LCC در مقابل ULCC Castable: محتوای CaO و تأثیر واقعی آن بر عمر پوشش

محتوای CaO در قالب‌های دیرگداز، عددی است که در برگه اطلاعات هر محصول نشان داده می‌شود، اما اهمیت مهندسی آن به ندرت فراتر از برچسب "سیمان کم" یا "فوق-سیمان کم" توضیح داده می‌شود. مفهومی که اکثر مهندسان دارند - CaO کمتر برابر با عملکرد بهتر است - از نظر جهت صحیح است اما به طور خطرناکی ناقص است. معاوضه هایی که با کاهش CaO کمتر از 1% همراه است، بر توسعه استحکام سبز، تقاضای آب، رفتار جریان، و{6}}استحکام گرم طولانی مدت تأثیر می گذارد، به گونه ای که تعیین می کند که آیا ULCC انتخاب مناسبی است یا بیش از حد گران قیمت برای برنامه شما.

تولید کنندگان کم سیمان ریخته گری مواد را در محدوده CaO تولید می کنند که تقریباً یک مرتبه بزرگی را شامل می شود. درک اینکه برنامه شما در آن محدوده - کجا قرار دارد و در هر مرحله چه چیزی به دست می آورید و چه چیزی را از دست می دهید - سوال مهندسی عملی است که این مقاله به آن پاسخ می دهد.

کاری که CaO در دیرگداز ریخته‌گری - انجام می‌دهد و چرا کمتر پیچیده است

سیمان آلومینات کلسیم (CAC) در قالب‌های ریخته‌گری نسوز معمولی، دو عملکرد را به طور همزمان انجام می‌دهد: اتصال هیدرولیکی را در طول پخت و توسعه{0} مراحل اولیه استحکام ایجاد می‌کند، و در دمای بالا، فازهای آلومینوسیلیکات کلسیم را تشکیل می‌دهد که به ساختار پیوند سرامیکی کمک می‌کند. هر دو عملکرد مفید هستند. هر دو با بدهی همراه هستند.

پیوند هیدرولیکی CAC ساده است - آب با فازهای آلومینات کلسیم واکنش می دهد تا ترکیبات هیدراته (CAH10، C2AH8، C3AH6) را ایجاد کند که به ماده ریخته گری تازه استحکام سبز آن می دهد. بدون استحکام سبز کافی، قالب‌گیری، حمل و نقل و گرمای اولیه{2}}همگی خطر خرابی مکانیکی را به همراه دارند. به همین دلیل است که کاهش محتوای سیمان مستلزم جبران با سیلیس کلوئیدی، آلومینا راکتیو یا میکروسیلیس به عنوان عوامل پیوند جایگزین است - مکانیسم پیوند تغییر می کند، نه فقط سطح CaO.

بالا بودن{0}}مسئولیت دمای CaO دلیلی است که صنعت در وهله اول به سمت تولیدات سیمانی پایین‌تر-رفت. CaO در حضور SiO2 و Al2O3 در دمای عملیاتی، آنورتیت (CaAl2Si2O8) و ژلنیت (Ca2Al2SiO7) را تشکیل می‌دهد. هر درصد CaO در دستگاه ریخته‌گری، یک درصد از تشکیل فاز شیشه‌ای بالقوه-در سطح داغ است.

بنابراین وظیفه مهندسی "به حداقل رساندن CaO بدون قید و شرط" نیست. این "سطح CaO را بیابید که در آن توسعه استحکام سبز برای روش نصب و برنامه گرم کردن شما کافی است، در حالی که تشکیل فاز شیشه ای در دمای بالا در محدوده های قابل قبول برای شرایط سرویس شما حفظ می شود."

LCC، ULCC، NCC: چارچوب درجه سه-

ماریخته گری نسوزمحدوده محصول شامل گریدهای LCC، ULCC و NCC در محتوای آلومینا از 45٪ تا 90٪، با گریدهای مشابه برای هر منطقه ملاقه و کاربرد کوره است.

چهار مشاهدات از این جدول که بر تصمیمات مشخصات تأثیر می گذارد:

افزودن آب با محتوای CaO کاهش می یابد- اما این تا حدی با این واقعیت جبران می‌شود که فرمول‌های ULCC و NCC به کنترل دقیق‌تر آب نیاز دارند. پنجره جریان باریک برای ULCC (معمولاً ± 0.3٪ تغییرات آب مقدار جریان را 40-60 میلی متر در آزمایش جدول جریان استاندارد تغییر می دهد) به این معنی است که کیفیت اختلاط سایت مستقیماً بر یکپارچگی پوشش تأثیر می گذارد. یک LCC با 6٪ اضافه آب بخشنده است. ULCC در 4.2٪ اضافه آب نیست.

سیستم پیوند اساساً تغییر می کندبین LCC و ULCC LCC هنوز در درجه اول به پیوند هیدرولیکی از CAC برای استحکام سبز متکی است. ULCC متکی به میکروسیلیکا و بسته بندی ذرات آلومینا فعال - یک مکانیسم فیزیکی-شیمیایی است که دما-به جای آب-فعال می‌شود. این بدان معنی است که توسعه استحکام سبز ULCC در دماهای پایین کندتر است و زمان قالب‌گیری باید در مقایسه با LCC در شرایط محیطی مشابه افزایش یابد.

NCC به طور جهانی برتر از ULCC نیست. قابلیت ریخته‌گری سیمان صفر، تشکیل فاز آلومینوسیلیکات کلسیم را به طور کامل حذف می‌کند، اما سیستم‌های متصل به سیلیس کلوئیدی می‌توانند به محیط‌های با سرباره قلیایی بالا که در آن پیوند سیلیسی مورد حمله قرار می‌گیرد، حساس باشند. برای کاربردهایی با شیمی سرباره بسیار پایه، یک ULCC خوب فرموله شده می‌تواند علیرغم باقیمانده CaO از NCC در مقاومت سرباره بهتر عمل کند.

عایق حرارتی قابل ریخته گرینمرات (تراکم{0}}کمتر،-فرمولاسیون با تخلخل بیشتر برای کاربردهای پوشش پشتیبان) از همان طبقه بندی LCC/ULCC/NCC برای بایندر پیروی می کنند، اما محرک های عملکرد هدایت حرارتی و پایداری حرارتی هستند تا مقاومت گرم و مقاومت در برابر سرباره. تجزیه و تحلیل معاوضه CaO در مورد-روی پوشش‌های داغ - اعمال می‌شود نه مستقیماً برای لایه‌های پشتیبان عایق که معمولاً LCC کافی است.

حفظ استحکام گرم: 1500 درجه، داده خیساندن 24 ساعته

معنی دارترین وجه تمایز بین درجات LCC و ULCC این نیست که -مقادیر CCS دمای اتاق در برگه داده است - بلکه مدول داغ گسیختگی (Hot MOR) پس از قرار گرفتن در معرض دمای بالا پایدار است.

تست Hot MOR استحکام خمشی نمونه های ریخته گری پخته شده را در دمای بالا، تحت بار، پس از یک دوره خیساندن مشخص اندازه گیری می کند. آزمایشی که ما استفاده می کنیم: نمونه ها در دمای 1500 درجه به مدت 24 ساعت شلیک می شوند، سپس MOR داغ در 1400 درجه تحت بارگذاری استاندارد چهار نقطه اندازه گیری می شود. نتایج برای 70٪ ترکیبات پایه Al2O3 در سه درجه CaO:

آنچه نسبت گرم/سرد نشان می‌دهد، توانایی گرید برای حفظ یکپارچگی ساختاری تحت بار حرارتی در دمای عملیاتی است - خاصیتی که آزمایش CCS حالت سرد نمی‌تواند آن را پیش‌بینی کند. گریدهای LCC معمولاً افت بیشتری را بین MOR سرد و گرم نشان می‌دهند زیرا فاز شیشه آلومینوسیلیکات کلسیم، که جامد است و به MOR سرد کمک می‌کند، در 1400 درجه تا حدی ویسکوز می‌شود و ظرفیت تحمل بار را کاهش می‌دهد.

داده‌های تخلخل داستانی همزمان را بیان می‌کنند: CaO بالاتر با تخلخل بعد از آتش سوزی بالاتر مرتبط است زیرا تشکیل فاز شیشه‌ای در مرز دانه‌ها مسیرهایی را با جریان فاز ویسکوز ایجاد می‌کند. تخلخل بالاتر در دمای عملیاتی به معنای سرعت نفوذ سریعتر سرباره است - مکانیسم شکست غالب در آسترهای کار ملاقه و کف کوره با قرار گرفتن در معرض سرباره.

ماتریس تصمیم برنامه: زمانی که ULCC حق بیمه هزینه را توجیه می کند

ULCC معمولاً 25 تا 45 درصد بیشتر از LCC در هر تن در محتوای آلومینا معادل هزینه دارد. حق بیمه هزینه بر اساس چهار متغیر شرایط عملیاتی - یا نه - توجیه می شود:

دمای عملیاتی: زیر دمای عملیاتی پایدار 1200 درجه، سرعت تشکیل فاز آلومینوسیلیکات کلسیم در LCC محدود است و اختلاف حفظ استحکام گرم بین LCC و ULCC به طور قابل توجهی کاهش می یابد. برای کاربردهای پوشش پشتیبان، لوله کوره پتروشیمی از دمای زیر 1100 درجه پشتیبانی می‌کند، و پیش گرمکن کوره دوار قابل ریخته‌گری در مناطق دمای پایین‌تر، LCC عملکرد مناسب را با هزینه کمتر ارائه می‌کند. بالاتر از 1350 درجه دمای عملیاتی پایدار، استحکام گرم و مزیت مقاومت در برابر سرباره ULCC عامل تعیین کننده است.

تماس سرباره: هر نوع ریخته گری در تماس مستقیم با سرباره سیلیکات آهن، سرباره آلومینات کلسیم یا مذاب شیشه بالاتر از 1300 درجه باید به عنوان ULCC یا NCC مشخص شود. آسیب پذیری فاز شیشه ای LCC تحت حمله سرباره اسیدی یا بازی، آن را برای کاربردهای خط سرباره و کف در ملاقه های فولادی، دهانه های EAF و مناطق تماس کوره شیشه ای نامناسب می کند. برای کاربردهای بدون تماس سرباره - سقف کوره و تاج در موقعیت‌های غیر تماسی، پشتیبان فیبر سرامیکی یا اشکال ساختاری - LCC یک انتخاب قانونی است.

فرکانس چرخه حرارتی: چرخه حرارتی مکرر بالای 900 درجه به تدریج فاز شیشه ای را در LCC توسعه می دهد، حتی اگر دمای پیک به 1500 درجه نرسد. روکش قابل ریخته‌گری در کوره فولادی که 2 تا 3 بار در روز از 200 درجه تا 1250 درجه چرخش می‌کند، تشکیل فاز شیشه‌ای قابل‌توجهی را در طی یک کارزار 12-ماهه جمع‌آوری می‌کند. ULCC یکپارچگی ریزساختاری بهتری را از طریق چرخه‌های مکرر حفظ می‌کند زیرا سیستم پیوند آن کمتر تحت تأثیر توسعه فاز شیشه‌ای با دمای متوسط ​​قرار می‌گیرد.

روش نصب و شرایط سایت: اگر تیم نصب با کنترل آب تنگ - تجربه نداشته باشد و بسیاری از تاسیسات میدانی شامل اضافه کردن آب متغیر توسط اپراتورها باشد - پنجره جریان باریک ULCC خطر واقعی یا بیش از-تر (تفکیک، تخلخل پس از آتش بالا-) یا کمتر از-جریان خیس، نامناسب (ناکافی) را ایجاد می‌کند. در این شرایط، مشخص کردن ULCC برای افزایش عمر کمپین 15 تا 20 درصد نسبت به LCC ممکن است ارزش ریسک قابلیت اطمینان نصب را نداشته باشد. یک LCC خوب-نصب شده بهتر از ULCC نصب شده ضعیف است.

قانون تصمیم عملی که ما استفاده می‌کنیم: زمانی که دمای عملیاتی از 1350 درجه تجاوز می‌کند، تماس سرباره وجود دارد و تیم نصب تجربه‌ای با-آب-قابلیت ریخته‌گری کم-از خود نشان داده است، ULCC را مشخص کنید. در همه موارد دیگر، با LCC شروع کنید و فقط زمانی ارتقا دهید که داده های کمپین هزینه را توجیه کند.

آستر کاری ملاقه فولادی: منطق انتخاب خاص

آستر کاری ملاقه فولادی جایی است که تصمیم LCC در مقابل ULCC مستقیم ترین پیامد اقتصادی را دارد. یک ملاقه 200 تنی که 150 گرم در هر کمپین اجرا می کند، تقریباً 8 تا 12 تن ریخته گری در آستین پلاگین تصفیه، ناحیه پایین و هر بخش یکپارچه آستر کاری مصرف می کند.

مکانیسم های شکست غالب در ریخته گری ملاقه ای:

منطقه آستین پلاگین پاکسازی: شوک حرارتی ناشی از چرخه تصفیه گاز + نفوذ سرباره → ULCC مورد نیاز

منطقه ضربه پایین(زیر جریان فلز در حین ضربه زدن): فرسایش مکانیکی + شوک حرارتی → ULCC یا ریخته‌گری با تخصص MOR بالا-

ناحیه عمومی پایین: تماس با سرباره متوسط، چرخه حرارتی متوسط ​​→ ULCC یا LCC{0}}حق بیمه بسته به شیمی سرباره

لایه عایق پشتیبان-: بدون تماس سرباره، فقط پایداری حرارتی → LCC یاپوشش پشتیبان عایق آجر آتش نشانی- IFB پایداری ابعادی بهتری را نسبت به پشتیبان گیری قابل پخش در برنامه‌هایی با چرخه‌های نادر رلاین فراهم می‌کند.

بینش حیاتی از ردیابی کمپین چند{0}}سطلی: اختلاط درجه‌ها بر اساس منطقه - ULCC در موقعیت‌های سایش بالا-، LCC در پشتیبان - به طور مداوم هزینه-به ازای-حرارت بهتری نسبت به تعیین یکنواخت ULCC در کل پوشش ارائه می‌کند. تفاوت هزینه بین ULCC و LCC در لایه پشتیبان هیچ سودی در طول عمر کمپین به همراه ندارد. ULCC هرگز شرایط سرباره و دما را که هزینه آن را توجیه می کند، نمی بیند.

برای ملاقه های فولادی که در حال حاضر در حال اجرا هستندآجر کربن منیزیا برای ملاقه فولادیپوشش های کاری، تبدیل به یکپارچه ریخته گری همیشه گام درستی نیست - تصمیم به شیمی سرباره، هندسه ملاقه و قابلیت نصب موجود در محل بستگی دارد. برای کارخانه هایی که در نظر دارند از روکش های آجرکاری به روکش های ملاقه کاملاً یکپارچه تغییر کنند، هر منطقه کم سیمان با عیار پایین برای تولیدکنندگان کمپین {2} که می توانند تولید کنندگان با درجه پایین ریخته گری سیمانی را عرضه کنند، برای آسترهای کاری در دسترس است. داده‌های هندسه ملاقه‌های قابل مقایسه - نسبت به تامین‌کنندگانی که یک درجه جهانی واحد را برای همه موقعیت‌ها ارائه می‌دهند، ارجحیت دارند. سیستم لنگر که از مناطق ریخته گری در ملاقه پشتیبانی می کند به همان اندازه بخشی از مشخصات - برای انتخاب نوع لنگر و داده های تحمل بار است.v-انکرهای فولادی را برای آستر ریخته گری نوع کنیدراهنمای

طراحی ترکیبی و بسته‌بندی ذرات - آنچه درجات تولید را از هم جدا می‌کند

همه فرمولاسیون های LCC به یک اندازه عمل نمی کنند و همه فرمول های ULCC به یک اندازه عمل نمی کنند. در هر طبقه‌بندی CaO، توزیع اندازه ذرات (PSD) ترکیب سنگدانه، چگالی بسته‌بندی فیزیکی را تعیین می‌کند، و چگالی بسته‌بندی تخلخل را پس از شلیک و مقاومت در برابر نفوذ سرباره - اغلب بیشتر از محتوای CaO به تنهایی تعیین می‌کند.

یک ULCC خوب بهینه شده با استفاده از بسته بندی Andreassen یا اصلاح شده Andreassen (q-مقدار 0.26-0.30) تخلخل پس از آتش سوزی 12-16٪ در 1500 درجه را در یک سیستم 70٪ Al2O3 به دست می آورد. یک ULCC با فرمول ضعیف با{10}}PSD بهینه‌نشده می‌تواند به تخلخل پس از آتش سوزی 20 تا 24 درصد برسد، علی‌رغم اینکه محتوای CaO پایین آن - عملکرد بدتری نسبت به LCC{15}}در مقاومت سرباره دارد.

هنگام ارزیابی تولیدکنندگان کم سیمان ریخته گری، درخواست کنید:

داده های توزیع اندازه ذرات کامل برای تعداد زیادی تولید، نه فقط هدف فرمول

تخلخل پست{0}}در دمای عملیاتی شما اندازه‌گیری می‌شود، نه در شرایط تست استاندارد 1100 درجه

داده های MOR را در دمای کارکرد با مدت خیساندن گرم کنید

داده‌های عملکرد کمپین را از برنامه‌های کاربردی با مشخصات شیمیایی سرباره و دمای مشابه نشان داد

درصد CaO در دیتاشیت یک عدد است. ویژگی کامل تنظیم شده در شرایط عملیاتی شما چیزی است که عمر آستر را تعیین می کند.

پشتیبانی مهندسی

انتخاب بین LCC، ULCC، و NCC برای یک کاربرد خاص مستلزم دانستن مشخصات دمای عملیاتی، شیمی سرباره، الگوی چرخه حرارتی و قابلیت نصب است. ما نمرات LCC/ULCC منطبق را برای هر منطقه کاربردهای ملاقه فولادی، EAF، کوره دوار، و کوره های پتروشیمی - با داده های کمپین از تاسیسات مشابه ارائه می کنیم.

اگر تولیدکنندگان کم سیمان ریخته گری را برای مشخصات پوشش جدید یا یک پروژه بهبود عمر کمپین ارزیابی می کنید، می توانیم توصیه های درجه ای را با پشتیبانی از داده های آزمایشی و راهنمایی نصب برای شرایط خاص شما ارائه دهیم.

سوالات متداول

تفاوت بین LCC و ULCC ریخته گری نسوز چیست؟

LCC (ریخته گری کم سیمان) حاوی 1.0-2.5٪ CaO از سیمان آلومینات کلسیم است که با استفاده از پیوند هیدرولیکی به عنوان مکانیزم مقاومت سبز اولیه است. ULCC (فوق‌{3}}ریخته‌گری با سیمان کم) حاوی 0.2 تا 1.0 درصد CaO است که در عوض به میکروسیلیس و بسته‌بندی ذرات آلومینا واکنش‌پذیر برای اتصال متکی است. کاهش CaO در ULCC به معنی تشکیل فاز شیشه آلومینوسیلیکات کلسیم کمتر در دمای بالا - است که منجر به حفظ استحکام گرم بهتر، تخلخل پست{8}}کمتر در برابر آتش و بهبود مقاومت در برابر سرباره بالای 1350 درجه می‌شود.

آیا ULCC همیشه بهتر از LCC برای کاربردهای نسوز ریخته گری است؟

خیر. هزینه ULCC 25 تا 45 درصد بیشتر از LCC در هر تن است و به کنترل دقیق تری اضافه آب در طول نصب نیاز دارد. دمای کارکرد پایدار زیر 1200 درجه، در موقعیت‌هایی که تماس مستقیم با سرباره ندارند، و در کاربردهایی که کنترل آب نصب را نمی‌توان تضمین کرد، LCC انتخاب مناسبی است. مزایای عملکرد ULCC در درجه اول در بالای 1350 درجه با تماس سرباره و چرخه حرارتی مکرر تحقق می یابد.

NCC (بدون{0}}ریخته گری سیمانی) چیست و چه زمانی باید استفاده شود؟

NCC از سیلیس کلوئیدی یا آلومینا قابل هیدراتاسیون به عنوان تنها عامل پیوند استفاده می کند که محتوای CaO کمتر از 0.2٪ دارد. تشکیل فاز آلومینوسیلیکات کلسیم را به طور کامل حذف می کند و بهترین-استحکام گرما در دمای بالا و کمترین تخلخل پس از{3}} آتش سوزی را در سه درجه بدست می آورد. NCC برای سخت‌ترین کاربردها مناسب است: روکش‌های تاندیش ریخته‌گری پیوسته، پایین EAF در تماس مستقیم فولادی، و مناطق تماس کوره شیشه‌ای. برای کاربردهای سرباره پایه با-بالا، سیستم متصل به سیلیس-NCC می‌تواند در این موارد در برابر حمله قلیایی آسیب‌پذیر باشد، در این موارد ULCC خوب فرمول‌بندی‌شده ممکن است بهتر از NCC باشد.

چگونه ریخته گری عایق حرارتی با طبقه بندی LCC و ULCC ارتباط دارد؟

عایق حرارتی قابل ریخته‌گری (تراکم‌های{0}}کمتر، تخلخل{{1} بیشتر برای پوشش پشتیبان) از همان طبقه‌بندی بایندر LCC/ULCC/NCC پیروی می‌کند، اما برای عملکرد عایق حرارتی به جای مقاومت گرما و مقاومت در برابر سرباره فرموله شده است. اکثر برنامه های ریخته گری عایق حرارتی از چسب LCC استفاده می کنند، زیرا دمای کار در موقعیت های پشتیبان پایین تر است و تماس با سرباره وجود ندارد. تجزیه و تحلیل مبادله محتوای CaO که در این مقاله توضیح داده شده است، عمدتاً برای ریخته‌گری‌پذیری روکش‌های داغ{4} اعمال می‌شود.

هنگام ارزیابی گرید چه چیزی باید از تولیدکنندگان کم سیمان ریخته گری درخواست کنم؟

فراتر از داده‌های استاندارد CCS و مقادیر MOR: (1) تخلخل پس از آتش سوزی اندازه‌گیری شده در دمای عملیاتی شما (نه فقط در شرایط آزمایش استاندارد 1100 درجه). (2) MOR داغ در دمای کار شما پس از مدت خیساندن شما. (3) داده های توزیع اندازه ذرات کامل برای تعداد زیادی تولید؛ و (4) داده‌های عملکرد کمپین را از برنامه‌های کاربردی با مشخصات شیمیایی سرباره و مشخصات دما نشان داد. CaO% به تنهایی عمر پوشش را پیش بینی نمی کند - ویژگی کامل تنظیم شده در شرایط عملیاتی شما پیش بینی می کند.