Ocelová vlákna pro žáruvzdorné materiály: Extrakce taveniny, jakosti a tepelný šok

Článek

15. června 2016

Žáruvzdorné vlákno a strukturální vlákno jsou různé produkty, od základního materiálu po tvar. Použití hákového konstrukčního vlákna v odlitku je nejčastější a nejdražší chyba v této kategorii.

Žáruvzdorná vlákna a strukturální vlákna jsou různé produkty

Upuštění hákového konstrukčního vlákna do žáruvzdorného žárobetonu je nejčastější a nejdražší chybou v této kategorii. Strukturální vlákno má vrcholy kolem 300 až 400 C; nad tím pevnost klesá a povlaky selhávají. Žáruvzdorné žárobetony běží při 800 až 1400 C a vyzdívka se také rychle zahřívá a ochlazuje. Žáruvzdorné vlákno se liší materiálem, tvarováním a tvarem: základem je nerezová ocel, procesem je extrakce taveniny a tvar je nepravidelný trojrozměrný shluk. Cílem není pevnost v tahu, ale odolnost proti oxidaci a prašnosti při teplotě při vzájemném spojení s litinou.

Extrakce taveniny: Proč se nepravidelné 3D tvary lépe ukotvují

Extrakce taveniny vyhazuje roztavenou nerezovou ocel ven vysokorychlostním vzduchem nebo rotujícím kolem a ochlazuje ji na vlákno za letu. Není zapojena žádná kresba, takže tvar je nepravidelný: zakřivený, někdy rozvětvený, různé tloušťky. Tato nepravidelnost je to, co vytváří skutečné trojrozměrné spojení v odlitku namísto čistého tření rovného drátu. Ve srovnávacích testech vlákno extrahované z taveniny zvyšuje modul lomu znatelně více než rovné vlákno při stejném dávkování a důvodem je geometrie ukotvení. Druhou výhodou je disperze: vlákno extrahované z taveniny se odděluje při suchém nebo mokrém míchání a spojuje se s odlévatelnou hmotou bez zanechání dutin a dutina ve výstelce je místem, kde začíná odlupování.

304, 310S a 446: Teplota rozhoduje o jakosti

Tři stupně pokrývají tři teplotní pásma a toto je první rozhodnutí. 304 je standardní třída pro nepřetržitý provoz do 650 C; 310S, prodávaný také jako 2520, pokrývá střední a vysoké teploty do 1200 C; 446 je třída odolná proti oxidaci při vysokých teplotách do 1400 C. Zvolte příliš nízkou úroveň a vlákno zoxiduje, ztratí průřez a podšívka brzy selže; zvolit příliš vysoké a náklady jsou zbytečné. Otázkou není maximum pece, ale dlouhodobá teplota vrstvy, ve které vlákno sedí. Vyzdívka má spád, s 1400 C na horkém čele a možná 800 C na podložce, takže dvě vrstvy mohou používat různé jakosti.

Tepelný šok: Dvacet vodních kalů od 1000 C

Osmdesát procent žárovzdorných poruch není spáleno, ale roztřeseno rychlým ohřevem a ochlazením. Hodnota ocelového vlákna při tepelném šoku spočívá v zastavení růstu trhliny: po prasknutí matrice vlákno přemostí trhlinu, udržuje její šířku malou a zabraňuje odlupování. Měřítkem jsou cykly, kalené z 1000 C do vody, dvacetkrát bez praskání nebo odlupování. Tento test říká více o životnosti než o modulu lomu, protože vypnutí se ochladí rychleji než zahřátí.

Dávkování se řídí systémem obložení, nikoli obecným kg/m3

Konstrukční beton má pracovní rozsah 30 až 80 kg/m3; žáruvzdorné žárobetony nikoliv. Dávkování závisí na zrnitosti kameniva, potřebě vody, způsobu ukládání (lití, pěchování, stříkání) a tloušťce obložení a obvykle se pohybuje mezi 0,5 % a 2 % objemu. Příliš mnoho a zpracovatelnost se zhroutí, posádka přidá vodu a přidaná voda zničí žáruvzdornost. To je nejčastější selhání pole u tohoto produktu. Správný postup spočívá v tom, že dodavatel žáruvzdorných materiálů vydá návrh směsi a výrobce vláken dodá proti němu, oba pracují na základě jedné technické dohody.

Výbušné odlupování: Proč je vlákno snižuje

Při prvním zahřátí se voda uvnitř odlitku změní na páru, a pokud nemůže uniknout, tlak rozdělí vyzdívku. Ocelové vlákno pomáhá tím, že poskytuje propojené cesty pro páru a přemosťuje trhliny tak, aby se postupně otevíraly a proměnily prasklinu v trhlinu. U tlustých vyzdívek a vlhkých nízkocementových žárobetonů na tom záleží více než na zisku pevnosti. Některé směsi také přidávají organické vlákno s bodem tání blízko 165 C, které brzy vyhoří a zanechá větrací kanály, doplňující ocelové vlákno. Proto se v jedné žáruvzdorné receptuře často objevují dva druhy vlákniny.

Úzké 0,5 až 2 procentní okno v Castables

Ocelové vlákno jde do žáruvzdorného odlévání, aby odolalo odlupování při tepelném šoku, ne aby se zvýšila pevnost za studena, což je důvod, proč je dávkovací okno úzké: 0,5 až 2 objemová procenta, s většinou aplikací kolem 1 procenta. Pod 0,5 procenta je na rovině trhliny příliš málo vláken, aby ji přemostila. Nad 2 procenta vlákna interferují během míchání, zpracovatelnost se zhroutí a vibrace vytvářejí orientační vrstvení, které zanechává slabé roviny mezi vrstvami. Délka vlákna se váže k maximální velikosti agregátu, obvykle alespoň trojnásobku této velikosti, jinak agregát blokuje vlákno a nevytváří se souvislá síť; ale nad 40 mm se vlákno během vibrací usadí. Pořadí míchání způsobuje více selhání než dávkování. Za sucha míchejte prášek a vlákno po dobu dvou až tří minut, aby se vlákno rozptýlilo v prášku, poté přidejte vodu; nikdy nepřidávejte nejprve vodu a poté přisypávejte vlákninu, která vždy koulí. Křivka vysychání rozhoduje o výsledku: držte při 150 stupních Celsia, abyste odehnali volnou vodu, držte při 350, abyste odehnali chemicky vázanou vodu, a teprve potom vyšplhejte nad 600 na provozní teplotu, přičemž čas v každém kroku se upraví na tloušťku. Teplo je příliš rychlé a vnitřní tlak páry nemá kam jít, povrch se drolí, a to je ten jediný, který vlákno nedokáže zachránit. Stupeň následuje pec: 304 pod 650 stupňů Celsia, 310S nad 1000 a 446 pouze pro pecní zóny kolem 1400.

Tři otázky na dodavatele

Tři otázky filtrují většinu dodavatelů žáruvzdorných vláken. První je základní třída 304, 310S nebo 446 a je k dispozici materiálový certifikát. Za druhé, jaké jsou skutečné rozsahy průměrů a délek, typicky průměr 0,3 až 0,5 mm a délka 15 až 20 mm, a lze je řezat na tloušťku obložení. Za třetí, existují údaje o cyklu tepelného šoku. Pokud jde o třídu a teplotní hodnocení, část žáruvzdorných materiálů na stránce produktu z ocelových vláken uvádí 304, 310S, 446 a 430 s údaji o teplotě a tepelném šoku, které lze připojit přímo k poptávce jako technickou přílohu.