Sợi thép dùng cho vật liệu đúc chịu lửa: Chiết xuất nóng chảy, cấp độ và sốc nhiệt

Bài viết

Ngày 15 tháng 6 năm 2016

Sợi chịu lửa và sợi kết cấu là những sản phẩm khác nhau, từ vật liệu cơ bản đến hình dạng. Sử dụng sợi kết cấu có móc trong vật đúc là sai lầm phổ biến nhất và tốn kém nhất trong loại này.

Sợi chịu lửa và sợi kết cấu là những sản phẩm khác nhau

Thả sợi cấu trúc móc vào vật liệu đúc chịu lửa là sai lầm phổ biến nhất và tốn kém nhất trong loại này. Sợi kết cấu có nhiệt độ khoảng 300 đến 400 C; trên mức đó sức mạnh sẽ giảm đi và lớp phủ không thành công. Vật liệu đúc chịu lửa chạy ở nhiệt độ 800 đến 1400 C và lớp lót cũng có khả năng làm nóng và làm mát nhanh chóng. Sợi chịu lửa khác nhau về chất liệu, hình thức và hình dạng: đế là thép không gỉ, quá trình chiết nóng chảy và hình dạng là cụm ba chiều không đều. Mục tiêu không phải là độ bền kéo mà là chống lại quá trình oxy hóa và bụi ở nhiệt độ trong khi lồng vào vật đúc.

Khai thác tan chảy: Tại sao hình dạng 3D không đều neo tốt hơn

Chiết xuất nóng chảy ném thép không gỉ nóng chảy ra ngoài bằng không khí tốc độ cao hoặc bánh xe quay và làm nguội nó thành sợi trong chuyến bay. Không có hình vẽ nên hình dạng không đều: cong, đôi khi phân nhánh, độ dày khác nhau. Sự bất thường đó chính là nguyên nhân tạo ra khóa liên động ba chiều thực sự trong vật đúc thay vì ma sát thuần túy của một sợi dây thẳng. Trong các thử nghiệm so sánh, sợi chiết xuất nóng chảy làm tăng mô đun đứt nhiều hơn đáng kể so với sợi thẳng ở liều lượng bằng nhau và lý do là do hình dạng neo. Tính phân tán là lợi ích thứ hai: sợi chiết xuất nóng chảy tách ra khi trộn khô hoặc ướt và liên kết với vật đúc mà không để lại khoảng trống, và khoảng trống trong lớp lót là nơi bắt đầu nứt vỡ.

304, 310S và 446: Nhiệt độ quyết định cấp độ

Ba cấp độ bao gồm ba dải nhiệt độ và đây là quyết định đầu tiên. 304 là loại tiêu chuẩn cho dịch vụ liên tục tới 650 C; 310S, cũng được bán dưới tên 2520, chịu nhiệt độ trung bình và cao đến 1200 C; 446 là loại chống oxy hóa ở nhiệt độ cao đến 1400 C. Chọn quá thấp sợi sẽ bị oxy hóa, mất tiết diện và lớp lót bị hỏng sớm; chọn quá cao và chi phí là lãng phí. Câu hỏi không phải là nhiệt độ tối đa của lò mà là nhiệt độ lâu dài của lớp sợi nằm trong đó. Lớp lót có độ dốc, với 1400 C ở mặt nóng và có lẽ là 800 C ở mặt sau, vì vậy hai lớp có thể sử dụng các cấp độ khác nhau.

Sốc nhiệt: Hai mươi lần làm nguội bằng nước từ 1000 C

Tám mươi phần trăm các hư hỏng của vật liệu chịu lửa không bị đốt cháy mà bị tách ra do gia nhiệt và làm lạnh nhanh. Giá trị của sợi thép trong sốc nhiệt là ngăn chặn sự phát triển của vết nứt: sau khi vết nứt ma trận, sợi thép sẽ lấp đầy vết nứt, giữ chiều rộng của nó nhỏ và ngăn ngừa sự nứt vỡ. Biện pháp đo là theo chu kỳ, làm nguội từ 1000 C vào nước, hai mươi lần mà không bị nứt hoặc vỡ. Thử nghiệm đó cho biết nhiều về tuổi thọ sử dụng hơn là mô đun đứt gãy, vì quá trình tắt máy nguội đi nhanh hơn quá trình khởi động.

Liều lượng tuân theo hệ thống lót, không phải chung chung kg/m3

Bê tông kết cấu có phạm vi làm việc từ 30 đến 80 kg/m3; vật liệu đúc chịu lửa thì không. Liều lượng phụ thuộc vào cấp phối cốt liệu, nhu cầu nước, phương pháp đổ (đúc, đầm, bắn) và độ dày lớp lót, và thường rơi vào khoảng 0,5% đến 2% theo thể tích. Quá nhiều và khả năng thi công bị suy giảm, đội thợ thêm nước và thêm nước sẽ phá hủy khả năng chịu lửa. Đó là lỗi trường phổ biến nhất trong sản phẩm này. Quy trình đúng là nhà cung cấp vật liệu chịu lửa đưa ra thiết kế hỗn hợp và nhà sản xuất sợi cung cấp thiết kế đó, cả hai đều làm việc theo một thỏa thuận kỹ thuật.

Nổ vỡ: Tại sao chất xơ làm giảm nó

Trong lần làm nóng đầu tiên, nước bên trong vật đúc sẽ chuyển sang hơi nước và nếu nước không thể thoát ra ngoài thì áp suất sẽ làm rách lớp lót. Sợi thép hỗ trợ bằng cách cung cấp các đường dẫn hơi được kết nối và bằng cách bắc cầu cho các vết nứt để chúng mở dần dần, biến một vết nứt thành vết nứt. Đối với lớp lót dày và vật liệu đúc có hàm lượng xi măng thấp ướt, điều này quan trọng hơn việc tăng cường độ. Một số hỗn hợp còn bổ sung thêm chất xơ hữu cơ có điểm nóng chảy gần 165 C, chất này cháy sớm và để lại các rãnh thông hơi, bổ sung cho sợi thép. Đó là lý do tại sao hai loại sợi thường xuất hiện trong một công thức vật liệu chịu lửa.

Cửa sổ hẹp 0,5 đến 2 phần trăm trong vật đúc

Sợi thép được sử dụng làm vật liệu chịu lửa đúc để chống nứt do sốc nhiệt, không tăng cường độ nguội, đó là lý do tại sao khoảng liều lượng hẹp: 0,5 đến 2% theo thể tích, với hầu hết các ứng dụng gần 1%. Dưới 0,5 phần trăm có quá ít sợi trên mặt phẳng vết nứt để bắc cầu cho nó. Trên 2 phần trăm các sợi bị cản trở trong quá trình trộn, khả năng làm việc bị suy giảm và sự rung động tạo ra sự phân lớp định hướng để lại các mặt phẳng yếu giữa các lớp. Chiều dài sợi liên quan đến kích thước cốt liệu tối đa, thông thường ít nhất gấp ba lần kích thước đó, nếu không thì cốt liệu sẽ chặn sợi và không có dạng mạng liên tục; nhưng vượt quá 40 mm sợi sẽ lắng xuống trong quá trình rung. Thứ tự trộn gây ra nhiều thất bại hơn liều lượng. Trộn khô bột và chất xơ trong hai đến ba phút để chất xơ phân tán trong bột, sau đó thêm nước; không bao giờ thêm nước trước rồi rắc chất xơ sau, điều đó luôn tạo thành những quả bóng. Đường cong sấy khô quyết định kết quả: giữ ở 150 độ C để loại bỏ nước tự do, giữ ở mức 350 để loại bỏ nước liên kết hóa học và chỉ sau đó tăng lên trên 600 đến nhiệt độ sử dụng, với thời gian ở mỗi bước được điều chỉnh theo độ dày. Nhiệt độ quá nhanh và áp suất hơi nước bên trong không còn nơi nào để thoát ra, bề mặt bị bong tróc và đó là nguyên nhân khiến sợi quang bị hỏng không thể cứu chữa được. Cấp theo lò: 304 dưới 650 độ C, 310S trên 1000 và 446 chỉ dành cho vùng lò khoảng 1400.

Ba câu hỏi để hỏi nhà cung cấp

Ba câu hỏi lọc hầu hết các nhà cung cấp sợi chịu lửa. Đầu tiên, là loại cơ sở 304, 310S hoặc 446 và có sẵn chứng chỉ vật liệu. Thứ hai, đường kính và phạm vi chiều dài thực tế là bao nhiêu, thường là đường kính 0,3 đến 0,5 mm và chiều dài 15 đến 20 mm, và chúng có thể được cắt theo độ dày lớp lót hay không. Thứ ba, có dữ liệu về chu kỳ sốc nhiệt hay không. Đối với xếp hạng cấp độ và nhiệt độ, phần vật liệu chịu lửa của trang sản phẩm sợi thép liệt kê 304, 310S, 446 và 430 cùng với dữ liệu về nhiệt độ và sốc nhiệt, có thể được đính kèm trực tiếp vào yêu cầu dưới dạng phụ lục kỹ thuật.