Vuurvaste gietstukken met een laag cementgehalte worden vergeleken met traditionele vuurvaste gietstukken van aluminaatcement. De toegevoegde hoeveelheid cement aan traditionele vuurvaste gietstukken van aluminaatcement bedraagt gewoonlijk 12-20% en de toegevoegde hoeveelheid water is doorgaans 9-13%. Door de hoge hoeveelheid toegevoegd water heeft het gietstuk veel poriën, is het niet dicht en heeft het een lage sterkte. Door de grote hoeveelheid toegevoegd cement kan weliswaar een hogere sterkte bij normale en lage temperaturen worden bereikt, maar de sterkte neemt af door de kristallijne transformatie van calciumaluminaat bij gemiddelde temperaturen. Uiteraard reageert het toegevoegde CaO met SiO2 en Al2O3 in het gietstuk, waardoor stoffen met een laag smeltpunt ontstaan, wat resulteert in een verslechtering van de eigenschappen van het materiaal bij hoge temperaturen.
Wanneer ultrafijne poedertechnologie, zeer efficiënte additieven en wetenschappelijke deeltjesgradatie worden gebruikt, wordt het cementgehalte van het gietstuk verlaagd tot minder dan 8% en het watergehalte tot ≤ 7%, en kan een vuurvast gietstuk met een lage cementreeks worden bereid en in Het CaO-gehalte is ≤ 2,5% en de prestatie-indicatoren overtreffen over het algemeen die van vuurvaste gietstukken van aluminaatcement. Dit type vuurvast gietstuk heeft een goede thixotropie, dat wil zeggen dat het gemengde materiaal een bepaalde vorm heeft en begint te vloeien met een kleine externe kracht. Wanneer de externe kracht wordt verwijderd, behoudt het de verkregen vorm. Daarom wordt het ook wel thixotroop vuurvast gietstuk genoemd. Zelfvloeiend vuurvast gietstuk wordt ook wel thixotroop vuurvast gietstuk genoemd. Behoort tot deze categorie. De precieze betekenis van vuurvaste gietstukken met een lage cementreeks is tot nu toe niet gedefinieerd. De American Society for Testing and Materials (ASTM) definieert en classificeert vuurvaste gietstukken op basis van hun CaO-gehalte.
Dichtheid en hoge sterkte zijn de opvallende kenmerken van vuurvaste gietstukken uit de serie met laag cementgehalte. Dit is goed voor de levensduur en prestaties van het product, maar het brengt ook problemen met zich mee bij het bakken vóór gebruik. Dat wil zeggen, gieten kan gemakkelijk optreden als u niet voorzichtig bent tijdens het bakken. Het fenomeen van het barsten van de corpus kan op zijn minst opnieuw gieten vereisen, of kan in ernstige gevallen de persoonlijke veiligheid van omringende werknemers in gevaar brengen. Daarom hebben verschillende landen ook diverse studies uitgevoerd naar het bakken van vuurvaste gietstukken uit de serie met laag cementgehalte. De belangrijkste technische maatregelen zijn: door het formuleren van redelijke ovencurven en het introduceren van uitstekende anti-explosiemiddelen, enz., kan dit ervoor zorgen dat het water in de vuurvaste gietstukken soepel wordt afgevoerd zonder andere bijwerkingen te veroorzaken.
Ultrafijne poedertechnologie is de sleuteltechnologie voor vuurvaste gietstukken met een laag cementgehalte. Momenteel zijn de meeste ultrafijne poeders die in keramiek en vuurvaste materialen worden gebruikt, tussen 0,1 en 10 μm groot en ze fungeren voornamelijk als dispersieversnellers en structurele verdichters. De eerste zorgt ervoor dat de cementdeeltjes sterk gedispergeerd worden zonder flocculatie, terwijl de laatste ervoor zorgt dat de microporiën in het gietlichaam volledig worden gevuld en de sterkte wordt verbeterd.
Veelgebruikte soorten ultrafijne poeders zijn onder andere SiO2, α-Al2O3, Cr2O3, enz. Het specifieke oppervlak van SiO2-micropoeder is ongeveer 20 m²/g en de deeltjesgrootte is ongeveer 1/100 van de cementdeeltjesgrootte, waardoor het goede vuleigenschappen heeft. Bovendien kunnen SiO2, Al2O3, Cr2O3-micropoeder, enz., ook colloïdale deeltjes in water vormen. Wanneer een dispergeermiddel aanwezig is, wordt een overlappende elektrische dubbellaag gevormd op het oppervlak van de deeltjes om elektrostatische afstoting te genereren, waardoor de vanderwaalskracht tussen de deeltjes wordt overwonnen en de grensvlakenergie wordt verlaagd. Dit voorkomt adsorptie en flocculatie tussen de deeltjes; tegelijkertijd wordt het dispergeermiddel rond de deeltjes geadsorbeerd om een oplosmiddellaag te vormen, wat ook de vloeibaarheid van het gietproduct verhoogt. Dit is ook een van de mechanismen van ultrafijn poeder: door het toevoegen van ultrafijn poeder en geschikte dispergeermiddelen kan het waterverbruik van vuurvaste gietstukken worden verminderd en de vloeibaarheid worden verbeterd.
Het uitharden en uitharden van vuurvaste gietstukken met een laag cementgehalte is het resultaat van de gecombineerde werking van hydratatiebinding en cohesiebinding. De hydratatie en uitharding van calciumaluminaatcement bestaan voornamelijk uit de hydratatie van de hydraulische fasen CA en CA2 en het kristalgroeiproces van hun hydraten. Dit betekent dat ze reageren met water tot hexagonale vlokken of naaldvormige CAH10, C2AH8 en hydratatieproducten zoals kubische C3AH6-kristallen en Al2O3aq-gels. Deze vormen vervolgens een onderling verbonden condensatie-kristallisatienetwerkstructuur tijdens het uithardings- en verwarmingsproces. De agglomeratie en binding zijn te danken aan het actieve ultrafijne SiO2-poeder dat colloïdale deeltjes vormt wanneer het in contact komt met water en de ionen die langzaam loskomen van het toegevoegde additief (d.w.z. elektrolyt). Omdat de oppervlakteladingen van de twee tegengesteld zijn, dat wil zeggen dat het colloïdale oppervlak tegenionen heeft geadsorbeerd, waardoor de £2 het potentiaal afneemt en condensatie optreedt wanneer de adsorptie het "iso-elektrische punt" bereikt. Met andere woorden, wanneer de elektrostatische afstoting op het oppervlak van de colloïdale deeltjes kleiner is dan de aantrekkingskracht, ontstaat er een cohesieve binding met behulp van de vanderwaalskracht. Nadat het vuurvaste gietmateriaal, gemengd met silicapoeder, is gecondenseerd, worden de Si-OH-groepen die zich op het oppervlak van SiO2 hebben gevormd, gedroogd en gedehydrateerd tot een brug, waardoor een siloxaan (Si-O-Si) netwerkstructuur ontstaat, waardoor het hard wordt. In de siloxaannetwerkstructuur nemen de bindingen tussen silicium en zuurstof niet af naarmate de temperatuur stijgt, waardoor de sterkte ook blijft toenemen. Tegelijkertijd zal de SiO2-netwerkstructuur bij hoge temperaturen reageren met het erin gewikkelde Al2O3 om mulliet te vormen, wat de sterkte bij gemiddelde en hoge temperaturen kan verbeteren.
Plaatsingstijd: 28-02-2024
