Stålfiber for ildfaste støpegods: Smelteekstraksjon, grader og termisk sjokk

Artikkel

15. juni 2016

Ildfast fiber og strukturfiber er forskjellige produkter, fra basismateriale til form. Å bruke kroket strukturfiber i et støpegods er den vanligste og dyreste feilen i denne kategorien.

Ildfast fiber og strukturell fiber er forskjellige produkter

Å slippe kroket strukturfiber i et ildfast støpemateriale er den vanligste og dyreste feilen i denne kategorien. Strukturelle fiber topper rundt 300 til 400 C; over det faller styrken bort og belegg svikter. Ildfaste støpegods kjører ved 800 til 1400 C og foringen tar også rask oppvarming og avkjøling. Ildfast fiber er forskjellig i materiale, form og form: basen er rustfritt stål, prosessen er smelteekstraksjon, og formen er en uregelmessig tredimensjonal klynge. Målet er ikke strekkfasthet, men å motstå oksidasjon og støving ved temperatur mens den låses sammen med støpematerialet.

Smelteekstraksjon: Hvorfor uregelmessige 3D-former anker bedre

Smelteekstraksjon kaster smeltet rustfritt stål ut med høyhastighetsluft eller et spinnende hjul og avkjøler det til fiber under flukt. Ingen tegning er involvert, så formen er uregelmessig: buet, noen ganger forgrenet, varierende i tykkelse. Den uregelmessigheten er det som skaper ekte tredimensjonal låsing i støpegodset i stedet for den rene friksjonen til en rett ledning. I sammenlignende tester øker smelteekstrahert fiber bruddmodulen merkbart mer enn rett fiber ved lik dosering, og årsaken er forankringsgeometri. Dispersjon er den andre fordelen: smelteekstrahert fiber separeres i tørr eller våt blanding og binder seg til støpematerialet uten å etterlate tomrom, og et tomrom i en foring er der avskalingen starter.

304, 310S og 446: Temperatur bestemmer karakteren

Tre karakterer dekker tre temperaturbånd, og dette er den første avgjørelsen. 304 er standardkarakteren for kontinuerlig service til 650 C; 310S, også solgt som 2520, dekker middels og høy temperatur til 1200 C; 446 er høytemperatur-oksidasjonsbestandig karakter til 1400 C. Velg for lavt og fiberen oksiderer, mister seksjon og foringen svikter tidlig; velge for høyt og kostnaden er bortkastet. Spørsmålet er ikke ovnsmaksimum, men langtidstemperaturen til laget fiberen sitter i. En foring har en gradient, med 1400 C ved den varme overflaten og kanskje 800 C ved baksiden, så de to lagene kan bruke forskjellige kvaliteter.

Termisk sjokk: Tjue vannslukker fra 1000 C

Åtti prosent av ildfaste feil blir ikke brent opp, men ristet fra hverandre ved rask oppvarming og avkjøling. Verdien av stålfiber i termisk sjokk stopper sprekkveksten: Etter at matrisen sprekker, bygger fiber bro over sprekken, holder bredden liten og forhindrer avskalling. Tiltaket er sykluser, bråkjølt fra 1000 C til vann, tjue ganger uten sprekker eller avskalling. Den testen sier mer om levetid enn bruddmodul, fordi en nedstengning avkjøles raskere enn en oppvarming.

Dosering følger fôringssystemet, ikke en generisk kg/m3

Strukturbetong har et arbeidsområde på 30 til 80 kg/m3; ildfaste støpematerialer gjør det ikke. Doseringen avhenger av gradering av tilslag, vannbehov, plasseringsmetode (støping, stamping, skyting) og foringstykkelse, og faller typisk mellom 0,5 % og 2 % i volum. For mye og bearbeidbarheten kollapser, mannskapet tilfører vann, og tilsatt vann ødelegger ildfasthet. Det er den vanligste feltfeilen i dette produktet. Den riktige prosessen er at den ildfaste leverandøren utsteder blandingsdesignet og at fiberprodusenten leverer mot det, begge arbeider fra én teknisk avtale.

Eksplosiv avskalling: hvorfor fiber reduserer det

Ved første oppvarming blir vann inne i støpegodset til damp, og hvis det ikke kan unnslippe, deler trykket foringen. Stålfiber hjelper ved å tilveiebringe sammenkoblede baner for damp og ved å bygge bro over sprekker slik at de åpner seg gradvis, og gjør et utbrudd til en sprekk. For tykke foringer og våte lavsementstøpegods er dette viktigere enn styrkeøkningen. Noen blandinger tilsetter også organisk fiber med et smeltepunkt nær 165 C, som brenner ut tidlig og etterlater ventilasjonskanaler, som komplementerer stålfiberen. Derfor dukker det ofte opp to fibertyper i én ildfast oppskrift.

Det smale vinduet på 0,5 til 2 prosent i støpte

Stålfiber går inn i ildfast støping for å motstå avskalling av termisk sjokk, ikke for å øke kuldestyrken, og det er grunnen til at doseringsvinduet er smalt: 0,5 til 2 volumprosent, med de fleste bruksområder nær 1 prosent. Under 0,5 prosent er det for lite fibre på et sprekkplan til å bygge bro over det. Over 2 prosent forstyrrer fibrene under blanding, bearbeidbarheten kollapser, og vibrasjoner gir orienteringslag som etterlater svake plan mellom lagene. Fiberlengden knytter seg til den maksimale aggregatstørrelsen, normalt minst tre ganger den størrelsen, ellers blokkerer aggregatet fiberen og ingen sammenhengende nettverk dannes; men utover 40 mm legger fiberen seg under vibrasjon. Blandingsrekkefølge forårsaker flere feil enn dosering. Tørrbland pulveret og fiberen i to til tre minutter slik at fiberen sprer seg i pulveret, og tilsett deretter vann; aldri tilsett vann først og dryss fiber etterpå, som alltid baller. Tørkekurven bestemmer utfallet: hold ved 150 grader Celsius for å drive bort fritt vann, hold ved 350 for å drive bort kjemisk bundet vann, og først da klatre over 600 til driftstemperatur, med tiden ved hvert trinn skalert til tykkelse. Varm opp for fort og internt damptrykk har ingen steder å gå, overflaten sprekker, og det er den ene feilmodusen fiber ikke kan redde. Karakteren følger ovnen: 304 under 650 grader Celsius, 310S over 1000, og 446 bare for ovnssoner rundt 1400.

Tre spørsmål å stille en leverandør

Tre spørsmål filtrerer de fleste leverandører av ildfast fiber. For det første er grunnkarakteren 304, 310S eller 446, og er et materialsertifikat tilgjengelig. For det andre, hva er de faktiske diameter- og lengdeområdene, typisk 0,3 til 0,5 mm diameter og 15 til 20 mm lengde, og kan de kuttes til foringstykkelse. For det tredje er det termisk sjokksyklusdata. For karakter- og temperaturklassifiseringer viser den ildfaste delen av stålfiberproduktsiden 304, 310S, 446 og 430 med temperatur- og termisk sjokkdata, som kan legges direkte til forespørselen som et teknisk vedlegg.