Стальное волокно для огнеупорных литых изделий: экстракция расплава, марки и термический удар

Статья

15 июня 2016 г.

Огнеупорное волокно и конструкционное волокно представляют собой разные продукты, от основного материала до формы. Использование крючковатого структурного волокна в отливке — самая распространенная и самая дорогая ошибка в этой категории.

Огнеупорное волокно и структурное волокно — разные продукты

Упадок зацепленного структурного волокна в огнеупорный материал является самой распространенной и самой дорогостоящей ошибкой в ​​этой категории. Структурное волокно достигает максимальной температуры от 300 до 400 C; выше этого прочность падает и покрытия разрушаются. Огнеупорные отливки работают при температуре от 800 до 1400 C, а футеровка также требует быстрого нагрева и охлаждения. Огнеупорное волокно различается по материалу, формовке и форме: основа — нержавеющая сталь, процесс — экстракция расплава, форма — неправильный трехмерный кластер. Целью является не прочность на разрыв, а устойчивость к окислению и пылению при температуре при сцеплении с отливкой.

Экстракция расплава: почему неправильные трехмерные формы лучше закрепляются

Экстракция расплава выбрасывает расплавленную нержавеющую сталь с помощью высокоскоростного воздуха или вращающегося колеса и охлаждает ее в волокно в полете. Рисунок не используется, поэтому форма неправильная: изогнутая, иногда разветвленная, разная по толщине. Именно эта неравномерность создает настоящее трехмерное сцепление в заготовке вместо чистого трения прямой проволоки. В сравнительных испытаниях волокно, экстрагированное из расплава, повышает модуль разрыва заметно больше, чем прямое волокно при равной дозировке, и причина в геометрии крепления. Дисперсия является вторым преимуществом: экстрагированное из расплава волокно отделяется при сухом или влажном смешивании и связывается с отливкой, не оставляя пустот, а пустоты в футеровке — это место, где начинается растрескивание.

304, 310S и 446: температура решает класс

Три класса охватывают три температурных диапазона, и это первое решение. 304 — стандартная марка для непрерывной эксплуатации до 650 C; 310S, также продаваемый как 2520, рассчитан на средние и высокие температуры до 1200 C; 446 — это марка, устойчивая к высокотемпературному окислению до 1400 C. Если выбрать слишком низкую температуру, волокно окислится, потеряет сечение и футеровка выйдет из строя раньше времени; выберите слишком высокую цену, и затраты будут потрачены впустую. Вопрос не в максимальной температуре печи, а в долгосрочной температуре слоя, в котором находится волокно. Футеровка имеет градиент: 1400 C на горячей поверхности и, возможно, 800 C на подложке, поэтому для двух слоев можно использовать разные марки.

Термический шок: двадцать закалок в воде при температуре 1000 C

Восемьдесят процентов отказов огнеупоров не сгорают, а расшатываются в результате быстрого нагрева и охлаждения. Значение стальной фибры при термическом ударе заключается в остановке роста трещин: после того, как матрица треснет, волокно перекрывает трещину, удерживает ее ширину небольшой и предотвращает растрескивание. Измерение - циклы, закаленные в воду при температуре 1000 C, двадцать раз без растрескивания или отслаивания. Это испытание говорит больше о сроке службы, чем о модуле разрыва, поскольку при выключении охлаждение происходит быстрее, чем при нагреве.

Дозировка соответствует системе футеровки, а не стандартной кг/м3.

Конструкционный бетон имеет рабочий диапазон от 30 до 80 кг/м3; огнеупорные изделия этого не делают. Дозировка зависит от сортировки заполнителя, потребности в воде, метода укладки (литье, трамбовка, торкретирование) и толщины футеровки и обычно составляет от 0,5% до 2% по объему. Слишком много и технологичность рушится, бригада доливает воду, а добавленная вода разрушает огнеупорность. Это наиболее распространенный сбой в работе данного продукта. Правильный процесс заключается в том, что поставщик огнеупоров выдает проект смеси, а производитель волокна - поставляет его, оба работают по одному техническому соглашению.

Взрывное растрескивание: почему волокно уменьшает его

При первом нагреве вода внутри отливки превращается в пар, и если она не может выйти наружу, давление разрушает футеровку. Стальная фибра помогает, обеспечивая соединенные пути для пара и перекрывая трещины, чтобы они постепенно открывались, превращая взрыв в трещину. Для толстых футеровок и влажных бетонных изделий с низким содержанием цемента это имеет большее значение, чем прирост прочности. В некоторые смеси также добавляют органическое волокно с температурой плавления около 165°С, которое рано сгорает и оставляет вентиляционные каналы, дополняя стальное волокно. Именно поэтому в одной рецептуре огнеупоров часто фигурируют два типа волокон.

Узкое окно от 0,5 до 2 процентов в Castables

Стальное волокно используется в огнеупорных отливках, чтобы противостоять растрескиванию при термическом ударе, а не для повышения прочности в холодном состоянии, поэтому окно дозировки узкое: от 0,5 до 2 процентов по объему, в большинстве случаев применения около 1 процента. Ниже 0,5 процента в плоскости трещины слишком мало волокон, чтобы перекрыть ее. При концентрации более 2 процентов волокна мешаются во время смешивания, удобоукладываемость ухудшается, а вибрация приводит к образованию ориентационных слоев, в результате чего между слоями остаются слабые плоскости. Длина волокна привязана к максимальному размеру совокупности, обычно как минимум в три раза превышающему размер, в противном случае совокупность блокирует волокно, и непрерывная сеть не образуется; но за пределами 40 мм волокно при вибрации оседает. Порядок смешивания вызывает больше ошибок, чем дозировка. Смешайте порошок и волокно в сухом виде в течение двух-трех минут, чтобы волокно растворилось в порошке, затем добавьте воду; никогда не добавляйте сначала воду, а потом посыпайте волокнами, так всегда образуются шарики. Кривая высыхания определяет результат: удерживайте температуру 150 градусов Цельсия, чтобы удалить свободную воду, удерживайте температуру 350 градусов Цельсия, чтобы удалить химически связанную воду, и только затем поднимитесь выше 600 градусов Цельсия до рабочей температуры, при этом время на каждом этапе масштабируется по толщине. Нагревается слишком быстро, и внутреннему давлению пара некуда деваться, поверхность раскалывается, и это единственный вариант отказа, который волокно не может спасти. Марка соответствует печи: 304 ниже 650 градусов Цельсия, 310S выше 1000 и 446 только для зон печи около 1400.

Три вопроса, которые следует задать поставщику

Три вопроса фильтруют большинство поставщиков огнеупорных волокон. Во-первых, это базовая марка 304, 310S или 446 и имеется сертификат на материал. Во-вторых, каков фактический диапазон диаметров и длин (обычно от 0,3 до 0,5 мм в диаметре и от 15 до 20 мм в длину), и можно ли их обрезать до толщины футеровки. В-третьих, есть ли данные о цикле термического удара. Что касается марок и температурных классов, в разделе огнеупоров на странице продукции из стального волокна указаны марки 304, 310S, 446 и 430 с данными о температуре и термическом ударе, которые можно приложить непосредственно к запросу в качестве технического приложения.