マグネシアクロムれんがの高温強度に及ぼす微細構造の影響

耐火れんが中の成分の含有量を変えることにより,高温強度と微細構造を研究し,結果は,二次スピネルを制御することにより高温強度を効果的に改善できることを示した。
1 はじめに
マグネシアクロムれんがは耐食性に優れ、高温強度が高く、RHやAODなどの二次精錬設備に広く使用されています。
マグネシアクロムれんがの高温強度向上には、焼結過程で生成する二次スピネルの構造と量が大きく影響することがわかっています。 一般に、この二次スピネルは、SiO2 や CaO を含む液相焼結によって生成・成長すると考えられており、主成分である MgO や Cr2O3 だけでなく、副成分である CaO、SiO2、Al2O3、 Fe2O3。 .
使用する原材料の比率と補助成分の含有量を変更することにより、サンプルを調製し、高温強度と微細構造を研究し、高温強度を改善するための影響因子を検討しました。 報告は以下の通り。
2. 試験サンプル
原料の組成比を1mm以下に変化させたセミリボンドマグネシアクロムれんがを作製し、試験片とした。 サンプルAは基本サンプルです。 サンプル B と C は、溶融マグネシア クロムを減らし、溶融マグネシウムに対する酸化クロムの比率を増やし、主に Al2O3 と Fe2O3 の二次成分を減らします。 サンプル D と E では、溶融マグネシア クロムを減らしてクロム鉱石の割合を増やし、溶融マグネシアの割合を減らしたため、Al2O3 と Fe2O3、SiO2、および Cr2O3 の含有量がわずかに増加しました。
これらの試験片を同じ成形条件で150mm×75mm×50mmに成形し、トンネルキルンで超高温焼成しました。
3. 試験結果
試料Ｂ、Ｃは気孔率が低く嵩密度が高く、圧縮強度は低下する傾向にあるが、高温強度は上昇する。 サンプル D と E では、物理的特性と強度は基本的に一定のままであり、高温強度はクロム鉱石の増加とともに増加します。
SEM像の明るい部分にFeとCrの分布が見られた。 Ａｌの分布は、基本的にＣｒ相、Ｆｅ相の分布と同じであると推測される。 すべてのサンプル不純物では、Al2O3 と Fe2O3 が Cr2O3 と一緒になって Mg(Cr, Al, Fe)2O4 のスピネル相を構成します。 サンプル間の違いは、サンプル A と比較して、サンプル C は Cr 含有量が多く、Fe 含有量が少ないことです。 サンプルＥは、Ｆｅ成分が多く、Ｃｒ成分が少ない。
ＳｉとＣａの分布については、いずれのサンプルにおいても、二次スピネル近傍にＳｉ、Ｃａ、Ｍｇが重なった相が存在した。 点分析結果より、重畳相中のＣａＭｇＳｉＯ４とＭｇ２ＳｉＯ４は重量比８０：２０で存在すると推測される。 サンプル D と E は Ca が少なく、Mg が多く、相の比率は CaMg2SiO4:Mg2SiO4=16:84 でした。 サンプル A と比較すると、Si と Ca が広く分布しています。
4. 分析
酸化クロムを添加した試料Ｂ、Ｃの高温強度は、二次スピネルがＣｒリッチであることによるものと考えられる。 サンプル B、C、Al2O3、Fe2O3 が減少し、二次スピネル中の Cr2O3 の量が増加したと推定されます。 図 2 と図 3 に示すように、MgCr2O4 は CaMgSiO4 に高温で溶解しにくいため、二次スピネルの溶解が抑制され、高温強度を示すと一般的に考えられています。
クロム鉱を添加したサンプルＤ、Ｅでは、ＳｉＯ ２ 量の増加により融点の高い相が析出した。 その結果、高温で生成する液相の量が減少し、二次スピネルの溶解が抑制され、高温強度が維持されると推定される。
5。結論
レンガに補助成分を含むサンプルの高温強度と微細構造は変化した。 試験結果から、二次スピネルが溶解・消失せず、高い高温強度を維持できたと推測されます。
今回の研究結果を基に、キルンの寿命を延ばすために、高温強度を向上させた材料の開発が期待されます。