I. Zásady prípravy nízkocementových žiarobetónov
Príprava znízkocementové žiaruvzdorné liatinyby mala považovať za hlavné ciele „zníženie obsahu cementu, optimalizáciu mikroštruktúry a zlepšenie{0}}vysokoteplotného výkonu“ a striktne dodržiavať nasledujúce štyri princípy, aby sa zaistila funkčnosť aj stabilita prevádzky:
1. Princíp optimalizácie triedenia častíc
Zrnitosť častíc je základom pre stanovenie objemovej hmotnosti, pórovitosti a pevnosti liateho materiálu. Musí sa riadiť „teóriou najbližšieho balenia“ a zvyčajne má troj{1}}úrovňový alebo štvorúrovňový{2}} dizajn hodnotenia:
1) Hrubé kamenivo (5-15 mm): predstavuje 30 % – 45 %, hrá hlavne podpornú úlohu kostry a suroviny s dobrou chemickou stabilitou a nízkym koeficientom tepelnej rozťažnosti (ako je bauxit s vysokým obsahom oxidu hlinitého, korund) sa musia vyberať, aby sa predišlo praskaniu štruktúry v dôsledku zmien objemu pri vysokých teplotách;
2) Stredné kamenivo (1-5 mm): tvorí 20 %-30 %, vypĺňa medzery medzi hrubými kamenivami, zlepšuje tekutosť materiálu a musí zodpovedať zloženiu hrubých kamenív, aby sa znížili reakcie na rozhraní;
3) Jemný prášok (0,074-1 mm): predstavuje 15%-25%, ďalej vypĺňa medzery medzi agregátmi a zlepšuje hustotu. Veľkosť častíc jemného prášku je potrebné kontrolovať v rozumnom rozsahu. Príliš hrubý prášok ľahko povedie k voľnému stohovaniu, zatiaľ čo príliš jemný prášok zvýši potrebu vody;
4) Mikro prášok (<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. Princíp presnej kontroly dávkovania cementu
Dávka cementu (hlavne hlinitanového cementu) nízkocementových žiaruvzdorných žiaruvzdorných žiaruvzdorných materiálov je zvyčajne menšia alebo rovná 8 % (hmotnostný podiel). Je potrebné nájsť rovnováhu medzi „znížením dávky“ a „zabezpečením konštrukcie a počiatočnej pevnosti“:
(1) Minimálne účinné dávkovanie: Stanovte dávku cementu podľa účelu odlievacej hmoty (napr. . 5%-7 % pre vysokoteplotné-výmurovky pecí, 7 %-8 % pre nízkoteplotné-potrubia), pričom sa vyhnite nadmernému dávkovaniu, ktoré bude mať za následok tvorbu nízkotavných teplôt (napr. C2CA, vápenaté alumináty) pri vysokých teplotách žiaruvzdornosť;
(2) Synergia s mikropráškom: Puzolánovou reakciou kremičitého úletu a mikroprášku oxidu hlinitého sa spájajú s produktmi hydratácie cementu (napr. CAH10, C2AH8) za vzniku stabilného C-A{7}}S-H gélu alebo stĺpcových kryštálov CA6, ktoré kompenzujú stratu pevnosti spôsobenú znížením dávkovania cementu.
3. Princíp rovnováhy medzi potrebou vody a tekutosťou
Potreba vody priamo ovplyvňuje hustotu, pórovitosť a spracovateľnosť liateho materiálu a je potrebné ju kontrolovať v rámci najnižšieho rozumného rozsahu (zvyčajne 5 % – 8 %):
(1) Znížte spotrebu vody: Pridaním vysoko účinných činidiel na redukciu vody (ako sú polykarboxylové kyseliny a naftalénové série) sa zníži príťažlivosť medzi časticami, pri nízkom obsahu vody sa dosiahne vysoká tekutosť a zabráni sa tvorbe priechodných pórov po nadmernom odparovaní vody.
(2) Prispôsobenie tekutosti: Upravte tekutosť podľa konštrukčnej metódy (ako je čerpanie a vibrácie). Rozťažnosť čerpaných materiálov musí byť väčšia alebo rovná 250 mm a expanzia vibrovaných materiálov musí byť väčšia alebo rovná 200 mm. Zároveň sa vyhnite nadmernému toku, ktorý spôsobuje stratifikáciu kameniva.
4. Princípy riadenia stability hlasitosti
Nízkocementové žiaruvzdorné žiaruvzdorné materiály sú náchylné na objemové zmeny počas ohrevu v dôsledku fázovej zmeny a rozkladu produktov hydratácie. Vyžaduje si to výber surovín a kontrolu aditív:
(1) Kompenzácia expanzie suroviny: Pridajte primerané množstvo expanzného činidla (ako je kyanit a silimanit, ktoré sa pri vysokej teplote premenia na mullit a expandujú o 10 % - 15 %), aby ste kompenzovali zmršťovanie spôsobené rozkladom produktov hydratácie cementu (ako je CAH10, ktorý sa rozkladá na C2AH8 pri 100-200 stupňoch zmrštenia, zmenšenie objemu o 100 stupňov).
(2) Optimalizácia mikroštruktúry: Prostredníctvom plnenia mikropráškom a smerového rastu kryštálov (ako je prelínanie stĺpcových kryštálov CA6) sa voľná štruktúra počas zahrievania znižuje a zlepšuje sa objemová stabilita. Zvyčajne sa vyžaduje, aby sa lineárna rýchlosť zmeny po vypálení pri 1100 stupňoch regulovala v rozmedzí ±0,5 %.
2. Kľúčové suroviny ovplyvňujúce úžitkové vlastnosti nízkocementových liatych výrobkov
Výkonnosť nízkocementových odliatkov (žiaruvzdornosť, pevnosť, stabilita voči teplotným šokom a odolnosť proti korózii) je určená chemickým zložením, minerálnou štruktúrou a distribúciou veľkosti častíc surovín. Základné suroviny možno rozdeliť do piatich kategórií:
1. Žiaruvzdorné kamenivo: určuje pevnosť žiaruvzdorného základu a skeletu liatu.
Žiaruvzdorné kamenivo predstavuje 60 %-75 % a tvorí „kostru“ liateho materiálu. Jeho výkon priamo určuje žiaruvzdornosť a vysokoteplotnú únosnosť liateho materiálu:
(1) Kamenivo s vysokým-oxidom hlinitým (Al₂O₃ Viac alebo rovný 70 %) Zloženie a výkon: Hlavnými komponentmi sú korund a mullit, žiaruvzdornosť väčšia alebo rovná 1770 stupňom, pevnosť v tlaku pri izbovej teplote väčšia alebo rovná 100 MPa, pevnosť v tlaku pri vysokej teplote (1400 MPa) väčšia alebo rovná 1400 MPa Použiteľné scenáre: Výstelky stredno- a vysokoteplotných pecí (ako je vypaľovacia zóna cementovej rotačnej pece, metalurgická vykurovacia pec), je potrebné vyhnúť sa nadmerným nečistotám (ako Fe₂O₃, TiO₂), aby sa zabránilo tvorbe fáz s nízkou teplotou topenia (ako je FeO·Al₂O₃, bod topenia 125);
(2) Korundové kamenivo (Al₂O₃ Väčšie alebo rovné 90 %): Zloženie a výkon: Hlavne -korund, hustá štruktúra, žiaruvzdornosť Väčšia alebo rovná 1850 stupňom, odolnosť proti korózii (ako je odolnosť voči roztavenej oceli a troskovej korózii) je lepšia ako vysoká-alumina; Použiteľné scenáre: Prostredie s ultra{5}}vysokou teplotou (ako je železný žľab oceľovej vysokej pece a pece na tavenie neželezných kovov-), je potrebné kontrolovať distribúciu veľkosti častíc kameniva, aby sa zabránilo nadmernému hrubému kamenivu, ktoré by spôsobilo zníženie stability tepelného šoku.
2. Žiaruvzdorný mikroprášok: Základný mikroprášok na dosiahnutie „nízkeho obsahu cementu“ a výkonu
zlepšenie predstavuje 5 % až 15 %, čo je kľúčom k odlíšeniu žiaruvzdorných žiaruvzdorných žiaruvzdorných materiálov s nízkym obsahom cementu od bežných žiaruvzdorných materiálov. Zahŕňa najmä:
(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%) zvýši dopyt po vode a je potrebné ho použiť s redukciou vody;
(2) Kremičitý úlet (SiO₂ Viac alebo rovný 90 %, D50=0.1-0.5μm): Mechanizmus účinku: Má vysokú pucolánovú aktivitu a reaguje s Ca(OH)₂ produkovaným hydratáciou cementu za vzniku C-S-H gélu, ktorý zlepšuje počiatočnú pevnosť. Jeho sférické častice môžu znížiť vnútorné trenie v materiáli a zlepšiť tekutosť. Preventívne opatrenia: Množstvo použitého oxidu kremičitého musí byť kontrolované (zvyčajne 3 %-8 %). Nadmerné používanie spôsobí, že z odlievacieho materiálu sa vytvorí veľké množstvo skla s nízkou teplotou topenia{12} (ako je sklo CaO{13}}SiO₂-Al₂O₃ s bodom topenia<1400°C) at high temperatures, reducing corrosion resistance.
3. Spojivo: Kľúč k zabezpečeniu spracovateľnosti a rozvoja sily.
Spojivom nízkocementových odliatkov je najmä hlinitanový cement doplnený o chemické spojenie jemného prášku. Jeho výkon ovplyvňuje čas tuhnutia a pevnosť liatiny:
(1) Hlinitanový cement (CA-50, CA-70): Zloženie a vlastnosti: CA-50 obsahuje 50%-60% CA (monokalciumhlinitan), má mierny čas tuhnutia (počiatočné tuhnutie väčšie alebo rovné 45 min, konečné tuhnutie menšie alebo rovné 10 h) a vysokú počiatočnú pevnosť (1d rovná pevnosť v tlaku a väčšia ako 20MP); CA-70 obsahuje viac alebo rovných 70 % CA, má vyššiu počiatočnú pevnosť, ale rýchlejšie tuhne a je potrebné ho použiť s retardérom; Vplyv na vlastnosti: Obsah CaO v cemente priamo ovplyvňuje žiaruvzdornosť. Pri každom zvýšení CaO o 1 % sa žiaruvzdornosť zníži asi o 15-20 stupňov. Preto by sa mal zvoliť cement s nízkym obsahom CaO (CA-70 CaO menej alebo rovný 22 %);
(2) Spomaľovače/urýchľovače tuhnutia: Spomaľovače tuhnutia (ako je kyselina citrónová a kyselina vínna, pridané v množstve 0,05 %-0,2 %) predlžujú čas tuhnutia a sú vhodné na prepravu na dlhé -diaľky alebo veľké-objemové liatie. Urýchľovače tuhnutia (ako Li₂CO3 a CaCl₂, pridané v množstve 0,01 % - 0,05 %) skracujú čas tuhnutia a sú vhodné pre nízkoteplotné stavebné prostredie (ako je zimná výstavba). Treba sa však vyhnúť nadmernému používaniu, pretože môže znížiť pevnosť.
4. Znižovač vody: Základná prísada na vyrovnávanie potreby vody a tekutosti
Reduktor vody je kľúčom k dosiahnutiu „nízkej vody a vysokého prietoku“ v žiaruvzdorných žiaruvzdorných materiáloch s nízkym obsahom cementu. Pridané množstvo je zvyčajne 0,1 % - 0,5 %:
(1) Polykarboxylová kyselina na redukciu vody: Výhody: Vysoká miera redukcie vody (až 30%-40%), dobrá retencia zosuvu (strata expanzie do 1 hodiny menšia alebo rovná 20 mm), dobrá kompatibilita s hlinitanovým cementom a nespôsobí nadmerné spomalenie; Vplyv na výkon: Môže znížiť potrebu vody o 2-3 percentuálne body, zvýšiť pevnosť v tlaku odlievaného materiálu po vypálení pri 1100 stupňoch o 15%-20% a znížiť zdanlivú pórovitosť o 3-5 percentuálnych bodov;
(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 %) spôsobí delamináciu alebo stratu pevnosti odliatku.
5. Funkčné prísady: regulácia objemovej stability a špeciálnych vlastností
(1) Expanzné činidlo (kyanit, silimanit): Funkcia: pri vysokej teplote (1100-1400 stupňov) sa mení na mullit, expanduje o 10%-15%, kompenzuje zmršťovanie liatu a zabraňuje praskaniu; dávkovanie: zvyčajne 3%-5%, nadmerné dávkovanie povedie k nadmernej objemovej expanzii a vytvorí vnútorné napätie;
(2) Prostriedok proti výbuchu (kovový hliníkový prášok, pridané množstvo 0,1 %-0,3 %): - Funkcia: počas procesu zahrievania (200-600 stupňov) pomaly oxiduje za vzniku Al₂O₃, uvoľňuje malé množstvo plynu, vypúšťa voľnú vodu do vnútrajška vďaka nízkej cementovej žiaruvzdornej konštrukcii, aby sa zabránilo rýchlemu odparovaniu odliatkov vody a odliatku teplota;
(3) Stabilizátor tepelného šoku (karbid kremíka, nitrid kremíka, pridané množstvo 5 %-10 %): Funkcia: Využite charakteristiky nízkej rozťažnosti karbidu kremíka (koeficient tepelnej rozťažnosti 4,5×10⁻⁶/stupeň) a nitridu kremíka (tepelná rozťažnosť a koeficient tepelného namáhania/koeficient tepelnej rozťažnosti 3,2×1 na 0) zlepšiť stabilitu tepelných šokov (zvyčajne sa počet vodou chladených tepelných šokov môže zvýšiť z 10-krát na viac ako 20-krát).
