I. Beredningsprinciper för låga cementgjutgods
Beredningen avlåga cement eldfasta gjutgodsbör ta "minska cementinnehåll, optimera mikrostruktur och förbättra hög-temperaturprestanda" som kärnmålen och strikt följa följande fyra principer för att säkerställa att den har både bearbetbarhet och servicestabilitet:
1. Princip för optimering av partikelgradering
Partikelklassning är grunden för att bestämma skrymdensiteten, porositeten och styrkan hos gjutgods. Den måste följa den "närmaste packningsteorin" och vanligtvis anta en tre-nivå eller fyra-nivåer:
1) Grovt ballast (5-15 mm): står för 30%-45%, spelar huvudsakligen en stödjande roll, och råmaterial med god kemisk stabilitet och låg värmeutvidgningskoefficient (såsom bauxit med hög aluminiumoxid, korund) måste väljas för att undvika strukturella sprickor på grund av volymförändringar vid höga temperaturer;
2) Medium ballast (1-5 mm): står för 20%-30%, fyller mellanrummen mellan grova ballast, förbättrar materialflytbarheten och måste matcha sammansättningen av grova ballaster för att minska gränsytans reaktioner;
3) Fint pulver (0,074-1 mm): står för 15%-25%, fyller ytterligare luckorna mellan ballast och förbättrar densiteten. Partikelstorleken för fint pulver måste kontrolleras inom ett rimligt intervall. För grovt pulver leder lätt till lös stapling, medan för fint pulver ökar vattenbehovet;
4) Mikropulver (<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. Principen för exakt kontroll av cementdoseringen
Cementdoseringen (huvudsakligen aluminatcement) av låga cementeldfasta gjutgods är vanligtvis Mindre än eller lika med 8 % (massfraktion). En balans måste hittas mellan "reducera doseringen" och "säkra konstruktion och tidig styrka":
(1) Minsta effektiva dos: Bestäm cementdoseringen enligt syftet med gjutmedlet (t.ex.. 5%-7% för hög-temperaturugnsfoder, 7%-8% för låg-temperaturrörledningar), undvik överdosering som kommer att resultera i bildning av CA2, t.ex. höga temperaturer, vilket kommer att minska eldfasthet;
(2) Synergi med mikropulver: Genom puzzolanreaktionen av kiseldioxidrök och aluminiumoxidmikropulver kombineras de med cementhydratiseringsprodukter (t.ex. CAH10, C2AH8) för att bilda stabila C-A-S-H-gel eller kolumnformade CA6-kristaller, vilket kompenserar för minskningen av styrka cement.
3. Principen för balans mellan vattenbehov och flytbarhet
Vattenbehovet påverkar direkt densiteten, porositeten och bearbetbarheten hos gjutgods och måste kontrolleras inom lägsta rimliga intervall (vanligtvis 5%-8%):
(1) Minska vattenbehovet: Genom att lägga till hög-effektiva vattenreducerare (som polykarboxylsyror och naftalenserier), minskar attraktionen mellan partiklar, hög fluiditet uppnås vid låg vattenhalt och bildning av genomgående porer efter överdriven vattenavdunstning undviks;
(2) Fluiditetsanpassning: Justera fluiditeten enligt konstruktionsmetoden (såsom pumpning och vibration). Expansionen av pumpade material måste vara större än eller lika med 250 mm, och expansionen av vibrerade material måste vara större än eller lika med 200 mm. Undvik samtidigt överdrivet flöde som orsakar aggregerad skiktning.
4. Principer för volymstabilitetskontroll
Eldfasta gjutgods med låg cementhalt är benägna att förändras i volym under uppvärmning på grund av fasförändring och nedbrytning av hydratiseringsprodukter. Detta kräver val av råmaterial och kontroll av tillsatser:
(1) Råmaterialexpansionskompensation: Tillsätt en lämplig mängd expansionsmedel (som kyanit och sillimanit, som omvandlas till mullit vid hög temperatur och expanderar med 10%-15%) för att kompensera för krympningen som orsakas av nedbrytningen av cementhydratiseringsprodukter (som CAH10 sönderfaller till C2AH-20 vid en volym på 0 grader,hr, ca. 10%);
(2) Mikrostrukturoptimering: Genom mikropulverfyllning och riktningstillväxt av kristaller (som CA6 kolumnär kristallsammanvävning) reduceras den lösa strukturen under uppvärmning och volymstabiliteten förbättras. Det krävs vanligtvis att den linjära förändringshastigheten efter avfyring vid 1100 grader kontrolleras inom ±0,5 %.
2. Viktiga råvaror som påverkar prestandan hos låga cementgjutgods
Prestandan hos låg-cementgjutgods (eldfasthet, hållfasthet, termisk chockstabilitet och korrosionsbeständighet) bestäms av råvarornas kemiska sammansättning, mineralstruktur och partikelstorleksfördelning. Kärnråvarorna kan delas in i fem kategorier:
1. Eldfast aggregat: bestämmer gjutmaterialets eldfasta fundament och skelettstyrka.
Eldfast aggregat står för 60 %-75 % och är gjutmaterialets "skelett". Dess prestanda bestämmer direkt gjutmaterialets eldfasthet och högtemperaturbärande förmåga:
(1) Hög-aluminiumoxidaggregat (Al₂O₃ Större än eller lika med 70%) Sammansättning och prestanda: Huvudkomponenter är korund och mullit, eldfasthet Större än eller lika med 1770 grader, tryckhållfasthet vid rumstemperatur Större än eller lika med 100MPa, hög temperatur till hög temperatur (1400 grader) eller tryckhållfasthet vid hög temperatur (1400 grader) 50 MPa; Tillämpliga scenarier: Foder av medel- och högtemperaturugnar (såsom cementroterande ugnsbränningszon, metallurgisk uppvärmningsugn), det är nödvändigt att undvika alltför stora föroreningar (såsom Fe₂O₃, TiO₂) för att förhindra bildningen av faser med låg smältpunkt (såsom FeO·13,50 graders smältpunkt);
(2) Korundaggregat (Al₂O₃ Större än eller lika med 90%): Sammansättning och prestanda: Huvudsakligen -korund, tät struktur, eldfasthet Större än eller lika med 1850 grader, korrosionsbeständighet (som motstånd mot smält stål och slaggkorrosion) är bättre än hög-; Tillämpliga scenarier: Miljö med ultra-hög temperatur (som järntråget i stålmasugn och smältugn för icke-järn), det är nödvändigt att kontrollera aggregatets partikelstorleksfördelning för att undvika överdrivet grovt ballast som orsakar en minskning av värmechockstabiliteten.
2. Eldfast mikropulver: Kärnmikropulvret för att uppnå "låg cement" och prestanda
förbättring står för 5%-15%, vilket är nyckeln till att skilja lågt cementerade eldfasta gjutgods från vanliga gjutgods. Det inkluderar främst:
(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 %) kommer att öka vattenbehovet och måste användas med vattenreducerare;
(2) Kiselrök (SiO₂ Större än eller lika med 90 %, D50=0.1-0.5μm): Verkningsmekanism: Den har hög puzzolanaktivitet och reagerar med Ca(OH)₂ producerad genom cementhydrering för att bilda C-S-H-gel, vilket förbättrar tidig styrka. Dess sfäriska partiklar kan minska den inre friktionen i materialet och förbättra flytbarheten. Försiktighetsåtgärder: Mängden kiseldioxid som används måste kontrolleras (vanligtvis 3 %-8 %). Överdriven användning gör att det gjutbara materialet bildar en stor mängd glas med låg-smältpunkt- (som CaO-SiO₂-Al₂O₃-glas, smältpunkt<1400°C) at high temperatures, reducing corrosion resistance.
3. Bindemedel: Nyckeln till att säkerställa bearbetbarhet och styrkeutveckling.
Bindemedlet i låg-cementgjutgods är huvudsakligen aluminatcement, kompletterat med kemisk bindning av fint pulver. Dess prestanda påverkar härdningstiden och styrkan hos gjutmaterialet:
(1) Aluminatcement (CA-50, CA-70): Sammansättning och egenskaper: CA-50 innehåller 50%-60% CA (monokalciumaluminat), har en måttlig härdningstid (initialinställning Större än eller lika med 45min, slutlig inställning Mindre än eller lika med 10h) och hög tidig hållfasthet som en hög kompressionshållfasthet (1d20 MP); CA-70 innehåller mer än eller lika med 70 % CA, har högre tidig styrka, men härdar snabbare och måste användas med en retarder; Prestandapåverkan: CaO-halten i cement påverkar direkt eldfastheten. För varje 1% ökning av CaO minskar eldfastheten med cirka 15-20 grader. Därför bör cement med låg CaO-halt (CA-70 CaO Mindre än eller lika med 22%) väljas;
(2) Inställningsfördröjare/acceleratorer: Härdningsfördröjare (som citronsyra och vinsyra, tillsatta med 0,05 %-0,2 %) förlänger härdningstiden och är lämpliga för långa-transporter eller stora-volymer. Inställningsacceleratorer (som Li₂CO₃ och CaCl₂, tillsatta vid 0,01%-0,05%) förkortar härdningstiden och är lämpliga för byggmiljöer med låga temperaturer (som vinterbyggnation). Överdriven användning bör dock undvikas, eftersom det kan minska styrkan.
4. Vattenreducerare: Kärnansatsen för att balansera vattenbehov och flytbarhet
Vattenreducerare är nyckeln till att uppnå "lågt vatten och högt flöde" i låga cementeldfasta gjutgods. Tillsatsmängden är vanligtvis 0,1%-0,5%:
(1) Vattenreducerare av polykarboxylsyra: Fördelar: Hög vattenreduktionshastighet (upp till 30%-40%), god sjunkretention (förlust av expansion inom 1 timme Mindre än eller lika med 20 mm), bra kompatibilitet med aluminatcement och kommer inte att orsaka överdriven retardering; Prestandapåverkan: Det kan minska vattenbehovet med 2-3 procentenheter, öka gjutmaterialets tryckhållfasthet efter bränning vid 1100 grader med 15%-20% och minska den skenbara porositeten med 3-5 procentenheter;
(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 %) gör att gjutmaterialet delamineras eller förlorar styrka.
5. Funktionella tillsatser: reglerande volymstabilitet och speciella egenskaper
(1) Expansionsmedel (kyanit, sillimanit): Funktion: vid hög temperatur (1100-1400 grader), omvandlas det till mullit, expanderar med 10% -15%, kompenserar krympningen av gjutmaterialet och undviker sprickbildning; dosering: vanligtvis 3%-5%, överdosering leder till överdriven volymexpansion och genererar inre stress;
(2) Anti-explosionsmedel (metalliskt aluminiumpulver, tillsatsmängd 0,1%-0,3%): - Funktion: under uppvärmningsprocessen (200-600 grader), oxiderar det långsamt för att generera Al₂O₃, frigör en liten mängd gas, släpper ut det fria vattnet inuti den låga cementrefraktorn och undviker den snabba gjutbara strukturen och undviker den gjutbara konstruktionen. avdunstning av vatten vid hög temperatur;
(3) Termisk chockstabilisator (kiselkarbid, kiselnitrid, tillsatt mängd 5 %-10 %): Funktion: Använd de låga expansionsegenskaperna hos kiselkarbid (termisk expansionskoefficient 4,5×10⁻⁶/grad) och kiselnitrid (termisk expansionskoefficient 3,2 grader)⁶rmisk spänningsgrad 3. av gjutmaterialet och förbättra värmechockstabiliteten (vanligtvis kan antalet vattenkylda termiska stötar ökas från 10 gånger till mer än 20 gånger).
