Sự thiết lập và làm cứng củavật liệu đúc chịu lửa xi măng thấpchủ yếu là do sự đông tụ và liên kết. Vì vậy, vai trò của bột siêu mịn là rất quan trọng, là yếu tố then chốt quyết định và ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của nó. Đồng thời, không thể bỏ qua tác động của phụ gia đến hiệu suất của nó.
Bột siêu mịn NO.01
Bột siêu mịn trong vật liệu đúc có hàm lượng xi măng thấp chủ yếu bao gồm khói silic hoạt tính, bột -Al₂O₃ và bột Cr₂O₃, với hàm lượng (%) lần lượt là 93,2%, lớn hơn 90% và lớn hơn 99%. Sự phân bố kích thước hạt của ba loại bột siêu mịn này được thể hiện trong bảng dưới đây. Bảng cho thấy các hạt nhỏ hơn 1,0 mm chiếm hơn 71%.
Vật liệu đúc chịu lửa có tỷ lệ trộn giống nhau, với hàm lượng CaO khoảng 0,6%. Ba nhóm mẫu đã được chuẩn bị bằng cách thêm hoạt chất SiO₂, -Al₂O₃ ( -bột alumina) và hỗn hợp của cả hai loại bột siêu mịn, tương ứng, với cùng một lượng. Khi nhiệt độ gia nhiệt tăng lên, độ bền của vật đúc với các loại bột siêu mịn khác nhau đều tăng lên.
Người ta cũng quan sát thấy rằng các loại bột siêu mịn khác nhau đóng góp khác nhau vào độ bền của vật đúc. Loại có thể đúc được với lượng bột siêu mịn hỗn hợp SiO₂ hoạt tính và -Al₂O₃ bằng nhau thể hiện độ bền cao nhất, tiếp theo là loại có thể đúc bằng bột siêu mịn SiO₂ hoạt tính, trong khi loại có thể đúc bằng bột siêu mịn alumina có độ bền thấp nhất. Ở nhiệt độ gia nhiệt 1500 độ, độ bền của vật đúc với ba loại bột siêu mịn về cơ bản là tương tự nhau. Điều này có nghĩa là khi chuẩn bị vật liệu đúc chịu lửa có xi măng thấp, bột siêu mịn tổng hợp là tốt nhất và khi sử dụng riêng lẻ, nên ưu tiên bột siêu mịn SiO₂ hoạt tính.
Tuy nhiên, việc tăng lượng bột siêu mịn SiO₂ sẽ làm giảm hàm lượng Al₂O₃ trong vật đúc và tăng thạch anh tự do, tất yếu dẫn đến giảm khả năng chống xỉ của vật đúc. Ví dụ: tỷ lệ trộn của vật liệu chịu lửa đúc được cho máng sắt là: 70% cốt liệu nhôm-cao, 14,2% SiC, 5,8% C, 0,2% chất phân tán, 6,5% nước và 10% bột alumina-cao và bột siêu mịn SiO₂. Các thử nghiệm về khả năng chống xỉ được tiến hành bằng phương pháp nồi nấu kim loại trong môi trường khử. Điều kiện thử nghiệm: độ bazơ xỉ tiêu chuẩn 1.105, nhiệt độ gia nhiệt và thời gian giữ 1500 độ, 4h. Với hàm lượng bột siêu mịn SiO₂ ngày càng tăng, khả năng chống xỉ sẽ đạt được giá trị tối ưu; nghĩa là khả năng chống xỉ tốt nhất đạt được khi hàm lượng bột siêu mịn khoảng 5%.
Với tỷ lệ hỗn hợp đúc và hàm lượng kết hợp giữa bột mịn chịu lửa và bột siêu mịn không đổi, cường độ nén sau khi nung ở 1600 độ cũng tăng theo hàm lượng bột siêu mịn tăng nhưng đạt giá trị tối ưu. Với bột siêu mịn SiO₂ chiếm khoảng 5% và bột siêu mịn Al₂O₃ và Cr₂O₃ chiếm khoảng 7%, độ bền tốt và các đặc tính khác cũng rất tuyệt vời. Xét về loại bột siêu mịn, bột siêu mịn SiO₂ có tác dụng gia cố tốt nhất, tiếp theo là bột siêu mịn Al₂O₃, trong khi bột siêu mịn Cr₂O₃ có tác dụng gia cố kém. Người ta cũng quan sát thấy rằng hiệu quả gia cố của bột siêu mịn SiO₂ cao gấp 2,5 đến 4,4 lần so với hai loại sau.
Phụ gia số 02
Có nhiều loại phụ gia. Ở đây, chúng tôi lấy chất phân tán và chất khử nước-làm ví dụ để minh họa tác động của chúng đến hiệu suất của vật liệu đúc chịu lửa có hàm lượng xi măng thấp.
Khi tỷ lệ trộn của vật đúc không đổi, việc thêm lượng chất phân tán khác nhau có thể làm giảm lượng nước xây dựng cần thiết. Khi lượng nước xây dựng không đổi, cường độ nén khô sẽ đạt giá trị tối ưu khi lượng chất phân tán tăng lên. Nghĩa là, độ bền tốt nhất khi hàm lượng chất phân tán là 0,15% đến 0,2%. Khi không thêm chất khử-nước hoặc liều lượng vượt quá 0,5%, độ bền sẽ giảm hoặc mẫu bị nứt. Điều này là do tính lưu động kém của vật đúc và thiếu mật độ trong thân đúc.
Có nhiều loại chất khử-nước và cần phải lựa chọn phù hợp thông qua thử nghiệm. Sau khi xác định tỷ lệ hỗn hợp của các chất ngưng tụ corundum có hàm lượng xi măng cực thấp, natri polyphosphate, polycyanamide và naphthalene sulfonate được sử dụng làm chất khử nước-và các liều lượng thích hợp đã được sàng lọc để chuẩn bị vật liệu đúc chịu lửa. Vật liệu đúc không có chất khử nước-sẽ gặp phải tình trạng kết tụ tự phát của các loại bột siêu mịn, không thể lấp đầy các lỗ chân lông một cách hiệu quả và có sự phân bố cực kỳ không đồng đều. Một lượng lớn nước bị giữ lại trong các khối hoặc lấp đầy các lỗ rỗng, dẫn đến lượng nước tiêu thụ tăng lên, mật độ khối thấp, độ xốp cao và độ bền thấp sau khi xử lý nhiệt và cũng không thuận lợi cho quá trình thiêu kết. Polyphosphate có tác dụng phân tán và giảm nước- nhất định, ở một mức độ nào đó có thể ngăn chặn sự kết tụ tự phát của bột siêu mịn, cho phép chúng phân bố đầy đủ hơn trong các lỗ chân lông, cải thiện việc sử dụng nước và giảm mức tiêu thụ nước khoảng 17%.
Do đó, mật độ khối tăng lên và độ xốp của vật đúc giảm so với vật đúc không được xử lý, dẫn đến cường độ nén tăng 0,6-1,9 lần sau khi nung và cường độ uốn ở nhiệt độ cao-tăng 1,25 lần. Chất B và C là các chất hữu cơ khử nước-hiệu suất cao-, có tác dụng giảm{13}}nước phân tán đặc biệt đáng kể, đạt được tỷ lệ giảm nước lần lượt là 25% và 28%. So với vật liệu đúc chưa qua xử lý, mật độ khối của chúng tăng khoảng 3,5%, độ xốp giảm 15%, cường độ nén sau khi nung tăng 1{17}}4 lần và cường độ uốn ở nhiệt độ cao{18}}tăng hơn 3,5 lần. Rõ ràng là tác nhân C có hiệu quả hơn tác nhân B. Tóm lại, phải thêm chất khử nước khi chuẩn bị vật liệu đúc chịu nhiệt có hàm lượng xi măng thấp và nên ưu tiên các chất khử nước hữu cơ hiệu quả cao.
Bột nhôm SỐ 03
Trong vật liệu đúc chịu lửa bằng máng sắt, bột nhôm kim loại thường được thêm vào để đẩy nhanh quá trình sấy khô và tăng cường độ đúc. Kích thước hạt và liều lượng của nó có tác động đáng kể đến hiệu suất của vật đúc và cần được lựa chọn phù hợp.
Trong vật liệu đúc xi măng cực thấp Al₂O₃-SiC-C, kích thước hạt của bột nhôm càng nhỏ và nhiệt độ môi trường xung quanh trong quá trình thi công càng cao, phản ứng hóa học càng mạnh, khí sinh ra càng nhiều và nhiệt độ vật liệu càng cao. Điều này có lợi cho việc khử nước của vật đúc, cho phép nướng nhanh; tuy nhiên, phản ứng quá nhanh có thể dễ dàng dẫn đến cài đặt sai, gây bất lợi cho độ bền. Tỷ lệ trộn của vật đúc vẫn giữ nguyên. Kích thước hạt bột nhôm lớn có hại cho độ bền, trong khi kích thước hạt quá nhỏ mang lại một số lợi ích cho cường độ nén trong quá trình sấy, nhưng các độ bền khác lại giảm. Kích thước hạt 88-44mm mang lại độ bền tốt hơn. Lượng bột nhôm được sử dụng phải được xác định dựa trên hiệu suất của vật liệu chịu lửa đúc và điều kiện thi công; nó nên được sử dụng càng ít càng tốt trong khi vẫn đảm bảo thông gió tốt và khô nhanh.
Phụ Gia SỐ 04
Trong vật liệu đúc xi măng cực thấp Al₂O₃-SiC-C siêu{2}}, cần thêm SiC và vật liệu cacbon để cải thiện khả năng chống xỉ và độ ổn định nhiệt của chúng. Các thí nghiệm và cách sử dụng đã chứng minh rằng cấp độ và liều lượng của vật liệu SiC và cacbon có tác động đáng kể đến hiệu suất của vật đúc và cần được lựa chọn hợp lý. Hơn nữa, cấp độ và liều lượng khác nhau tùy thuộc vào quy mô của lò cao và vị trí ứng dụng. Nhìn chung, vật liệu cacbon và-SiC chất lượng cao được sử dụng trong máng sắt chính hoặc máng xỉ của lò cao cỡ lớn và{7}}trung bình, trong khi vật liệu cacbon và-SiC cấp thấp hơn được sử dụng trong lò cao vừa và nhỏ; liều lượng SiC thường là 5% đến 35%. Vật liệu carbon chủ yếu bao gồm hắc ín, than chì vảy, bột điện cực và than chì đất, với liều lượng từ 2% đến 6%.
Trong vật liệu đúc chịu lửa qua máng sắt, SiC và vật liệu cacbon thường được thêm vào ở dạng bột mịn, trong đó SiC siêu mịn được ưa chuộng hơn. Vì vật liệu này có chứa SiC và vật liệu cacbon nên khả năng chống oxy hóa của nó bị giảm. Quá trình oxy hóa carbon để lại nhiều vi lỗ hơn, cho phép sắt hoặc xỉ nóng chảy liên tục xâm nhập vào bên trong, tạo thành lớp khử cacbon và dẫn đến hư hỏng lớp lót. Thêm bột nhôm kim loại có thể cải thiện khả năng chống oxy hóa của vật đúc. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng việc sử dụng kết hợp bột silicon kim loại, tức là bột Al và bột Si, mang lại khả năng chống oxy hóa tốt hơn và cải thiện độ bền của vật đúc. Điều này là do phản ứng của silicon kim loại và nhôm với carbon ở nhiệt độ cao để tạo thành SiC và Al₄C₃ dẫn đến bề mặt và cấu trúc vi mô dày đặc hơn.
Trong vật liệu đúc chịu lửa xi măng thấp Al₂O₃-SiO₂, việc bổ sung 2%–8% bột mịn kyanite ở nhiệt độ cao 1200–1400 độ sẽ thúc đẩy sự hình thành mullite, do đó làm tăng độ bền của nó. Điều này có nghĩa là kyanite không chỉ hoạt động như một tác nhân giãn nở mà còn là tác nhân khoáng hóa.
