Stvrdnjavanje i stvrdnjavanjeniskocementni vatrostalni livnicije uglavnom zbog koagulacije i vezivanja. Stoga je uloga ultrafinog praha ključna, budući da je ključni faktor koji određuje i utiče na njegov učinak. Istovremeno, ne može se zanemariti uticaj dodataka na njegove performanse.
NO.01 Ultrafini prah
Ultrafini praškovi u niskocementnim livnicama uglavnom uključuju aktivnu silicijsku dimu, -Al₂O₃ prah i Cr₂O₃ prah, sa sadržajem (%) od 93,2%, više od 90%, odnosno više od 99%. Raspodjela veličine čestica ova tri tipa ultrafinog praha prikazana je u donjoj tabeli. Tabela pokazuje da čestice manje od 1,0 mm čine više od 71%.
Vatrostalni materijali imaju isti udio mješavine, sa sadržajem CaO od približno 0,6%. Pripremljene su tri grupe uzoraka dodavanjem aktivnog SiO₂, -Al₂O₃ (-aluminijevog praha) i kompozita oba ultrafina praha, respektivno, u istoj količini. Kako se temperatura zagrijavanja povećava, tako se povećava i čvrstoća lijevanog materijala s različitim ultrafinim prahovima.
Također je uočeno da različiti ultrafini prahovi različito doprinose čvrstoći odljevaka. Najveću čvrstoću pokazuje lijevak s jednakom količinom aktivnog SiO₂ i -Al2O₃ kompozitnog ultrafinog praha, zatim lijevak s aktivnim SiO₂ ultrafinim prahom, dok lijevak s ultrafinim prahom glinice ima najnižu čvrstoću. Na temperaturi zagrevanja od 1500 stepeni, čvrstoća livenog materijala sa tri tipa ultrafinog praha je u osnovi slična. To znači da su pri pripremi niskocementnih vatrostalnih materijala najbolji kompozitni ultrafini prahovi, a kada se koriste sami, treba dati prednost aktivnom SiO₂ ultrafinom prahu.
Međutim, povećanje količine SiO₂ ultra finog praha će smanjiti sadržaj Al₂O₃ u livenom materijalu i povećati slobodni kvarc, što neizbježno dovodi do smanjenja otpornosti na zguru liva. Na primjer, udio mješavine lijevanog vatrostalnog materijala za željezna korita je: 70% visokog-agregata aluminijevog oksida, 14,2% SiC, 5,8% C, 0,2% disperzanta, 6,5% vode i 10% visokog-aluminijskog praha i SiO₂ kombinovanog ultrafinskog praha. Ispitivanja otpornosti na trosku provedena su metodom lončića u redukcijskoj atmosferi. Uslovi ispitivanja: standardna bazičnost šljake 1.105, temperatura zagrevanja i vreme držanja 1500 stepeni, 4h. Sa povećanjem sadržaja ultrafinog praha SiO₂, postoji optimalna vrijednost za otpornost na trosku; odnosno najbolja otpornost na šljaku postiže se kada je sadržaj ultrafinog praha oko 5%.
Uz proporciju mješavine za livenje i kombinovani sadržaj vatrostalnog finog praha i ultrafinog praha koji ostaje konstantan, tlačna čvrstoća nakon pečenja na 1600 stepeni također se povećava s povećanjem sadržaja ultrafinog praha, ali postoji optimalna vrijednost. Sa SiO₂ ultrafinim prahom koji čini oko 5%, i Al₂O₃ i Cr₂O₃ ultrafinim prahom koji čini oko 7%, čvrstoća je dobra, a druga svojstva su takođe odlična. Što se tiče tipa ultrafinog praha, SiO₂ ultrafini prah ima najbolji efekat pojačavanja, a slijedi ga Al₂O₃ ultrafini prah, dok Cr₂O₃ ultrafini prah ima slab učinak ojačavanja. Također je uočeno da je pojačavajući učinak SiO₂ ultrafinog praha 2,5 do 4,4 puta veći od posljednja dva tipa.
NO.02 Dodaci
Postoji mnogo vrsta dodataka. Ovdje uzimamo disperzante i{1}}agense za redukciju vode kao primjere kako bismo ilustrirali njihov utjecaj na performanse niskocementnih vatrostalnih livenih materijala.
Kada je udio mješavine lijevanog materijala konstantan, dodavanje različitih količina disperzanta može smanjiti količinu potrebne vode za izgradnju. Kada je količina građevinske vode konstantna, postoji optimalna vrijednost osušene tlačne čvrstoće kako se količina disperzanta povećava. Odnosno, jačina je najbolja kada je sadržaj disperzanta 0,15% do 0,2%. Kada se ne doda -sredstvo za redukciju vode ili kada doza prelazi 0,5%, jačina se pogoršava ili uzorak puca. To je zbog slabe fluidnosti livenog materijala i nedostatka gustine u oblikovanom tijelu.
Postoji mnogo vrsta{0}}redukcija vode, a odgovarajući odabir treba izvršiti testiranjem. Nakon određivanja udjela mješavine ultra-niskog cementnog korunda, natrijum polifosfat, policianamidni kondenzati i naftalen sulfonatni kondenzati korišteni su kao sredstva za redukciju vode-, a odgovarajuće doze su provjerene za pripremu vatrostalnih lijevanih materijala. Lijevi bez vode-reduktora pate od spontane aglomeracije ultrafinih prahova, koji ne mogu efikasno ispuniti pore i imaju izuzetno neravnomjernu distribuciju. Velika količina vode je zarobljena u flokulama ili ispunjava pore, što rezultira povećanom potrošnjom vode, niskom nasipnom gustinom, velikom poroznošću i niskom čvrstoćom nakon termičke obrade, a također je nepovoljna za sinterovanje. Polifosfati imaju određeni efekat dispergiranja i{8}}smanjivanja vode, što u određenoj mjeri može spriječiti spontanu aglomeraciju ultrafinih prahova, omogućavajući im potpuniju distribuciju u porama, poboljšavajući korištenje vode i smanjujući potrošnju vode za otprilike 17%.
Zbog toga je povećana zapreminska gustina i smanjena poroznost livenog materijala, u poređenju sa neobrađenim livenim materijalom, rezultirali 0,6-1,9 puta povećanjem tlačne čvrstoće nakon pečenja i 1,25 puta povećanjem čvrstoće na savijanje pri visokoj-temperaturi. Agensi B i C su organski visoko{5}}efikasni-agensi za redukciju vode, sa posebno značajnim efektom redukcije disperzivne vode{13}}, postižući stope redukcije vode od 25% i 28% respektivno. U poređenju sa neobrađenim livenim materijalom, njihova nasipna gustina je povećana za približno 3,5%, poroznost je smanjena za 15%, tlačna čvrstoća nakon pečenja povećana je za 1-4 puta, a visoko-čvrstoća na savijanje na visokim temperaturama povećana je za više od 3,5 puta. Također je evidentno da je agens C efikasniji od agensa B. U zaključku, agensi za redukciju vode{19}}moraju se dodati kada se pripremaju niskocementni vatrostalni materijali, a prednost treba dati organskim visokoefikasnim sredstvima za redukciju vode.
NO.03 Aluminijum u prahu
U vatrostalne odljevke sa željeznim koritom, metalni aluminijski prah se općenito dodaje kako bi se ubrzalo sušenje i ojačao odljevak. Njegova veličina čestica i doza imaju značajan utjecaj na performanse lijevanog materijala i treba ih odabrati na odgovarajući način.
U Al₂O₃-SiC-C ultra-cementnim livnicama, što je manja veličina čestica aluminijumskog praha i što je viša temperatura okoline tokom izgradnje, to je snažnija hemijska reakcija, proizvodi se više gasa i viša je temperatura materijala. Ovo je korisno za dehidraciju kalupa, omogućavajući brzo pečenje; međutim, pretjerano brza reakcija može lako dovesti do pogrešnog postavljanja, što je štetno za snagu. Proporcije mješavine lijevanog materijala ostaju iste. Velike veličine čestica aluminijskog praha oštećuju snagu, dok pretjerano male veličine čestica nude određenu prednost čvrstoći na pritisak tokom sušenja, ali druge čvrstoće se smanjuju. Veličina čestica od 88-44 mm rezultira boljom čvrstoćom. Količinu upotrijebljenog aluminijskog praha treba odrediti na osnovu performansi vatrostalnog livenog materijala i uslova konstrukcije; treba ga koristiti što je manje moguće, uz osiguranje dobrog odzračivanja i brzog sušenja.
NO.04 Aditivi
U Al₂O₃-SiC-C ultra-materijal sa niskim sadržajem cementa, SiC i ugljične materijale treba dodati kako bi se poboljšala njihova otpornost na šljaku i termičku stabilnost. Eksperimenti i upotreba su dokazali da kvaliteta i doza SiC i ugljičnih materijala imaju značajan utjecaj na performanse livenog materijala i da ih treba racionalno birati. Nadalje, kvaliteta i doziranje variraju ovisno o veličini visoke peći i mjestu primjene. Općenito, visoko-kvalitetni SiC i ugljični materijali se koriste u glavnom koritu za željezo ili šljaci velikih i srednjih-velikih visokih peći, dok se SiC i ugljični materijali nižeg -klasa koriste u srednjim i malim visokim pećima; doza SiC je generalno 5% do 35%. Ugljični materijali uglavnom uključuju smolu, grafit u pahuljicama, prah elektrode i zemljani grafit, sa dozom od 2% do 6%.
U vatrostalne odljevke sa željeznim koritom, SiC i ugljični materijali se općenito dodaju u obliku finog praha, pri čemu je prednost ultrafini SiC. Budući da ovaj materijal sadrži SiC i ugljične materijale, njegova otpornost na oksidaciju je smanjena. Oksidacija ugljika ostavlja više mikropora, omogućavajući rastopljenom željezu ili šljaci da kontinuirano prodiru u unutrašnjost, formirajući razugljenični sloj i dovodeći do oštećenja obloge. Dodavanje metalnog aluminijskog praha može poboljšati otpornost na oksidaciju livenog materijala. Eksperimenti su pokazali da kombinovana upotreba metalnog silicijumskog praha, tj. Al praha i Si praha, rezultira boljom otpornošću na oksidaciju i poboljšanom čvrstoćom livenog materijala. To je zato što reakcija metalnog silicijuma i aluminija s ugljikom na visokim temperaturama za stvaranje SiC i Al₄C₃ dovodi do gušće mikrostrukture i površine.
U Al₂O₃-SiO₂ niskocementnim vatrostalnim livnicama, dodatak 2%-8% finog praha kijanita na visokim temperaturama od 1200-1400 stepeni podstiče stvaranje mulita, čime se povećava njegova čvrstoća. To znači da kijanit djeluje ne samo kao agens za ekspanziju, već i kao sredstvo za mineralizaciju.
