Einführung in feuerfeste gießbare Produkte mit niedrigem Zementgehalt

Feuerfeste Gussstücke mit niedrigem Zementgehalt werden mit herkömmlichen feuerfesten Gussstücken aus Aluminatzement verglichen. Die Zementzugabemenge herkömmlicher feuerfester Aluminatzementbetonteile beträgt normalerweise 12–20 % und die Wasserzugabemenge beträgt im Allgemeinen 9–13 %. Aufgrund der hohen Wasserzugabe weist der Gusskörper viele Poren auf, ist nicht dicht und weist eine geringe Festigkeit auf; Aufgrund der großen Menge an zugesetztem Zement können zwar höhere Normal- und Tieftemperaturfestigkeiten erreicht werden, die Festigkeit nimmt jedoch aufgrund der kristallinen Umwandlung von Calciumaluminat bei mittleren Temperaturen ab. Offensichtlich reagiert das eingebrachte CaO mit SiO2 und Al2O3 im Gießgut und erzeugt einige Substanzen mit niedrigem Schmelzpunkt, was zu einer Verschlechterung der Hochtemperatureigenschaften des Materials führt.

Wenn ultrafeine Pulvertechnologie, hocheffiziente Zusatzmittel und wissenschaftliche Partikelabstufung verwendet werden, wird der Zementgehalt des Gussstücks auf weniger als 8 % und der Wassergehalt auf ≤ 7 % reduziert, und es kann ein feuerfestes Gussstück mit niedrigem Zementgehalt hergestellt werden vorbereitet und eingebracht. Der CaO-Gehalt beträgt ≤2,5 %, und seine Leistungsindikatoren übertreffen im Allgemeinen die von feuerfesten Aluminatzement-Gussstücken. Diese Art von feuerfestem Gussmaterial hat eine gute Thixotropie, das heißt, das gemischte Material hat eine bestimmte Form und beginnt mit einer geringen äußeren Kraft zu fließen. Wenn die äußere Kraft entfernt wird, behält es die erhaltene Form bei. Daher wird es auch als thixotroper feuerfester Guss bezeichnet. Selbstfließender feuerfester Guss wird auch als thixotroper feuerfester Guss bezeichnet. Gehört zu dieser Kategorie. Die genaue Bedeutung von feuerfesten Gussmassen mit niedriger Zementreihe ist bisher nicht definiert. Die American Society for Testing and Materials (ASTM) definiert und klassifiziert feuerfeste Gussmassen anhand ihres CaO-Gehalts.

Dichte und hohe Festigkeit sind die herausragenden Merkmale der feuerfesten Gussteile der Low-Cement-Serie. Dies ist gut für die Verbesserung der Lebensdauer und Leistung des Produkts, bringt aber auch Probleme beim Backen vor der Verwendung mit sich, d. h. es kann leicht zu Ausgießen kommen, wenn man beim Backen nicht vorsichtig ist. Das Phänomen des Platzens des Körpers kann zumindest ein erneutes Eingießen erfordern oder in schweren Fällen die persönliche Sicherheit der umstehenden Arbeiter gefährden. Daher wurden in verschiedenen Ländern auch verschiedene Studien zum Einbrennen von feuerfesten Gussstücken mit niedrigem Zementgehalt durchgeführt. Die wichtigsten technischen Maßnahmen sind: Durch die Formulierung angemessener Ofenkurven und die Einführung hervorragender Explosionsschutzmittel usw. kann das Wasser aus den feuerfesten Gussstücken reibungslos entfernt werden, ohne dass andere Nebenwirkungen auftreten.

Die Ultrafeinpulvertechnologie ist die Schlüsseltechnologie für feuerfeste Gussteile mit niedrigem Zementgehalt (derzeit sind die meisten ultrafeinen Pulver, die in Keramik und feuerfesten Materialien verwendet werden, tatsächlich zwischen 0,1 und 10 μm groß und dienen hauptsächlich als Dispersionsbeschleuniger und Strukturverdichter. Ersteres macht das Die Zementpartikel werden hochdispers verteilt, ohne dass es zu Ausflockungen kommt. Letzteres führt zu einer vollständigen Füllung der Mikroporen im Gusskörper und verbessert die Festigkeit.

Zu den derzeit am häufigsten verwendeten Arten ultrafeiner Pulver gehören SiO2, α-Al2O3, Cr2O3 usw. Die spezifische Oberfläche von SiO2-Mikropulver beträgt etwa 20 m2/g und seine Partikelgröße beträgt etwa 1/100 der Zementpartikelgröße, sodass es gute Eigenschaften aufweist Fülleigenschaften. Darüber hinaus können SiO2-, Al2O3-, Cr2O3-Mikropulver usw. auch kolloidale Partikel in Wasser bilden. Wenn ein Dispergiermittel vorhanden ist, bildet sich auf der Oberfläche der Partikel eine überlappende elektrische Doppelschicht, die eine elektrostatische Abstoßung erzeugt, die die Van-der-Waals-Kraft zwischen den Partikeln überwindet und die Grenzflächenenergie verringert. Es verhindert Adsorption und Ausflockung zwischen Partikeln; Gleichzeitig wird das Dispergiermittel um die Partikel herum adsorbiert und bildet eine Lösungsmittelschicht, die auch die Fließfähigkeit des Gussmaterials erhöht. Dies ist auch einer der Mechanismen ultrafeiner Pulver, d. h. die Zugabe von ultrafeinem Pulver und geeigneten Dispergiermitteln kann den Wasserverbrauch feuerfester Gussteile reduzieren und die Fließfähigkeit verbessern.

Das Abbinden und Aushärten von feuerfesten Gussmassen mit niedrigem Zementgehalt ist das Ergebnis der kombinierten Wirkung von Hydratationsbindung und Kohäsionsbindung. Bei der Hydratation und Aushärtung von Calciumaluminatzement handelt es sich hauptsächlich um die Hydratation der hydraulischen Phasen CA und CA2 und den Kristallwachstumsprozess ihrer Hydrate, d Da kubische C3AH6-Kristalle und Al2O3aq-Gele dann während des Aushärtungs- und Erhitzungsprozesses eine miteinander verbundene Kondensations-Kristallisations-Netzwerkstruktur bilden. Die Agglomeration und Bindung ist darauf zurückzuführen, dass das aktive ultrafeine SiO2-Pulver kolloidale Partikel bildet, wenn es auf Wasser trifft und auf die Ionen trifft, die sich langsam vom hinzugefügten Additiv (dh der Elektrolytsubstanz) dissoziieren. Da die Oberflächenladungen der beiden entgegengesetzt sind, hat die Kolloidoberfläche Gegenionen adsorbiert, wodurch das Potential abnimmt und Kondensation auftritt, wenn die Adsorption den „isoelektrischen Punkt“ erreicht. Mit anderen Worten: Wenn die elektrostatische Abstoßung auf der Oberfläche der kolloidalen Partikel geringer ist als ihre Anziehungskraft, kommt es mithilfe der Van-der-Waals-Kraft zu einer kohäsiven Bindung. Nachdem das mit Siliciumdioxidpulver vermischte feuerfeste Gussmaterial kondensiert ist, werden die auf der Oberfläche von SiO2 gebildeten Si-OH-Gruppen getrocknet und dehydriert, um eine Brücke zu bilden, wodurch eine Siloxan-Netzwerkstruktur (Si-O-Si) entsteht, die dadurch aushärtet. In der Siloxan-Netzwerkstruktur nehmen die Bindungen zwischen Silizium und Sauerstoff mit zunehmender Temperatur nicht ab, sodass auch die Festigkeit weiter zunimmt. Gleichzeitig reagiert die SiO2-Netzwerkstruktur bei hohen Temperaturen mit dem darin eingewickelten Al2O3 unter Bildung von Mullit, was die Festigkeit bei mittleren und hohen Temperaturen verbessern kann.