I. Principi priprave nizkocementnih ulitkov
Priprava nanizkocementne ognjevarne ulitkebi morala imeti za glavne cilje "zmanjšanje vsebnosti cementa, optimizacijo mikrostrukture in izboljšanje učinkovitosti pri visokih-temperaturah" in dosledno upoštevati naslednja štiri načela, da bi zagotovila tako uporabnost kot tudi stabilnost delovanja:
1. Načelo optimizacije razvrščanja delcev
Razvrščanje delcev je osnova za določanje nasipne gostote, poroznosti in trdnosti litja. Slediti mora "teoriji najbližjega pakiranja" in običajno sprejeti tri-nivojsko ali štiri-nivojsko zasnovo razvrščanja:
1) Grobi agregat (5-15 mm): predstavlja 30%-45%, v glavnem igra vlogo podpore okostja, surovine z dobro kemično stabilnostjo in nizkim toplotnim razteznim koeficientom (kot je boksit z visoko vsebnostjo aluminijevega oksida, korund) pa je treba izbrati, da se prepreči strukturno razpokanje zaradi sprememb volumna pri visokih temperaturah;
2) Srednji agregat (1-5 mm): predstavlja 20%-30%, zapolni vrzeli med grobimi agregati, izboljša pretočnost materiala in se mora ujemati s sestavo grobih agregatov, da se zmanjšajo reakcije vmesnika;
3) Fin prah (0,074-1 mm): predstavlja 15%-25%, dodatno zapolni vrzeli med agregati in izboljša gostoto. Velikost delcev finega prahu je treba nadzorovati v razumnem območju. Pregrob prah bo zlahka povzročil ohlapno zlaganje, medtem ko bo preveč fin prah povečal potrebo po vodi;
4) Mikro prah (<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. Princip natančnega nadzora doziranja cementa
Doziranje cementa (predvsem aluminatnega cementa) nizkocementnih ognjevzdržnih ulitkov je običajno manjše ali enako 8 % (masni delež). Najti je treba ravnotežje med "zmanjšanjem odmerka" in "zagotavljanjem konstrukcije in zgodnje trdnosti":
(1) Najmanjša učinkovita doza: Določite dozo cementa glede na namen uliva (npr.. 5%-7% za visoko-temperaturne obloge peči, 7%-8% za nizko-temperaturne cevovode), izogibajte se prevelikemu odmerjanju, ki bo povzročilo nastanek kalcijevih aluminatov z nizkim tališčem (npr. CA6, C12A7) pri visokih temperaturah, kar bo zmanjšalo ognjevzdržnost;
(2) Sinergija z mikroprahom: S pucolansko reakcijo silicijevega dioksida in mikroprahu aluminijevega oksida se združita s produkti hidratacije cementa (npr. CAH10, C2AH8), da tvorita stabilen gel C-A-S-H ali stolpičaste kristale CA6, ki kompenzirajo izgubo trdnosti, ki jo povzroči zmanjšanje odmerka cementa.
3. Načelo ravnovesja med povpraševanjem po vodi in pretočnostjo
Potreba po vodi neposredno vpliva na gostoto, poroznost in uporabnost ulitkov in jo je treba nadzorovati v najnižjem razumnem območju (običajno 5%-8%):
(1) Zmanjšajte povpraševanje po vodi: z dodajanjem visoko{1}}učinkovitih zmanjševalnikov vode (kot so polikarboksilne kisline in naftalenske serije) se zmanjša privlačnost med delci, doseže se visoka pretočnost pri nizki vsebnosti vode in prepreči nastanek skoznjih por po čezmernem izhlapevanju vode;
(2) Prilagoditev tekočine: Prilagodite tekočino glede na metodo gradnje (kot sta črpanje in vibracije). Razteznost črpanih materialov mora biti večja ali enaka 250 mm, razteznost vibriranih materialov pa mora biti večja ali enaka 200 mm. Hkrati se izogibajte prevelikemu pretoku, ki povzroča razslojevanje agregata.
4. Načela nadzora stabilnosti glasnosti
Nizkocementni ognjevzdržni ulitki so nagnjeni k spremembam prostornine med segrevanjem zaradi fazne spremembe in razgradnje produktov hidratacije. To zahteva izbiro surovin in nadzor dodatkov:
(1) Kompenzacija ekspanzije surovin: Dodajte ustrezno količino ekspanzijskega sredstva (kot sta kianit in silimanit, ki se pri visoki temperaturi pretvorita v mulit in razširita za 10%-15%), da izravnate krčenje, ki ga povzroči razgradnja produktov hidratacije cementa (kot je CAH10, ki se razgradi v C2AH8 pri 100-200 stopinjah, s krčenjem prostornine približno 10%);
(2) Optimizacija mikrostrukture: S polnjenjem mikroprahov in usmerjeno rastjo kristalov (kot je prepletanje stebričastih kristalov CA6) se zmanjša ohlapna struktura med segrevanjem in izboljša volumnska stabilnost. Običajno se zahteva, da je stopnja linearne spremembe po žganju pri 1100 stopinjah nadzorovana znotraj ±0,5 %.
2. Ključne surovine, ki vplivajo na učinkovitost nizkocementnih ulitkov
Učinkovitost nizko{0}}cementnih ulitkov (ognjevarnost, trdnost, stabilnost pri toplotnem šoku in odpornost proti koroziji) določajo kemična sestava, mineralna struktura in porazdelitev velikosti delcev surovin. Glavne surovine lahko razdelimo v pet kategorij:
1. Ognjevarni agregat: določa ognjevzdržno podlago in trdnost skeleta ulitka.
Ognjevzdržni agregat predstavlja 60 %-75 % in je "skelet" litja. Njegova zmogljivost neposredno določa ognjevzdržnost in visokotemperaturno nosilnost litja:
(1) Visok{1}}agregat aluminijevega oksida (Al₂O₃ večji ali enak 70 %) Sestava in zmogljivost: glavni komponenti sta korund in mulit, ognjevzdržnost večja ali enaka 1770 stopinj, tlačna trdnost pri sobni temperaturi večja ali enaka 100 MPa, tlačna trdnost pri visoki temperaturi (1400 stopinj) večja ali enaka 50 MPa; Veljavni scenariji: obloge srednje- in visokotemperaturnih peči (kot je območje žganja cementne rotacijske peči, metalurška grelna peč), izogibati se je treba prekomernim nečistočam (kot je Fe₂O₃, TiO₂), da se prepreči nastanek faz z nizkim tališčem (kot je FeO·Al₂O₃, tališče 1250 stopinj);
(2) Korundov agregat (Al₂O₃ večji ali enak 90 %): Sestava in zmogljivost: predvsem -korund, gosta struktura, ognjevzdržnost Večja ali enaka 1850 stopinj, odpornost proti koroziji (kot je odpornost na korozijo staljenega jekla in žlindre) je boljša kot visoko-aluminijev oksid; Veljavni scenariji: Okolje z ultra-visoko temperaturo (kot je železno korito jeklenega plavža in peč za taljenje ne-neželeznih kovin), potrebno je nadzorovati porazdelitev velikosti delcev agregata, da preprečite, da bi prekomerni grobi agregati povzročili zmanjšanje stabilnosti pri toplotnem šoku.
2. Ognjevzdržni mikroprah: jedrni mikroprah za doseganje "nizke količine cementa" in učinkovitosti
izboljšanje znaša 5%-15%, kar je ključnega pomena za razlikovanje nizkocementnih ognjevzdržnih ulitkov od običajnih ulitkov. Vključuje predvsem:
(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 %) bo povečalo povpraševanje po vodi in ga je treba uporabiti z reduktorjem vode;
(2) Silicijev dioksid (SiO₂ večji ali enak 90 %, D50=0.1-0.5μm): Mehanizem delovanja: ima visoko pucolansko aktivnost in reagira s Ca(OH)₂, ki nastane pri hidrataciji cementa, da tvori C-S-H gel, ki izboljša zgodnjo trdnost. Njegovi sferični delci lahko zmanjšajo notranje trenje v materialu in izboljšajo fluidnost. Previdnostni ukrepi: Količino uporabljenega silicijevega dioksida je treba nadzorovati (običajno 3 %-8 %). Prekomerna uporaba bo povzročila nastanek velike količine stekla z nizkim -tališčem- (kot je CaO-SiO₂-Al₂O₃ steklo, tališče<1400°C) at high temperatures, reducing corrosion resistance.
3. Vezivo: ključ do zagotavljanja uporabnosti in razvoja moči.
Vezivo nizko{0}}cementnih ulitkov je v glavnem aluminatni cement, dopolnjen s kemično vezavo finega prahu. Njegovo delovanje vpliva na čas strjevanja in trdnost litja:
(1) Aluminatni cement (CA-50, CA-70): Sestava in značilnosti: CA-50 vsebuje 50%-60% CA (monokalcijev aluminat), ima zmeren čas strjevanja (začetno strjevanje večje ali enako 45 min, končno strjevanje manj kot ali enako 10 h) in visoko zgodnjo trdnost (1d tlačna trdnost večja ali enaka 20 MPa); CA-70 vsebuje več kot ali enako 70 % CA, ima večjo zgodnjo trdnost, vendar se strdi hitreje in ga je treba uporabljati z zaviralcem; Vpliv na zmogljivost: Vsebnost CaO v cementu neposredno vpliva na ognjevzdržnost. Za vsak 1-odstotni porast CaO se ognjevzdržnost zmanjša za približno 15-20 stopinj. Zato je treba izbrati cement z nizko vsebnostjo CaO (CA-70 CaO manj kot ali enako 22 %);
(2) Zaviralci/pospeševalci vezanja: zaviralci vezanja (kot sta citronska kislina in vinska kislina, dodani pri 0,05 %-0,2 %) podaljšajo čas strjevanja in so primerni za-transport na dolge-razdalje ali-nalivanje velikih količin. Pospeševalci strjevanja (kot sta Li₂CO₃ in CaCl₂, dodani pri 0,01 %-0,05 %) skrajšajo čas strjevanja in so primerni za gradbena okolja pri nizkih temperaturah (kot je zimska gradnja). Vendar se je treba izogibati pretirani uporabi, saj lahko zmanjša moč.
4. Reduktor vode: glavni dodatek za uravnoteženje povpraševanja po vodi in pretočnosti
Reduktor vode je ključnega pomena za doseganje "nizke količine vode in visokega pretoka" v nizkocementnih ognjevzdržnih ulitkih. Količina dodatka je običajno 0,1% -0,5%:
(1) Reduktor vode s polikarboksilno kislino: Prednosti: Visoka stopnja zmanjšanja vode (do 30%-40%), dobro zadrževanje padca (izguba ekspanzije v 1 uri Manj kot ali enako 20 mm), dobra združljivost z aluminatnim cementom in ne bo povzročilo čezmernega zaviranja; Vpliv na zmogljivost: lahko zmanjša povpraševanje po vodi za 2-3 odstotne točke, poveča tlačno trdnost litja po žganju pri 1100 stopinjah za 15%-20% in zmanjša navidezno poroznost za 3-5 odstotnih točk;
(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 %) bo povzročil razslojevanje ali izgubo trdnosti.
5. Funkcionalni dodatki: uravnavanje volumske stabilnosti in posebnih lastnosti
(1) Ekspanzijsko sredstvo (kianit, silimanit): Funkcija: pri visoki temperaturi (1100-1400 stopinj) se pretvori v mulit, razširi se za 10%-15%, izravna krčenje litja in prepreči razpoke; odmerek: običajno 3%-5%, prekomerno odmerjanje bo povzročilo prekomerno povečanje volumna in ustvarilo notranji stres;
(2) Sredstvo proti -eksploziji (kovinski aluminijev prah, dodana količina 0,1 %-0,3 %): - Funkcija: med postopkom segrevanja (200-600 stopinj) počasi oksidira, da nastane Al₂O₃, sprosti majhno količino plina, izpusti prosto vodo v nizkocementne ognjevzdržne ulitke in prepreči, da bi struktura počila zaradi hitrega izhlapevanje vode pri visoki temperaturi;
(3) Stabilizator toplotnega šoka (silicijev karbid, silicijev nitrid, dodana količina 5%-10%): Funkcija: Izkoristite značilnosti nizkega raztezanja silicijevega karbida (koeficient toplotnega raztezanja 4,5×10⁻⁶/stopino) in silicijevega nitrida (koeficient toplotnega raztezanja 3,2×10⁻⁶/stopino ), da se zmanjša toplotna obremenitev ulitka in izboljša stabilnost pri toplotnem udaru (običajno se lahko število vodno hlajenih toplotnih šokov poveča od 10-krat do več kot 20-krat).
