استفاده از سرباره آلومینیوم کروم برای تولید آجرهای کروم-زیرکونیوم کوراندوم برای ذوب فلزات غیرآهنی

دیرگدازها برای کوره های فلزات غیرآهنی در محیط های سخت مانند کوره های بخار برای ذوب سرب، روی و قلع و نسوزها برای کوره های دمنده جانبی کار می کنند. این کوره ها به مواد نسوز با مقاومت فشاری در دمای اتاق بالا، مقاومت در برابر فرسایش، مقاومت در برابر کاهش و مقاومت در برابر شوک حرارتی نیاز دارند. اینها در نسوزهای منیزیم کروم اصلی موجود نیستند. آجر کروم آلومینیومی دارای مزایای عملکرد خوب در دمای بالا، مقاومت در برابر فرسایش قوی، مقاومت در برابر خوردگی و غیره است و عمدتاً در خط سرباره کوره در صنعت متالورژی غیر آهنی استفاده می شود. با این حال، دیرگدازهای رایج سرباره کروم موجود دارای مشکلات مقاومت ضعیف در برابر واکنش احیا و شوک حرارتی هستند که نمی توانند نیازهای این کوره ها را برآورده کنند.
سرباره آلومینیوم کروم یک محصول جانبی است که هنگام ذوب کروم فلزی تولید می شود. فاز اصلی آن محلول جامد -Al2O3 و Cr2O3 است. مقدار کل Al2O3 و Cr2O3 در ترکیب شیمیایی به طور کلی بیشتر یا مساوی 90 درصد (w) است که یک ماده نسوز عالی عملکردی است. سرباره آلومینیوم کروم را می توان به آجر سرباره کرومی تبدیل کرد و در آستر کاری کوره های غیر آهنی استفاده کرد. با این حال، محتوای ناخالصی‌های Na2O، Fe2O3، Si O2 و کروم فلزی در سرباره آلومینیوم کروم نسبتاً زیاد و ناپایدار است که بر اثر استفاده از آن تأثیر می‌گذارد.
در این کار از سرباره آلومینیوم-کروم، آلومینا و سنگ معدن کم کروم به عنوان مواد اولیه استفاده شد و آزمایش سنتز مجدد مواد آلومینیوم-کروم به روش ذوب الکتریکی انجام شد. سپس، آجرهای کروم-زیرکونیوم کوراندوم با اختلاط مواد ذوب شده آلومینیوم و کروم با مولایت ذوب شده زیرکونیوم، با تمرکز بر تأثیر مقدار مولایت زیرکونیوم ذوب شده بر مقاومت شوک حرارتی آجرهای کروم-زیرکونیوم، تهیه شدند.
1 آزمایش سنتز مواد کروم آلومینیوم ذوب شده
1.1 مواد اولیه
مواد اولیه سرباره آلومینیوم کروم، پودر آلومینا و سنگ معدن کم کروم با اندازه ذرات کمتر یا مساوی 1 میلی متر است. فازهای اصلی سرباره آلومینیوم کروم عبارتند از کروم کروندوم، -Al2O3 و کروم فلزی. ترکیب شیمیایی سرباره آلومینیوم کروم و سنگ معدن کم کروم بسته به کوره الکتریکی پوسته‌دار 300 کیلو VA و کوره الکتریکی تخلیه 6 300 کیلو VA کمی متفاوت است.
1.2 روش ها و نتایج آزمون
1.2.1 آزمایش ذوب الکتریکی کوره الکتریکی شلنگ 300 کیلو VA
با استفاده از سرباره آلومینیوم کروم، پودر آلومینا و سنگ معدن کم کروم به عنوان مواد اولیه، سه نسبت آزمایش طراحی شد. مواد را با توجه به نسبت تست مخلوط کرده و به طور یکنواخت مخلوط کنید. حدود 1 000 کیلوگرم از مخلوط را بردارید، آن را در یک کوره الکتریکی 300k VA قرار دهید و در درجه 1 900-2 100 ذوب کنید. به منظور تبخیر Na2O و سایر ناخالصی‌ها در طول فرآیند ذوب، زمان‌های ذوب و تصفیه متفاوتی طراحی شده‌اند. در مجموع 3 کوره مورد آزمایش قرار گرفتند و با خنک سازی طبیعی با کوره خنک شدند. با مشاهده ظاهر فریت، مشخص می شود که قسمت های بالایی و پایینی متراکم هستند و هسته سرباره به شکل لانه زنبوری است. هر نمونه حاوی مقدار کمی کروم فلزی است. با در نظر گرفتن هزینه ساخت و عملکرد محصول به طور جامع، مشخص می شود که نسبت مواد اولیه در آزمایش جرم 3#، زمان ذوب 8 ساعت و زمان پالایش بیشتر یا مساوی 40 دقیقه است.
1.2. 2 6 300 k VA آزمایش ذوب الکتریکی کوره الکتریکی تخلیه
با توجه به دمای ذوب محدود کوره الکتریکی آزمایشی در مقیاس کوچک، بدنه کوچک کوره و زمان نگهداری کوتاه، مواد هسته سرباره لانه زنبوری در قسمت میانی مواد ذوب الکتریکی بیشتر است. بنابراین، در یک کوره الکتریکی تخلیه 6 300 k VA در درجه 2 100 ~ 2 200، یک دسته بزرگ از آزمایش سنتز الکتروفیوژن مواد خام انجام شد. سرباره آلومینیوم کروم، پودر آلومینا و سنگ معدن کم کروم در جدول 4 به عنوان مواد اولیه استفاده می شود و این سه با توجه به نسبت جرمی 12:3:5 دسته بندی می شوند و مواد رایج 18 تن است. زمان ذوب 8 ساعت و زمان تصفیه بیشتر یا مساوی 40 دقیقه است. مواد ذوب شده الکتریکی را در کیسه گیرنده بریزید و پس از خنک شدن طبیعی به مدت 72 ساعت آن را از بسته بندی خارج کنید. هنگام خرد کردن و انتخاب، مشخص شد که مواد در قسمت بالایی، قسمت پایینی و اطراف الکترود نسبتا متراکم، سخت و به طور یکنواخت ذوب شده است. مواد در قسمت میانی دارای منافذ بزرگ است، اما بافت آن سخت است. مقدار کمی رسوب فروکروم حاوی کربن در پایین وجود دارد.
تجزیه و تحلیل شیمیایی مواد ذوب شده آلومینیوم و کروم بر اساس ترکیب شیمیایی مواد خام و نسبت آزمایش است. به {{0}}.28 درصد (w)، که نشان می‌دهد حدود 80 درصد از Na2O در طی فرآیند ذوب تبخیر شده است. محتوای Fe2O3 از 6.3 درصد (وزنی) در طول بچینگ به 0.27 درصد (وزنی) پس از ذوب کاهش یافت. محتوای کروم فلزی نسبت به بچینگ تغییر کرد. 2.48 درصد (وزنی) ذوب پس از ذوب به 0.64 درصد (وزنی) کاهش می یابد. به جز بخشی از فلز کوچکتر کروم که به Cr2O3 اکسید شده است، بقیه با Fe2O3 فروکروم تشکیل می دهند و در انتهای بسته دریافت کننده می نشینند. محتوای کروم فلزی کاهش می یابد، که می تواند به طور موثری از انبساط و سستی ساختاری ناشی از اکسیداسیون کروم فلزی در طول استفاده از مواد کامپوزیت جلوگیری کند. می توان مشاهده کرد که سنتز الکتروفیوژن می تواند به طور موثر ناخالصی های Na2O، Fe2O3 و Cr را در مواد خام سرباره آلومینیوم کروم حذف کند و مواد کامپوزیت آلومینیوم کروم را با محتوای کمتر Na2O و Fe2O3 به دست آورد و در نتیجه عملکرد دمای بالا را بهبود بخشد. نسوز تهیه شده توسط آن
2 آزمایش تهیه آجرهای کروم-زیرکونیوم کوراندوم با مواد ذوب شده آلومینیوم-کروم
2.1 مواد اولیه و آماده سازی نمونه
مواد آزمایش شامل ذرات ذوب شده آلومینیوم و کروم (اندازه ذرات {{0}}، 3-1، کمتر یا مساوی 1 میلی متر) و پودر ریز (کمتر یا مساوی 0.088 میلی متر) سنتز شده است. با آزمایش کوره دامپینگ بالا و ذرات مولایت زیرکونیوم ذوب شده (اندازه ذرات 3- 1 میلی متر)، پودر فعال -Al2O3 و اسید فسفریک.
مواد را با توجه به نسبت تست مخلوط کرده و بعد از هم زدن بیش از 48 ساعت در آن قرار دهید. برای تشکیل آجرهای 230 میلی‌متر×114×65 میلی‌متر، از پرس پیچی برقی 630 تنی استفاده شد و به مدت 24 ساعت در درجه {5}} خشک شد و در کوره شاتل 45 مترمکعبی در دمای 1550 درجه به مدت 22 ساعت پخت شد.
2.2 تست عملکرد و نتایج
چگالی ظاهری، تخلخل ظاهری، مقاومت فشاری در دمای اتاق و دمای شروع نرم شدن بار ({0}}.2 مگاپاسکال بار) نمونه را طبق استانداردهای معمولی آزمایش کنید. برای آزمایش مقاومت شوک حرارتی از روش هوا خنک استفاده شد. اندازه نمونه 114mm×40mm×40mm و دمای شوک حرارتی 950 درجه (حفظ حرارت 30 دقیقه) بود. به جز دمای نرم شدن بار، هر مورد دو بار به صورت موازی آزمایش می شود. هر نمونه تفاوت بسیار کمی در چگالی ظاهری، تخلخل ظاهری، مقاومت فشاری با دمای معمولی و دمای شروع نرم شدن بار دارد، اما مقاومت شوک حرارتی کاملاً متفاوت است: آزمایش با مولیت زیرکونیوم ذوب شده در 10 درصد (w) تعداد شوک‌های حرارتی اضافه شده است. از نمونه CZA{9}} 56 و 51 است و تعداد شوک های حرارتی نمونه CZA{12}} با افزودن 5 درصد (w) زیرکونیوم مولایت ذوب شده 13 و 17 است، بدون افزودن. از مولایت ذوب شده زیرکونیوم. تعداد شوک‌های حرارتی نمونه CZA{16}} از لایشی تنها 4 و 5 عدد است. مشاهده می‌شود که وقتی مقدار اضافه شده زیرکونیوم مولایت ذوب شده 10 درصد (w) باشد، مقاومت شوک حرارتی خنک‌شده با هوا برابر است. به طور قابل توجهی بهتر از مولایت زیرکونیوم ذوب شده با 5 درصد (وزن) و بدون افزودن.
3 نتیجه گیری
(1) با استفاده از سرباره آلومینیوم کروم، پودر آلومینا و سنگ معدن کم کروم به عنوان مواد خام، اختلاط با نسبت جرمی 12:3:5، ذوب در کوره تخلیه در درجه 2 000-2 200 به مدت 8 ساعت، ذوب شده به دست می آید. مواد آلومینیوم کروم ساختار فشرده است و محتوای ناخالصی های Na2O، Fe2O3، Si O2 و کروم فلزی به طور قابل توجهی کاهش می یابد.
(2) با استفاده از گلوله های آلومینیوم ذوب شده کروم و پودر ریز به عنوان مواد اولیه اصلی، افزودن 10 درصد گلوله های مولایت زیرکونیوم ذوب شده (3 ~ 1 میلی متر)، مقاومت در برابر شوک حرارتی آجرهای کروم زیرکونیوم آماده شده (950 درجه، خنک کننده هوا) به بالا تا 56 برابر، مقاومت در برابر شوک حرارتی خوب.