実験手順
板状コランダム、溶融コランダム、焼結アルミニウム-マグネシウムスピネル、溶融マグネシア、-Al2O3微粉末、シリカ微粉末、純アルミン酸カルシウムセメントなどを使用。110度で乾燥、1000度×3h、1500度×3hで焼成。
GBに従って異なる温度で処理した後のサンプルの見かけの空隙率、かさ密度、圧縮強度、曲げ強度、線形変化率、および14 0 0度×1時間の熱曲げ強度を決定します。 荷重下でサンプルの線形変化率をテストします。圧力は 0.196 MPa、加熱速度は 10 度 /分、最高温度は 1500 度、温度は 3 時間保持されます。 スラグ耐性実験はるつぼ法を採用し、転炉の最終スラグ（ｗＣａＯ３６．８４％、ｗＳｉＯ２１４．７７％、ｗＡｌ２Ｏ３２８．１７％、ｗＦｅＯ７．９５％、ｗＭｎＯ４．５８％）１５０ｇをるつぼに入れて、 MoSi2 棒状電気炉で 1650 度×3 時間処理した後、るつぼの中心面に沿って切断し、スラグによるるつぼの腐食と浸透深さを測定しました。 化学分析、光学顕微鏡、X 線回折、スラグ腐食後のサンプルは、電子プローブによって分析されます。
結果と分析
3.1 高純度アルミマグネシウムキャスタブルの特性と主な影響因子
アルミ・マグネシウムキャスタブルをベースに高純度アルミマグネシウムキャスタブルを開発。 その目的は、アルミニウム キャスタブルの耐食性と高温性能を向上させ、透過抵抗と熱衝撃安定性を向上させることです。 そのバッチング ポイントは、MgO-Al2O3 二元状態図のアルミニウム側にあります。
キャスタブル Al2O3 の主成分は MgO と反応して高温でスピネルを形成し、約 7% の体積膨張を伴います。 この膨張応力によるスポーリング損傷を抑制するために、溶融マグネシアとマグネシア-アルミナ スピネルという 2 つの異なる原材料が材料の耐スラグ性に及ぼす影響を実験的に調べました。 この結果は、一定量のマグネシアを添加すると、キャスタブルが少量の液相で潤滑され、特に使用時に、溶鋼の静水圧を受け、反応焼結が進行し、スピネル膨張の緩い体は、より緻密になるように促進されます。 マグネシアは、キャスタブルを高温で微膨張させ、完全性を維持し、腐食損失を減らすのにも役立ちます。 しかし、マグネシアの臨界粒径が粗大化するほど、また4C以上添加するほど、膨張が大きくなり、組織の劣化、スラグ浸透の深化、腐食減量が増加する傾向にある。
溶融マグネシアの代わりに合成前のスピネルを導入すると、理論上のスピネル含有量が多いほどキャスタブルの耐食性が向上し、スピネル含有量が 10 ～ 30 パーセントの場合にスラグ浸透深さが最小になると研究では考えられています。スピネルの含有量は 10 ～ 30% です。 含有量が50％を超えると、スピネル含有量の増加とともに増加傾向を示します。 微粉が均一に分布したスピネルの粒径は、スラグの浸透による構造的スポーリングをブロックするのに最も効果的です。 この研究では、スピネル成分がスピネルクリンカー自体とコランダムを混合したキャスタブルの耐スラグ性に決定的な役割を果たしており、スピネル中の MgO は 3% から 5% が理想的であることがわかりました。 シリカ微粉末はまた、スピネル膨張応力の形成を抑制するのに有効である。 研究によると、低温では、シリコン微粉末と MgO 粉末が MSH 物質を形成し、ペリクレースの水和を防ぎ、キャスタブルの流動性を改善し、キャスタブルの密度を高めることができます。 高温膨張応力を吸収するが、シリコン微粉末の添加量が増加し、高温での液相形成が増加し、耐高温クリープ性が低下する。 図 2 に示すように、この材料は、溶鋼圧力下で過焼結および割れやすい傾向があります。 増加し、クラックが拡大し、スポーリングが深化します。 一般的には、セメントとシリカフュームの複合バインダーが使用されます。
高アルミナセメント水和物を適量脱水することでCA系の高活性物質となり、添加したAl2O3粉末と約1000度から化学反応しやすくなります。
結論として、Al-スピネル キャスタブルと Al-Mg キャスタブルの両方が、優れた微細構造の均一性、高温クリープ抵抗、熱衝撃安定性、およびスラグ浸食と浸透に対する抵抗を備えています。 2つの主な違いは、前者が合成前のスピネルを導入することです。これは、異なる温度で焼成した後の強度が低く、高温曲げ強度が高く、体積安定性が高く、線形変化率が小さいことです。 後者は高温で使用すると反応してスピネルを形成し、高温で燃焼した後に高い強度を持ち、高温での耐クリープ性が強く、コンパクトで線形変化率が大きい。
3.2 高純度アルミマグネシウムキャスタブルの損傷
アルミニウム スピネル キャスタブルとアルミニウム マグネシウム キャスタブルは、高温では本質的に同じシステムであり、主な結晶相はコランダムとアルミニウムが豊富なスピネルです。 キャスタブルの耐スラグ性に影響を与える要因は、鋼種、スラグ組成、製錬条件など非常に複雑ですが、主にキャスタブルの鉱物組成と微細構造によって制御されます。 アルミニウムが豊富なスピネル捕捉スラグの FeO と MnO は、最初に陽イオン孔を占有し、MgO の一部を置換して、Mg0.70Mn の典型的な組成を持つ複合スピネル固溶体を形成します。 0.08Fe0.21Al2.00O4. 電子プローブ分析によると、同じ領域で微細な粒子のスピネル中の Fe と Mn の固溶度はほぼ同じですが、より大きなスピネル粒子の端にある Fe と Mn 元素の含有量は、中のそれよりもはるかに高くなっています。粒子の内部。 分析はまた、スピネルの格子定数が作業面の側面から内側に向かって徐々に減少することを示しており、これは各層の Fe2O3 含有量の変化と一致しています。 元層のスピネルに近い強度です。
コランダムは、スラグ中のCaOを吸収してアルミン酸カルシウム鉱物を形成し、固化します。 光学顕微鏡観察は、サンプルの透過層のコランダム粒子の端に板状のアルミン酸カルシウム反応円があり、マトリックスに多数の針状の CA6 鉱物があることを示しています。 SiO2がCA6を促進 結晶が成長すると、気孔が細かくなり、より緻密なバリア層が形成され、残留スラグはSiO2に富み、粘稠になり浸透しにくくなります。
アルミニウム スピネル キャスタブルとは異なり、アルミニウム マグネシウム キャスタブルは高温でより多くの液相を形成しますが、MgO と Al2O3 の反応によって新たに形成されたスピネルは、微細な粒子、多くの欠陥、小さな格子定数を持っています。 スピネルはより細かく分割され、これにより Al2O3 のスピネルへの固溶が促進され、格子欠陥の濃度がより高いアルミニウムに富んだスピネルが形成され、キャスタブルもより高密度になります。 したがって、耐スラグ性、特に耐スラグ浸透性が優れています。 顕微鏡観察は、サンプルの変質層の複合スピネル粒子が完全に発達し、自形であり、粒子サイズが約 15-40 mm であり、いくつかは最大 120 mm であることを示しています。 スピネル中の FeO と MnO の固溶度が大幅に増加します。 組成 Mg0.68Mn0.17Fe0.47Al1.79O4。
結論は
(1) 安定した性能の高純度アルミニウム・マグネシウムキャスタブルを得るためには、スピネル、マグネシア、シリカ微粉末、セメントの配合量を適切に選択し、理想的な組織を制御することが不可欠です。
(2) 開発された高純度 Al-Mg キャスタブルはさまざまな特性を持っていますが、それらはすべて良好な微細構造の均一性、高温クリープ抵抗、熱衝撃安定性、およびスラグ侵食および浸透抵抗を備えています。
(3) 高純度アルミマグネシウムキャスタブルのアンチスラグメカニズム：スピネルがスラグ中の FeO と MnO を捕捉して陽イオン孔を占有し、MgO を置換して複合スピネルを形成し、コランダムが CaO を吸収して CA2、CA6 を生成し、SiO6 が CA6 結晶を促進します。粒子が成長してより緻密なバリア層を形成し、残留スラグは SiO2 が豊富で厚くなるため、スラグの浸透と侵食に対する耐性が向上します。 MgO と Al2O3 の反応により、アルミニウム マグネシウム キャスタブルに新たに形成されたスピネルには、細かい粒子と多くの欠陥があります。 したがって、アルミニウム スピネルの耐スラグ性は、アルミニウム スピネル キャスタブルよりも強力です。
