2.2 Pärast kasutamist valatava korund-spinell koostis ja struktuur
Algse töökihi paksus on 230-250mm ja löögiala näiv morfoloogia 8# kulbi põhjas pärast 91 kasutuskorda. Korund-spinellvalatava jääkpaksus on umbes 120 mm ja kuuma otsa metamorfne kiht on õhuke. Kuumast otsast umbes 20 ja 80 mm kaugusel on kuuma pinnaga paralleelsed läbivad praod ning piki prao sissetungimist esineb räbu.
Selleks, et analüüsida sularäbu ja korund-spinellvalu vahelist koostoimet ning mõista materjali kahjustusmehhanismi, võeti pindala A kerge lehe valmistamiseks. Piirkonna mikrostruktuuri vaatlemiseks ja mikroala komponentide määramiseks kasutati skaneerivat elektronmikroskoopi ja energiaspektromeetrit. Jäägi A-ala kuuma pinna mikrostruktuur pärast kasutamist räbukihist kvaasiprotoplasmaatilise kihini
On näha, et pärast kasutamist jääkmaterjali pindala A saab selgelt jagada kolmeks kihiks: räbukiht (umbes 0,5 mm), läbilaskev kiht (6-8 mm) ja protoplasmaatiline kiht. kiht. Räbu elemendid reageerivad valatava maatriksiga, moodustades madala sulamistemperatuuriga faasi (vt infiltratsioonikihti joonisel 2) ja tungivad läbi maatriksi valatavasse ainesse, mis soodustab maatriksi paagutamist ja tihenemist. Protoplasmaatilises kihis on palju poore, struktuur on lahtine, soojuspaisumistegur läbilaskva kihi ja protoplasmaatilise kihi vahel ei ühti ning nende kahe vahele tekivad läbipraod. Läbilaskvas kihis tungivad räbus sisalduvad FeO, CaO ja SiO₂ valatavasse maatriksisse. Edasise tungimise korral väheneb selle sisaldus järk-järgult.
Et täiendavalt analüüsida räbu läbitungimise mõju valatava mikrostruktuurile ja mikropinna koostisele, suurendati iga ala joonisel 2 vaatlemiseks ja viidi läbi EDS-analüüs. Räbukihi piirkonnas a hävib tööpinna valatava maatriksi mikrostruktuur, maatriksisse imbub suur kogus vedelfaasi ja struktuur on tihe. Peamised faasid on MgO-CaO-Al2O3-SiO2-FeO madala sulamistemperatuuriga faas ja CaO-Al2O3-SiO2-FeO madala sulamistemperatuuriga faas). Infiltratsioonikihi piirkondades b ja c tungib suur hulk räbus sisalduvat CaO, SiO₂ ja FeO valatavasse materjali, mille tulemuseks on maatriksi tihenemine. Magneesiumalumiiniumi spinellifaas. Protoplasmaatilise kihi piirkonnas d on maatriksis suur hulk poore ja struktuur on lahtine, peamiselt magneesium-alumiinium spinellfaas, CaO-Al2O3 faas ja korundfaas. Lisaks maatriksi kaudu valatavasse imbumisele levib räbu ka mööda pragusid valatavasse.
2.3 Korund-spinellvalu kahjustusmehhanism
Kulbi alumise töökihi peamised kahjustustegurid on: termiline šokk, mehaaniline pinge, erosioon ja räbu läbitungimine. Tööpinnal on originaalvalu põhifaasid magneesiumist alumiiniumist spinell, CaO-Al₂O3 ja korund. Räbu erosiooni ja valatavasse tungimisega neelab maatriksis olev magneesium-alumiinium-spinelli faas räbus sisalduva FeO ja korund reageerib räbus oleva CaO ja SiO₂-ga, moodustades madala sulamistemperatuuriga kaltsium-alumiinium-räni. faas:
Kui räbus SiO2, FeO ja CaO sisaldus väheneb, väheneb ka räbu suhteline sisaldus, mistõttu väheneb räbu kogus, mis veelgi erodeerub ja tungib valatavasse.
Tööpinnal tungivad räbus olev vedel faas ja reaktsiooni käigus moodustunud vedel faas valatavasse. Temperatuurigradiendi tõttu põhjustab kuuma pinna paagutav tihenemine ja maatriksi sidumise faas hävib samal ajal. Mehaanilise pinge ja termilise pinge tõttu tekivad tihedas kihis praod, mis levivad läbi reaktsioonikihi ja läbilaskva kihi vahelise liidese, mille tulemuseks on reaktsioonikihi koorumine. Lisaks korrodeerub räbu ja tungib mööda pragusid valatavasse, mis kiirendab reaktsioonikihi koorumist tulekindlast materjalist. Sellise olukorra kordumine teenindamise ajal viis tulekindlate materjalide hävitamiseni.
Kokkuvõtteks
(1) Kulbi põhjas asuvate magneesium-alumiinium-süsiniktelliste asendamiseks kasutatakse korund-spinellvalusid, mis vastavad elektriahju ümartooriku tootmisliini sulatusprotsessile. Integreeritud valamiseid kasutades on vahukulbi alumise töökihi sulamiskadu väike, terviklikkus ja õhutihedus paranevad ning ebanormaalsete ventilatsioonitelliste tõttu väheneb külma terase imbumise tõenäosus mööda tellisliiteid ja offline. Kulbiga töötamise ohutus on oluliselt paranenud ja optimeeritud. Hooldusrežiim on täiustatud ja tulekindlate materjalide tarbimine väheneb.
(2) Korund-spinellvalu kahjustused on peamiselt põhjustatud räbu ja tulekindlate materjalide reaktsioonist. Samal ajal mängivad olulist rolli ka termiline pinge ja mehaaniline pinge; lisaks korrodeerub räbu ja tungib piki pragu valatavasse, kiirendades Reaktsioonikiht koorus tulekindlalt materjalilt. Selle protsessi kordamine teenindamise ajal on viinud tulekindlate materjalide hävimiseni.
