И. Принципи припреме нискоцементних одливака
Припрема заниске цементне ватросталне ливницетребало би да узме „смањење садржаја цемента, оптимизацију микроструктуре и побољшање перформанси на високим{0}}им температурама“ као основне циљеве и да стриктно следи следећа четири принципа како би се обезбедило да има и обрадивост и стабилност у раду:
1. Принцип оптимизације градирања честица
Разврставање честица је основа за одређивање запреминске масе, порозности и чврстоће лива. Мора да прати „теорију најближег паковања“ и обично усваја дизајн оцењивања на три-нивоа или четири-нивоа:
1) Крупни агрегат (5-15мм): чини 30%-45%, углавном игра улогу потпоре скелета, а сировине са добром хемијском стабилношћу и ниским коефицијентом топлотног ширења (као што су боксит са високим садржајем глинице, корунд) морају бити одабране да би се избегло структурно пуцање на високим температурама због промене запремине;
2) Средњи агрегат (1-5мм): чини 20%-30%, попуњава празнине између крупних агрегата, побољшава флуидност материјала и мора да одговара саставу крупних агрегата да би се смањиле реакције међусклопа;
3) Фини прах (0,074-1мм): чини 15%-25%, додатно попуњава празнине између агрегата и побољшава густину. Величина честица финог праха треба да се контролише у разумном опсегу. Превише груби прах ће лако довести до лабавог слагања, док ће превише фини прах повећати потражњу за водом;
4) Микро прах (<0.074mm): accounts for 5%-15%, including mineral micro powder (such as silica fume, alumina micro powder) and cement clinker micro powder. It is the key to achieving "low cement". Through the ball effect of micro powder and the reaction with volcanic ash, the cement dosage is reduced and the strength is improved.
2. Принцип прецизне контроле дозирања цемента
Дозирање цемента (углавном алуминатног цемента) нискоцементних ватросталних ливених материјала је обично мање или једнако 8% (масени удио). Мора се успоставити равнотежа између "смањења дозе" и "обезбеђивања конструкције и ране снаге":
(1) Минимална ефективна доза: Одредите дозу цемента у складу са наменом ливеног материјала (нпр.. 5%-7% за високо-облоге пећи на високим температурама, 7%-8% за цевоводе са ниском{9}}температуром), избегавајући прекомерно дозирање које ће довести до стварања ниске тачке луминијума (нпр. Ц12А7) на високим температурама, што ће смањити рефракторност;
(2) Синергија са микропрашком: Пуцоланском реакцијом дима силицијум диоксида и микропраха глинице, они се комбинују са производима хидратације цемента (нпр. ЦАХ10, Ц2АХ8) да би формирали стабилан Ц-А-С-Х гел или ступасте ЦА6 кристале узроковане смањењем губитка чврстоће цемента.
3. Принцип равнотеже између потражње за водом и флуидности
Потреба за водом директно утиче на густину, порозност и обрадивост одливака и треба је контролисати у најнижем разумном опсегу (обично 5%-8%):
(1) Смањите потражњу за водом: додавањем високоефикасних-редуктора воде (као што су поликарбоксилне киселине и серија нафталена), привлачење између честица је смањено, висока флуидност се постиже при ниском садржају воде, а избегава се стварање кроз поре након прекомерног испаравања воде;
(2) Адаптација флуидности: Подесите флуидност према методи конструкције (као што су пумпање и вибрације). Ширење материјала који се пумпа треба да буде веће или једнако 250 мм, а ширење вибрираних материјала мора бити веће или једнако 200 мм. Истовремено, избегавајте прекомерни проток који изазива агрегатну стратификацију.
4. Принципи контроле стабилности запремине
Нискоцементни ватростални слојеви су склони променама запремине током загревања услед промене фазе и разлагања продуката хидратације. Ово захтева избор сировина и контролу адитива:
(1) Компензација експанзије сировог материјала: Додајте одговарајућу количину експанзионог агенса (као што су кијанит и силиманит, који се претварају у мулит на високој температури и шире се за 10%-15%) како бисте надокнадили скупљање узроковано разлагањем производа хидратације цемента (као што је ЦАХ10 који се разлаже у Ц2АХ10, са запремином од 100-20%);
(2) Оптимизација микроструктуре: Кроз пуњење микропрахом и усмерени раст кристала (као што је ЦА6 стубно кристално преплитање), лабава структура током загревања је смањена и стабилност запремине је побољшана. Обично се захтева да се брзина линеарне промене после печења на 1100 степени контролише у оквиру ±0,5%.
2. Кључне сировине које утичу на перформансе ниског цемента
Перформансе ниско{0}}цементних ливених материјала (ватросталност, чврстоћа, стабилност на термички удар и отпорност на корозију) одређују се хемијским саставом, минералном структуром и дистрибуцијом величине честица сировина. Основне сировине се могу поделити у пет категорија:
1. Ватростални агрегат: одређује ватросталну основу и чврстоћу скелета ливеног материјала.
Ватростални агрегат чини 60%-75% и представља „костур” ливеног материјала. Његове перформансе директно одређују ватросталност и носивост на високе температуре ливеног материјала:
(1) Висок-агрегат глинице (Ал₂О₃ већи од или једнак 70%) Састав и перформансе: Главне компоненте су корунд и мулит, ватросталност већа или једнака 1770 степени, чврстоћа на притисак на собној температури већа или једнака 100МПа, већа чврстоћа на притисак од 0 МПа на високој температури (100 МПа); Применљиви сценарији: облоге пећи средње и високе температуре (као што је зона печења цементне ротационе пећи, пећи за металуршко грејање), неопходно је избегавати прекомерне нечистоће (као што су Фе₂О₃, ТиО₂) да би се спречило стварање фаза ниске тачке топљења (као што је тачка топљења ФеО·Ал₂10₃);
(2) Агрегат корунда (Ал₂О₃ већи или једнак 90%): Састав и перформансе: Углавном -корунд, густа структура, ватросталност већа или једнака 1850 степени, отпорност на корозију (као што је отпорност на истопљени челик и корозију агрегата шљаке) је боља од високе{4}; Применљиви сценарији: Окружење са ултра-високим температурама (као што је корито за гвожђе високе пећи за челика и - пећи за топљење обојених метала), неопходно је контролисати дистрибуцију величине честица агрегата како би се избегло прекомерно крупно агрегатно стање које узрокује смањење стабилности топлотног удара.
2. Ватростални микропрашак: језгро микропраха за постизање "ниског цемента" и перформанси
побољшање чини 5%-15%, што је кључ за разликовање нискоцементних ватросталних лива од обичних ливених материјала. Углавном укључује:
(1) Alumina micropowder (Al₂O₃≥99%, D50=1-5μm): Mechanism of action: reacts with cement hydration products to form CA6 crystals, improving high-temperature strength; fills the gaps between aggregates and reduces porosity (can reduce apparent porosity from 18% to below 12%); Performance impact: Increasing the amount of micropowder can improve refractoriness, but excessive amount (>15%) ће повећати потражњу за водом и мора се користити са редуктором воде;
(2) Испарења силицијум диоксида (СиО₂ Већи или једнаки 90%, Д50=0.1-0.5μм): Механизам деловања: Има високу пуцоланску активност и реагује са Ца(ОХ)₂ произведеним хидратацијом цемента и формира Ц-С-Х гел, који побољшава рану чврстоћу. Његове сферне честице могу смањити унутрашње трење у материјалу и побољшати флуидност. Мере опреза: Количина испарења силицијум диоксида који се користи мора да се контролише (обично 3%-8%). Прекомерна употреба ће довести до стварања велике количине стакла са ниском-тачком{12}}тачке (као што је ЦаО-СиО₂-Ал₂О₃ стакло, тачка топљења<1400°C) at high temperatures, reducing corrosion resistance.
3. Везиво: кључ за обезбеђивање обрадивости и развоја снаге.
Везивно средство ниско{0}}цементних ливених материјала је углавном алуминатни цемент, допуњен хемијским везивањем финог праха. Његове перформансе утичу на време стврдњавања и снагу ливеног материјала:
(1) Алуминатни цемент (ЦА-50, ЦА-70): Састав и карактеристике: ЦА-50 садржи 50%-60% ЦА (монокалцијум алуминат), има умерено време везивања (почетно везивање веће или једнако 45 мин, коначно подешавање мање од или једнако 10 х), и високу рану чврстоћу на притисак већу од 20 или једнаку чврстоћу на притисак (1д). ЦА-70 садржи више од или једнако 70% ЦА, има већу рану чврстоћу, али се брже веже и треба да се користи са успоривачем; Утицај на перформансе: Садржај ЦаО у цементу директно утиче на ватросталност. За сваки 1% пораста ЦаО, рефракторност се смањује за око 15-20 степени. Због тога треба изабрати цемент са ниским садржајем ЦаО (ЦА-70 ЦаО мањим или једнаким 22%);
(2) Успоривачи/убрзивачи везивања: Успоривачи везивања (као што су лимунска киселина и винска киселина, додати у количини од 0,05%-0,2%) продужавају време везивања и погодни су за-превоз на велике удаљености или-ливање великих количина. Убрзивачи везивања (као што су Ли₂ЦО₃ и ЦаЦл₂, додати у количини од 0,01%-0,05%) скраћују време везивања и погодни су за грађевинска окружења са ниским температурама (као што је зимска градња). Међутим, треба избегавати прекомерну употребу, јер може смањити снагу.
4. Редуктор воде: Основни адитив за балансирање потражње за водом и флуидности
Редуктор воде је кључ за постизање "малог воде и високог протока" у ниским цементним ватросталним ливницама. Количина додатка је обично 0,1%-0,5%:
(1) Редуктор воде од поликарбоксилне киселине: Предности: Висока стопа редукције воде (до 30%-40%), добро задржавање слегања (губитак експанзије у року од 1 сата Мање или једнако 20 мм), добра компатибилност са алуминатним цементом и неће узроковати прекомерно успоравање; Утицај на перформансе: Може смањити потражњу за водом за 2-3 процентна поена, повећати чврстоћу на притисак након печења на 1100 степени за 15%-20% и смањити привидну порозност за 3-5 процентних поена;
(2) Naphthalene water reducer: Features: Medium water reduction rate (20%-25%), low price, suitable for scenes with low fluidity requirements; Note: The dosage needs to be controlled. Excessive dosage (>0,5%) ће довести до раслојавања или губитка чврстоће ливеног материјала.
5. Функционални адитиви: регулисање запреминске стабилности и посебних својстава
(1) Средство за експанзију (кијанит, силиманит): Функција: на високој температури (1100-1400 степени), претвара се у мулит, шири се за 10%-15%, надокнађује скупљање ливеног материјала и избегава пуцање; доза: обично 3%-5%, прекомерно дозирање ће довести до прекомерног проширења запремине и створити унутрашњи стрес;
(2) Средство против експлозије (метални алуминијум у праху, количина додатка 0,1%-}0,3%): - Функција: током процеса загревања (200-600 степени), полако оксидира да би створио Ал₂О₃, ослобађа малу количину гаса, испушта слободну воду, разбацујући се у ниску структуру цемента, и избегава брзо одлагање цемента у буррефаку структуру испаравање воде на високој температури;
(3) Стабилизатор термичког шока (силицијум карбид, силицијум нитрид, додата количина 5%-10%): Функција: Искористите карактеристике ниске експанзије силицијум карбида (коефицијент топлотне експанзије 4,5×10⁻⁶/ степен) и силицијум нитрида (коефицијент топлотне експанзије/коефицијент топлотне експанзије 3.2×0 степен) смањити термички стрес ливеног материјала и побољшати стабилност топлотног удара (обично се број топлотних шокова хлађених водом може повећати од 10 пута до више од 20 пута).
