Trong số các vật liệu đúc chịu lửa nhôm-silic, vật liệu đúc chịu lửa có hàm lượng Al₂O₃ lớn hơn 90 phần trăm thuộc về vật liệu đúc chịu lửa corundum.
Nguyên tắc thiết kế của corundum castable
Sự kết hợp nguyên liệu thô của nó có nhiều dạng, chẳng hạn như
(1) Sử dụng corundum trắng làm cốt liệu và bột
(2) Sử dụng alumina platy và alumina đậm đặc (thiêu kết) làm cốt liệu, và sử dụng alumina đậm đặc (thiêu kết) làm bột;
(3) Corundum trắng phụ/corundum nâu được sử dụng làm cốt liệu, và alumina đậm đặc (thiêu kết) được sử dụng làm bột;
(4) Sử dụng clinker corundum trắng và super bauxite làm cốt liệu, và corundum trắng làm bột.
Để cải thiện tính chất ma trận của nó, bột corundum trắng hoặc bột alumina hình tấm thường được sử dụng làm thành phần bột của nó. Theo yêu cầu của hiệu suất mục tiêu, hệ số phân bố hạt (giá trị q) được chọn hợp lý làm tỷ lệ hạt phù hợp của công thức. Kết hợp với các chất độn hoạt tính trong hệ thống, bột SiO₂ (thường gọi là silica fume, viết tắt là uf-SiO2) hay bột -Al₂O₃ hoạt tính (viết tắt là uf-Al₂O₃) thường được sử dụng. Theo yêu cầu của ứng dụng, nó thường có thể được pha chế bằng xi măng (LCC và ULCC) hoặc không có xi măng (NCC). Loại thứ nhất sử dụng xi măng hoặc xi măng và bột siêu mịn hoạt tính làm chất liên kết, trong khi loại thứ hai sử dụng bột siêu mịn hoạt tính làm chất liên kết. Đồng thời, chất hoạt động bề mặt hiệu quả cao (chất phân tán và giảm nước hiệu quả cao) được thêm vào để phân tán chất liên kết và chất độn hoạt tính, đồng thời giảm lượng nước tiêu thụ.
Nói chung, tổng lượng (phần khối lượng) của bột cộng với chất độn hoạt tính (bột siêu mịn) là từ 30 phần trăm đến 34 phần trăm . Khi vật liệu khác nhau, lượng chất độn hoạt tính sẽ khác nhau, nhưng lượng chất độn hoạt tính tối ưu là từ 4 phần trăm ~ 10 phần trăm. Ngoài ra, cần bổ sung các chất hoạt động bề mặt hiệu quả cao (chất phân tán và giảm nước hiệu quả cao) để phân tán chất liên kết và chất độn hoạt tính, để vữa có tính lưu động tốt và hiệu quả thi công tốt hơn.
Trong vật liệu đúc chịu lửa corundum, lượng chất kết dính, chất độn hoạt tính và chất phụ gia là rất nhỏ, nhưng chúng đều là ba thành phần bổ sung rất quan trọng và không thể thiếu. Sự lựa chọn của mỗi thành phần đã trở thành một yếu tố quan trọng trong việc kiểm soát các đặc tính lưu biến. Điều này có thể đạt được bằng cách tối ưu hóa các chất phụ gia (chất phân tán hiệu quả cao và chất giảm nước). Ví dụ, có thể thêm nhiều chất phụ gia (phụ gia tổng hợp), mỗi chất có một chức năng khác nhau để thay đổi tính chất lưu biến của vật liệu đúc chịu lửa corundum.
Quá trình sấy khô của nó
Sự tăng nhiệt độ trong quá trình sấy khô là một quá trình rất quan trọng và cần được vận hành cẩn thận. Trong giai đoạn đầu của quá trình làm khô, f-H₂O chủ yếu được thải ra từ các lỗ chân lông. Khi nhiệt độ tiếp tục tăng, hydrat sẽ trải qua một loạt quá trình khử nước và thay đổi vi cấu trúc của pha liên kết. Lấy vật liệu chịu lửa corundum xi măng thấp làm ví dụ để minh họa quá trình khử nước và sự thay đổi cấu trúc vi mô của pha liên kết trong toàn bộ quá trình gia nhiệt và sấy khô: ①Khi nhiệt độ nằm trong khoảng từ nhiệt độ phòng đến 100 độ, các sản phẩm hydrat hóa xi măng dần dần biến thành pha AH₃ Và C₃AH₆ ổn định, và phóng điện f-H2O; ②giữa 100~300 độ /350 độ , các pha AH₃ và C₃AH6 dần dần phân hủy thành một số sản phẩm khan vô định hình, đồng thời thải ra f-H₂O(g); ③trên 800~ Khi nhiệt độ trên 900 độ, các sản phẩm phân hủy của các sản phẩm thủy hóa xi măng tiếp tục phản ứng với các pha khoáng nhất định của ma trận, và cuối cùng tạo thành pha liên kết gốm. Trong toàn bộ quá trình, độ bền của vật liệu không ngừng tăng lên, để có được vật thể đúc chịu lửa lý tưởng.
Vật liệu chịu lửa corundum có chứa xi măng
Các sản phẩm chính của vật liệu chịu lửa Al₂O₃-CA₆ là vật liệu đúc chịu lửa corundum kết dính xi măng và vật liệu đúc chịu lửa corundum kết dính xi măng thấp. Hai loại này là hệ thống liên kết phổ biến dựa trên xi măng canxi aluminat, được đông kết bằng cách thủy hóa ở nhiệt độ môi trường. . CAC thực sự bao gồm các aluminat (CA, CA₂, v.v.) với hàm lượng Al₂O₃ cao.
Trong CAC tiêu chuẩn, nghĩa là khi thành phần cân bằng hóa học đáp ứng CA₂, phản ứng tương ứng là:
CA cộng với Al₂O₃→CA₂
Vật liệu đúc chịu lửa corundum (CC/LCC) có chứa CAC sẽ được chuyển đổi thành -Al₂O₃ và CA₆ thông qua quá trình xử lý nhiệt độ cao hoặc trong quá trình sử dụng ở nhiệt độ cao. Ở 1500 độ, toàn bộ thành phần CaO có trong CAC sẽ chuyển hóa thành CA6.
Thông qua các thí nghiệm, có thể thấy rằng vật liệu chịu lửa Al₂O₃-CA₆ có thể đúc được với vi hạt silica được thêm vào ma trận sẽ bắt đầu tạo ra pha lỏng khi nhiệt độ đạt đến 1345 độ và pha ổn định của nó là mullite-anorthite-cristobalite. Khi vật liệu được sử dụng trong một thời gian dài ở điều kiện cao hơn 1350 độ, cần phải xem xét tình trạng của pha ổn định. Cần lưu ý ở đây rằng vật liệu chịu lửa Al₂O₃-CA6 có thể đúc bằng bột micro-silica được thêm vào ma trận có ưu điểm là tạo ra pha lỏng ở nhiệt độ thấp hơn, điều này có thể làm cho quá trình sản xuất vật liệu có hiệu ứng phủ và có thể làm giảm hiệu quả sự xâm nhập của phương tiện. Cải thiện tính chất đàn hồi của các sản phẩm nhôm cao.
Sự kết hợp giữa CA6 và Al₂O₃ thiêu kết hoặc Al₂O₃ dạng tấm tốt hơn so với sự kết hợp giữa nó và corundum nung chảy, cho thấy rằng bề mặt của tổng hợp Al₂O₃ thiêu kết có hoạt tính cao hơn bề mặt của corundum nung chảy. Đồng thời, kết quả thí nghiệm cũng cho thấy vật liệu chịu lửa đúc bằng Al₂O₃ thiêu kết hoặc Al₂O₃ dạng tấm làm nguyên liệu chính có độ bền cơ học ở nhiệt độ phòng cao hơn, độ bền uốn ở nhiệt độ cao và khả năng chống sốc nhiệt so với vật liệu chịu lửa đúc bằng corundum nung chảy làm vật liệu nguyên liệu chính.
