیت با آلومینا بالا، کوراندوم) باید انتخاب شوند تا از ترک خوردگی ساختاری به دلیل تغییرات حجم در دماهای بالا جلوگیری شود.

2) سنگدانه متوسط ​​(1-5 میلی متر): 20-30% را شامل می شود، شکاف بین سنگدانه های درشت را پر می کند، سیالیت مواد را بهبود می بخشد و باید با ترکیب سنگدانه های درشت مطابقت داشته باشد تا واکنش های رابط را کاهش دهد.

3) پودر ریز (0.074-1 میلی متر): 15٪ -25٪ را شامل می شود، شکاف بین سنگدانه ها را پر می کند و تراکم را بهبود می بخشد. اندازه ذرات پودر ریز باید در محدوده معقولی کنترل شود. پودر خیلی درشت به راحتی منجر به انباشته شدن شل می شود، در حالی که پودر خیلی ریز تقاضای آب را افزایش می دهد.

4) پودر میکرو (<0.074mm): accounts for 5%-15%, including mineral micro powder (such as silica fume, alumina micro powder) and cement clinker micro powder. It is the key to achieving "low cement". Through the ball effect of micro powder and the reaction with volcanic ash, the cement dosage is reduced and the strength is improved.

2. اصل کنترل دقیق دوز سیمان

دوز سیمان (عمدتاً سیمان آلومینات) ریخته گری های نسوز کم سیمان معمولاً کمتر یا مساوی 8 درصد (کسر جرمی) است. باید تعادلی بین "کاهش دوز" و "اطمینان از ساخت و ساز و استحکام اولیه" برقرار شود:

(1) حداقل دوز موثر: دوز سیمان را با توجه به هدف دستگاه ریخته‌گری تعیین کنید (مثلاً. 5%-7% برای پوشش‌های کوره‌ها با دمای بالا، 7%-8% برای خطوط لوله با دمای پایین-)، از تشکیل دوز بیش از حد که منجر به ذوب شدن نقطه‌های روشنایی می‌شود. CA6، C12A7) در دماهای بالا، که باعث کاهش نسوز می شود.

(2) هم افزایی با میکروپودر: از طریق واکنش پوزولانی دوده سیلیس و میکروپودر آلومینا، آنها با محصولات هیدراتاسیون سیمان (مانند CAH10، C2AH8) ترکیب می شوند تا ژل C-A{7}}S{8}H پایدار یا ژل CA6 ستونی ناشی از کاهش استحکام ناشی از کاهش استحکام، تشکیل شود.

3. اصل تعادل بین تقاضای آب و سیالیت

تقاضای آب مستقیماً بر چگالی، تخلخل و کارایی مواد ریخته‌گری تأثیر می‌گذارد و باید در کمترین محدوده معقول (معمولاً 8-5 درصد) کنترل شود:

(1) کاهش تقاضای آب: با افزودن{1}}کاهنده‌های آب با راندمان بالا (مانند اسیدهای پلی کربوکسیلیک و سری نفتالین)، جاذبه بین ذرات کاهش می‌یابد، سیالیت بالا در محتوای کم آب حاصل می‌شود و از تشکیل منافذ پس از تبخیر بیش از حد آب جلوگیری می‌شود.

(2) سازگاری با سیالیت: سیالیت را با توجه به روش ساخت (مانند پمپاژ و ارتعاش) تنظیم کنید. انبساط مواد پمپ شده باید بیشتر یا مساوی 250 میلی متر باشد و انبساط مواد ارتعاشی باید بیشتر یا مساوی 200 میلی متر باشد. در عین حال، از جریان بیش از حد که باعث لایه بندی سنگدانه می شود، اجتناب کنید.

4. اصول کنترل پایداری حجم

ریخته گری های نسوز کم سیمان در طول گرمایش به دلیل تغییر فاز و تجزیه محصولات هیدراتاسیون مستعد تغییرات حجمی هستند. این نیاز به انتخاب مواد خام و کنترل افزودنی دارد:

(1) جبران انبساط مواد خام: مقدار مناسبی از عامل انبساط را اضافه کنید (مانند کیانیت و سیلیمانیت که در دمای بالا به مولیت تبدیل می شود و 10٪ -15٪ منبسط می شود) تا انقباض ناشی از تجزیه محصولات هیدراتاسیون سیمان را جبران کند (مانند CAH10 تجزیه شده به C200-2 با حجم 0، C10، 0-0). 10 درصد؛

(2) بهینه سازی ریزساختار: از طریق پر کردن ریزپودر و رشد جهت کریستال (مانند درهم آمیختن کریستال ستونی CA6)، ساختار شل در حین گرمایش کاهش می یابد و ثبات حجم بهبود می یابد. معمولاً لازم است که نرخ تغییر خطی پس از شلیک در 1100 درجه در ± 0.5٪ کنترل شود.

2. مواد اولیه کلیدی موثر بر عملکرد دستگاه های ریخته گری کم سیمان

عملکرد دستگاه‌های ریخته‌گری سیمانی کم (دیرگداز، استحکام، پایداری شوک حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی) با ترکیب شیمیایی، ساختار معدنی و توزیع اندازه ذرات مواد خام تعیین می‌شود. مواد اولیه اصلی را می توان به پنج دسته تقسیم کرد:

1. سنگدانه نسوز: پایه نسوز و استحکام اسکلت قالب ریخته گری را تعیین می کند.

سنگدانه های نسوز 60%-75% را تشکیل می دهند و "اسکلت" مواد ریخته گری هستند. عملکرد آن به طور مستقیم میزان نسوز و ظرفیت باربری در دمای بالا را تعیین می کند:

(1) سنگدانه آلومینا بالا (Al2O3 بیشتر یا مساوی 70%) ترکیب و عملکرد: اجزای اصلی کوراندوم و مولایت، نسوز بیشتر یا مساوی 1770 درجه، مقاومت فشاری در دمای اتاق بیشتر یا مساوی 100 مگاپاسکال در دمای بالا یا برابر با 14 درجه، مقاومت فشاری بیشتر (14 درجه) 50 مگا پاسکال؛ سناریوهای قابل اجرا: آسترهای کوره های دمای متوسط و بالا (مانند منطقه پخت کوره دوار سیمان، کوره گرمایش متالورژی)، لازم است از ناخالصی های بیش از حد (مانند Fe2O3، TiO2) جلوگیری شود تا از تشکیل فازهای نقطه ذوب پایین (مانند نقطه ذوب 1₂250·A) جلوگیری شود. )

(2) سنگدانه کوراندوم (Al2O3 بزرگتر یا مساوی 90%): ترکیب و عملکرد: عمدتاً -کروندوم، ساختار متراکم، نسوز بیشتر یا مساوی 1850 درجه، مقاومت در برابر خوردگی (مانند مقاومت در برابر فولاد مذاب و خوردگی سرباره بالا{aggreg{4}) بهتر از سناریوهای قابل اجرا: محیط با دمای فوق العاده بالا (مانند زیره آهنی کوره بلند فولادی و کوره ذوب فلزات غیرآهنی)، لازم است توزیع اندازه ذرات سنگدانه را کنترل کرد تا از سنگدانه درشت بیش از حد که باعث کاهش پایداری شوک حرارتی شود، اجتناب شود.

2. میکروپودر نسوز: ریزپودر هسته برای دستیابی به "سیمان کم" و عملکرد

بهبود 5 تا 15 درصد است که کلید تمایز ریخته گری های نسوز کم سیمان از ریخته گری های معمولی است. عمدتاً شامل:

(1) Alumina micropowder (Al₂O₃≥99%, D50=1-5μm): Mechanism of action: reacts with cement hydration products to form CA6 crystals, improving high-temperature strength; fills the gaps between aggregates and reduces porosity (can reduce apparent porosity from 18% to below 12%); Performance impact: Increasing the amount of micropowder can improve refractoriness, but excessive amount (>15٪ تقاضای آب را افزایش می دهد و باید با کاهش دهنده آب استفاده شود.

(2) دوده سیلیس (SiO2 بزرگتر یا مساوی 90%، D50=0.1-0.5 میکرومتر): مکانیسم اثر: دارای فعالیت پوزولانی بالایی است و با Ca(OH)2 تولید شده توسط هیدراتاسیون سیمان واکنش داده و ژل C{3}}S{{4}H را تشکیل می‌دهد که استحکام اولیه را بهبود می‌بخشد. ذرات کروی آن می تواند اصطکاک داخلی در مواد را کاهش دهد و سیالیت را بهبود بخشد. اقدامات احتیاطی: میزان استفاده از دوده سیلیس باید کنترل شود (معمولاً 3٪-8٪). استفاده بیش از حد باعث می‌شود دستگاه ریخته‌گری مقدار زیادی شیشه با نقطه ذوب پایین (مانند شیشه CaO-SiO2-Al2O3، نقطه ذوب) تشکیل دهد.<1400°C) at high temperatures, reducing corrosion resistance.

3. بایندر: کلید تضمین کارایی و توسعه قدرت.

چسباننده مواد ریخته گری سیمان کم، عمدتاً سیمان آلومینات است که با پیوند شیمیایی پودر ریز تکمیل شده است. عملکرد آن بر زمان گیرش و استحکام قالب ریخته گری تأثیر می گذارد:
(1) سیمان آلومینات (CA-50, CA-70): ترکیب و ویژگی ها: CA-50 حاوی 50%-60% CA (آلومینات مونوکلسیم)، دارای زمان گیرش متوسط ​​(گیرش اولیه بیشتر یا مساوی 45 دقیقه، گیرش نهایی کمتر یا مساوی 10 ساعت)، و استحکام اولیه برابر با 2 مگاپیکسل است. CA-70 حاوی بیشتر یا مساوی 70% CA است، استحکام اولیه بالاتری دارد، اما سریعتر گیر می کند و باید با یک کندکننده استفاده شود. تاثیر عملکرد: محتوای CaO در سیمان به طور مستقیم بر نسوز اثر می گذارد. به ازای هر 1% افزایش CaO، میزان نسوز حدود 15-20 درجه کاهش می یابد. بنابراین، سیمانی با محتوای CaO کم (CA-70 CaO کمتر یا مساوی 22٪) باید انتخاب شود.
(2) کندکننده‌ها/شتاب‌دهنده‌های تنظیم: کندکننده‌های تنظیم (مانند اسید سیتریک و اسید تارتاریک که با 0.05%-0.2%) اضافه شده‌اند، زمان تنظیم را افزایش می‌دهند و برای حمل‌ونقل در مسافت‌های طولانی یا ریختن حجم{{8} زیاد مناسب هستند. شتاب دهنده های تنظیم (مانند Li2CO3 و CaCl2 که با 0.01٪ - 0.05٪ اضافه شده اند) زمان گیرش را کوتاه می کنند و برای محیط های ساختمانی با دمای پایین (مانند ساخت و ساز در زمستان) مناسب هستند. با این حال، باید از استفاده بیش از حد خودداری شود، زیرا ممکن است قدرت را کاهش دهد.

4. کاهش دهنده آب: افزودنی اصلی برای متعادل کردن تقاضای آب و سیالیت

کاهنده آب کلید دستیابی به "آب کم و جریان بالا" در ریخته گری های نسوز کم سیمان است. مقدار اضافه معمولاً 0.1٪ - 0.5٪ است:
(1) کاهش دهنده آب پلی کربوکسیلیک اسید: مزایا: نرخ کاهش آب بالا (تا 30٪ -40٪)، احتباس اسلامپ خوب (از دست دادن انبساط در عرض 1 ساعت کمتر یا برابر 20 میلی متر)، سازگاری خوب با سیمان آلومینات، و باعث تاخیر بیش از حد نمی شود. تأثیر عملکرد: می تواند تقاضای آب را 2-3 درصد کاهش دهد، استحکام فشاری دستگاه ریخته گری را پس از شلیک در 1100 درجه 15٪ -20٪ افزایش دهد و تخلخل ظاهری را 3-5 درصد کاهش دهد.
(2) Naphthalene water reducer: Features: Medium water reduction rate (20%-25%), low price, suitable for scenes with low fluidity requirements; Note: The dosage needs to be controlled. Excessive dosage (>0.5٪ باعث می شود که قالب ریخته گری لایه لایه شود یا استحکام خود را از دست بدهد.

5. افزودنی های کاربردی: تنظیم ثبات حجم و خواص ویژه

(1) عامل انبساط (کیانیت، سیلیمانیت): عملکرد: در دمای بالا (1100-1400 درجه)، به مولیت تبدیل می شود، 10٪ -15٪ منبسط می شود، انقباض قالب ریخته گری را جبران می کند و از ترک خوردن جلوگیری می کند. دوز: معمولاً 3٪ - 5٪، دوز بیش از حد منجر به افزایش حجم بیش از حد و ایجاد استرس داخلی می شود.

(2) عامل ضد انفجار (پودر آلومینیوم فلزی، مقدار افزوده 0.1٪-0.3%): - عملکرد: در طول فرآیند حرارت دهی (200-600 درجه)، به آرامی اکسید می شود و Al2O3 تولید می کند، مقدار کمی گاز آزاد می کند، ساختار آزاد را از نسوز خارج می کند، و از ترشح کم نسوز آب جلوگیری می کند. تبخیر سریع آب در دمای بالا؛

(3) تثبیت کننده شوک حرارتی (سیلیکون کاربید، نیترید سیلیکون، مقدار اضافه شده 5%-10%): عملکرد: از ویژگی های انبساط کم کاربید سیلیکون (ضریب انبساط حرارتی 4.5×10-6/ درجه) و نیترید سیلیکون (ضریب انبساط حرارتی 16×3.2 درجه) استفاده کنید. تنش حرارتی دستگاه ریخته گری را کاهش داده و پایداری شوک حرارتی را بهبود می بخشد (معمولاً تعداد شوک های حرارتی خنک شده با آب را می توان از 10 برابر به بیش از 20 برابر افزایش داد).