A kötés és a keményedésalacsony cementtartalmú tűzálló öntvényekfőként a koagulációnak és a kötésnek köszönhető. Ezért az ultrafinom por szerepe kulcsfontosságú, mivel kulcsfontosságú tényező, amely meghatározza és befolyásolja a teljesítményét. Ugyanakkor nem lehet figyelmen kívül hagyni az adalékanyagok hatását a teljesítményre.
NO.01 Ultrafinom por
Az alacsony cementtartalmú önthető ultrafinom porok főként aktív szilícium-dioxid-füstöt, -Al2O3-port és Cr2O3-port tartalmaznak, 93,2%-os, 90%-nál nagyobb és 99%-nál nagyobb tartalommal (%). E három ultrafinom por részecskeméret-eloszlását az alábbi táblázat mutatja. A táblázat azt mutatja, hogy az 1,0 mm-nél kisebb részecskék több mint 71%-ot tesznek ki.
A tűzálló öntvények azonos keverési arányúak, körülbelül 0,6% CaO-tartalommal. Három mintacsoportot készítettünk aktív SiO₂, -Al2O3 (-alumínium-oxid por) és mindkét ultrafinom por keverékének azonos mennyiségben történő hozzáadásával. A hevítési hőmérséklet növekedésével a különböző ultrafinom porokkal készült öntvények szilárdsága növekszik.
Az is megfigyelhető, hogy a különböző ultrafinom porok eltérően járulnak hozzá az önthető anyagok szilárdságához. Az azonos mennyiségű aktív SiO₂ és -Al2O3 kompozit ultrafinom porral önthető a legnagyobb szilárdságú, ezt követi az aktív SiO₂ ultrafinom porral önthető, míg a legkisebb szilárdságú az alumínium-oxid ultrafinom porral önthető. 1500 fokos fűtési hőmérsékleten az öntvények szilárdsága a háromféle ultrafinom porral alapvetően hasonló. Ez azt jelenti, hogy alacsony cementtartalmú tűzálló öntvények készítésekor a kompozit ultrafinom porok a legjobbak, önmagukban pedig az aktív SiO₂ ultrafinom port kell előnyben részesíteni.
Az SiO2 ultrafinom por mennyiségének növelése azonban csökkenti az önthető A1203-tartalmat és növeli a szabad kvarc mennyiségét, ami elkerülhetetlenül az öntvény salakállóságának csökkenéséhez vezet. Például az önthető tűzálló anyag keverékaránya vasvályúkhoz: 70% magas-alumínium-oxid aggregátum, 14,2% SiC, 5,8% C, 0,2% diszpergálószer, 6,5% víz és 10% magas-timföldpor és SiO₂ kombinált. A salakállósági vizsgálatokat tégelyes módszerrel, redukáló atmoszférában végeztük. Vizsgálati feltételek: standard salak bázikussága 1,105, melegítési hőmérséklet és tartási idő 1500 fok, 4 óra. Növekvő SiO₂ ultrafinom por tartalommal optimális salakállóság érhető el; vagyis a legjobb salakállóság akkor érhető el, ha az ultrafinom portartalom 5% körüli.
Az önthető keverékarány, valamint a tűzálló finompor és ultrafinom por együttes tartalmának állandó maradása mellett az 1600 fokos kiégetés utáni nyomószilárdság is nő az ultrafinom portartalom növekedésével, de van egy optimális érték. A SiO₂ ultrafinom por körülbelül 5%-át, az Al2O3 és Cr2O3 ultrafinom porok pedig körülbelül 7%-ot tesznek ki, a szilárdság jó, és egyéb tulajdonságok is kiválóak. Az ultrafinom por típusát tekintve a SiO₂ ultrafinom por rendelkezik a legjobb erősítő hatással, ezt követi az Al2O3 ultrafinom por, míg a Cr2O3 ultrafinom por gyenge erősítő hatással. Azt is megfigyelték, hogy a SiO₂ ultrafinom por erősítő hatása 2,5-4,4-szer nagyobb, mint az utóbbi két típusé.
NO.02 Adalékanyagok
Sokféle adalékanyag létezik. Itt példaként a diszpergálószereket és a víz{1}}csökkentő szereket vesszük szemléltetni, hogy milyen hatást gyakorolnak az alacsony cementtartalmú tűzálló öntvények teljesítményére.
Ha az önthető anyag keverési aránya állandó, különböző mennyiségű diszpergálószer hozzáadásával csökkenthető az építkezéshez szükséges víz mennyisége. Ha az építési víz mennyisége állandó, akkor a diszpergálószer mennyiségének növekedésével a szárított nyomószilárdságnak optimális értéke van. Vagyis a szilárdság akkor a legjobb, ha a diszpergálószer-tartalom 0,15-0,2%. Ha nem adnak hozzá víz{5}}redukálószert, vagy az adag meghaladja a 0,5%-ot, a szilárdság romlik vagy a minta megreped. Ennek oka az öntvény rossz folyékonysága és az öntött test sűrűségének hiánya.
Sokféle vízcsökkentő szer létezik,{0}}és a megfelelő kiválasztását teszteléssel kell elvégezni. Az ultra-alacsony cementtartalmú korund önthető keverék arányának meghatározása után nátrium-polifoszfát, policianamid kondenzátumokat és naftalinszulfonát kondenzátumokat használtunk víz-redukáló szerként, és megfelelő adagokat szitáltunk a tűzálló önthető anyagok előállításához. A víz{5}}redukálószer nélküli öntvények az ultrafinom porok spontán agglomerációjától szenvednek, amelyek nem tudják hatékonyan kitölteni a pórusokat, és rendkívül egyenetlen eloszlásúak. A pelyhekben nagy mennyiségű víz csapódik be, vagy kitölti a pórusokat, ami megnövekedett vízfogyasztást, alacsony térfogatsűrűséget, nagy porozitást és alacsony szilárdságot eredményez a hőkezelés után, és a szinterezés szempontjából is kedvezőtlen. A polifoszfátok bizonyos diszpergáló és vízcsökkentő hatásúak, amelyek bizonyos mértékig megakadályozhatják az ultrafinom porok spontán agglomerációját, lehetővé téve azok teljesebb eloszlását a pórusokban, javítva a vízfelhasználást és körülbelül 17%-kal csökkentve a vízfogyasztást.
Ezért az öntvény megnövekedett térfogatsűrűsége és csökkent porozitása a kezeletlen öntvényhez képest 0,6-1,9-szeres nyomószilárdság-növekedést eredményezett kiégetés után, és 1,25-szeres növekedést a magas hőmérsékletű hajlítószilárdságban. A B és C szerek szerves, nagy-hatékonyságú víz-redukálószerek, amelyek különösen jelentős diszperziós víz-csökkentő hatással rendelkeznek, és 25%-os, illetve 28%-os vízcsökkentési arányt érnek el. A kezeletlen öntvényhez képest térfogatsűrűségük hozzávetőlegesen 3,5%-kal nőtt, a porozitásuk 15%-kal csökkent, a nyomószilárdság kiégetés után 1-4-szeresére nőtt, a hajlítószilárdság magas hőmérsékleten pedig több mint 3,5-szeresére nőtt. Az is nyilvánvaló, hogy a C szer hatékonyabb, mint a B. Összefoglalva, az alacsony cementtartalmú tűzálló öntvények készítésekor vízcsökkentő szereket kell hozzáadni, és előnyben kell részesíteni a szerves, nagy hatékonyságú vízcsökkentő szereket.
NO.03 Alumíniumpor
A vasvályús tűzálló öntvényekhez általában fémes alumíniumport adnak a száradás felgyorsítása és az öntvény megerősítése érdekében. Szemcsemérete és adagolása jelentős hatással van az öntvény teljesítményére, ezért megfelelően kell kiválasztani.
Az Al₂O₃-SiC-C ultra- alacsony cementtartalmú öntvényeknél minél kisebb az alumíniumpor részecskemérete és minél magasabb a környezeti hőmérséklet az építés során, annál erőteljesebb a kémiai reakció, annál több gáz keletkezik, és annál magasabb az anyag hőmérséklete. Ez előnyös az önthető kiszáradása szempontjából, lehetővé téve a gyors sütést; a túl gyors reakció azonban könnyen téves beállításhoz vezethet, ami rontja az erőt. Az önthető keverék aránya változatlan marad. A nagy alumíniumpor szemcseméretek károsak a szilárdságra, míg a túlzottan kis szemcseméretek némi előnyt jelentenek a nyomószilárdság szempontjából a szárítás során, de más szilárdság csökken. A 88-44 mm-es részecskeméret jobb szilárdságot eredményez. A felhasznált alumíniumpor mennyiségét a tűzálló öntvény teljesítménye és az építési feltételek alapján kell meghatározni; a lehető legkevesebbet kell használni, biztosítva a jó szellőzést és a gyors száradást.
NO.04 Adalékok
Az Al₂O₃-SiC-C ultra- alacsony cementtartalmú öntvényekhez SiC és szén anyagokat kell hozzáadni a salakállóság és a hőstabilitás javítása érdekében. Kísérletek és felhasználás bebizonyította, hogy a SiC és a szén anyagok minősége és adagolása jelentős hatással van az öntvények teljesítményére, ezért ésszerűen kell kiválasztani. Ezenkívül a minőség és az adagolás a nagyolvasztó méretétől és az alkalmazás helyétől függően változik. Általában jó-minőségű SiC és szén anyagokat használnak a nagy és közepes méretű kohók fő vasvályújában vagy salakvályújában, míg a közepes és kis kohókban alacsonyabb-minőségű SiC és szén anyagokat használnak; a SiC dózisa általában 5-35%. A szénanyagok főként a szurkot, a pelyhes grafitot, az elektródaport és a földes grafitot foglalják magukban, 2–6%-os dózissal.
A vasvályús tűzálló öntvényekhez a SiC és a szén anyagokat általában finom por alakban adják hozzá, az ultrafinom SiC előnyben részesítendő. Mivel ez az anyag SiC és szén anyagokat tartalmaz, az oxidációval szembeni ellenállása csökken. A szén oxidációja több mikropórust hagy maga után, lehetővé téve, hogy az olvadt vas vagy salak folyamatosan behatoljon a belsejébe, szénmentesített réteget képezve és a bélés károsodásához vezet. Fémes alumíniumpor hozzáadása javíthatja az öntvény oxidációs ellenállását. Kísérletek kimutatták, hogy a fémes szilíciumpor, azaz az Al-por és a Si-por együttes alkalmazása jobb oxidációs ellenállást és az önthető szilárdságát eredményezi. Ennek az az oka, hogy a fémes szilícium és az alumínium szénnel való reakciója magas hőmérsékleten SiC és Al4C3 keletkezik, ami sűrűbb mikroszerkezetet és felületet eredményez.
Az Al₂O₃-SiO₂ alacsony cementkötésű tűzálló öntvényekben 2–8% kianit finom por hozzáadása magas, 1200–1400 fokos hőmérsékleten elősegíti a mullit képződését, ezáltal növeli annak szilárdságát. Ez azt jelenti, hogy a kianit nem csak expandáló, hanem mineralizáló szerként is működik.
