2.2 Состав и структура корундо-шпинельного литья после использования
Толщина исходного рабочего слоя составляет 230-250 мм, а кажущаяся морфология зоны удара на дне ковша 8# после 91 использования. Остаточная толщина корунд-шпинельного литья составляет около 120 мм, а метаморфический слой горячего конца тонкий. Имеются очевидные сквозные трещины, параллельные горячей поверхности на расстоянии примерно 20 и 80 мм от горячего конца, и наблюдается явление проникновения шлака вдоль трещины в трещину.
Для того, чтобы проанализировать взаимодействие расплавленного шлака с корундово-шпинельным литьем и понять механизм повреждения материала, на участке А был изготовлен легкий лист. Сканирующий электронный микроскоп и энергетический спектрометр использовались для наблюдения за микроструктурой участка и определения компонентов микроучастка. Микроструктура горячей поверхности области А остатка после использования от слоя шлака до квазипротоплазматического слоя
Видно, что площадь А остаточного материала после использования можно четко разделить на 3 слоя: слой шлака (около 0,5 мм), проницаемый слой (6-8 мм) и протоплазматический слой. слой. Элементы шлака реагируют с литейной матрицей, образуя легкоплавкую фазу (см. инфильтрационный слой на рис. 2), и проникают в литейную массу через матрицу, что способствует спеканию и уплотнению матрицы. В протоплазматическом слое большое количество пор, структура рыхлая, коэффициент теплового расширения между проницаемым и протоплазматическим слоями не совпадает, между ними возникают сквозные трещины. В проницаемом слое FeO, CaO и SiO₂ из шлака проникают в литейную матрицу. При дальнейшем проникновении его содержание постепенно снижается.
Чтобы дополнительно проанализировать влияние проникновения шлака на микроструктуру и состав микроплощадей литейного изделия, каждая область на Рисунке 2 была увеличена для наблюдения и был проведен анализ ЭДС. На участке а шлакового слоя микроструктура литейной матрицы забоя разрушена, матрица пропитана большим количеством жидкой фазы, структура плотная. Основными фазами являются низкоплавкая фаза MgO-CaO-Al₂O3-SiO2-FeO и легкоплавкая фаза CaO-Al2O3-SiO2-FeO). На участках b и c инфильтрационного слоя большое количество CaO, SiO₂ и FeO из шлака проникает в отливку, что приводит к уплотнению матрицы. Фаза магниево-алюминиевой шпинели. В области d протоплазматического слоя в матрице имеется большое количество пор и структура рыхлая, в основном фаза магниево-алюминиевой шпинели, фаза CaO-Al₂O3 и фаза корунда. Помимо проникновения в бетон через матрицу, шлак также распространяется в металле по трещинам.
2.3 Механизм повреждения корунд-шпинельного литья
Основными факторами повреждения нижнего рабочего слоя ковша являются: термический удар, механическое воздействие, эрозия и проникновение шлака. На забое основными фазами исходного литья являются магниево-алюминиевая шпинель, CaO-Al₂O3 и корунд. При эрозии и проникновении шлака в отливку магниево-алюминиевая шпинельная фаза в матрице поглощает FeO в шлаке, а корунд реагирует с CaO и SiO₂ в шлаке с образованием кальциево-алюминиево-кремниевой легкоплавкой фаза:
По мере уменьшения содержания SiO2, FeO и CaO в шлаке уменьшается относительное содержание шлака, так что количество шлака, который в дальнейшем разрушается и проникает в отливку, уменьшается.
На рабочей поверхности жидкая фаза в шлаке и жидкая фаза, образующаяся в результате реакции, проникают в отливку. Из-за градиента температуры происходит спекание, уплотнение горячей поверхности и одновременное разрушение связующей фазы матрицы. Под действием механических и термических нагрузок в плотном слое образуются трещины, которые распространяются по границе между реакционным и проницаемым слоями, что приводит к отслаиванию реакционного слоя. Кроме того, шлак корродирует и проникает в бетон по трещинам, что ускоряет отслаивание реакционного слоя от огнеупора. Повторение этой ситуации в процессе эксплуатации приводило к разрушению огнеупорных материалов.
в заключение
(1) Литейные изделия из корунд-шпинели используются для замены магнезиально-алюминиево-углеродистых кирпичей на дне ковша, которые могут соответствовать процессу плавки на линии по производству круглых заготовок в электропечах. При использовании монолитных заготовок потери плавления нижнего рабочего слоя ковша малы, повышается целостность и герметичность, снижается вероятность инфильтрации холодного металла по стыкам кирпичей и в автономном режиме из-за аномальной вентиляции кирпичей, значительно повышена и оптимизирована безопасность работы ковша. Улучшен режим обслуживания и снижен расход огнеупоров.
(2) Повреждение корунд-шпинельного литья в основном вызвано реакцией шлака и огнеупорных материалов. В то же время важную роль играют также термические и механические нагрузки; кроме того, шлак разъедает и проникает в бетон по трещине, ускоряя отслаивание реакционного слоя от огнеупорного материала. Повторение этого процесса в процессе эксплуатации привело к разрушению огнеупорных материалов.
