I. Omówienie rozwiązania
Wylewki Al-SiC-C stosuje się głównie w kluczowych miejscach narażonych na działanie wysokich temperatur, erozję spowodowaną przez żelazo płynne i żużel, ścieranie mechaniczne oraz częste cykle termiczne. Ich ostateczne właściwości zależą nie tylko od tlenku glinu, węglika krzemu i materiałów węglowych, ale są również ściśle powiązane z obecnością ultradrobnych cząstek w matrycy, systemem wiązania, środkami dyspergującymi oraz rozkładem granulometrycznym cząstek.
Mikrosilika jest jednym z kluczowych ultradrobnych składników matrycy zaprawy odlewniczej Al-SiC-C. Jej czystość, poziom zanieczyszczeń, charakterystyka cząstek, stopień dyspersji oraz stabilność partii mają znaczący wpływ na zapotrzebowanie na wodę, płynność, gęstość formowania, skład fazowy w wysokiej temperaturze oraz odporność na erozję zaprawy odlewniczej.
Firma MSILI, uwzględniając różne warunki eksploatacyjne, systemy wiązania i metody montażu, oferuje mikrosilikat klasy materiałowej przeznaczony do zapraw odlewniczych Al-SiC-C oraz wsparcie w doborze odpowiedniego produktu, pomagając klientom zwiększyć stabilność receptury i niezawodność użytkowania w zastosowaniach inżynieryjnych.
II. Typowe zastosowania
Niniejsze rozwiązanie ma głównie zastosowanie w:
- główne i boczne kanały wielkiego pieca, kanały żużlowe oraz skrobaki żużlowe;
- strefy uderzeniowe, strefy zużycia oraz obszary wymagające lokalnych napraw w obszarze odlewania żelaza;
- materiały ogniotrwałe nieformowane w kadziach na żelazo, urządzeniach do transportu żelaza oraz kanałach przepływu stopionego metalu;
- inne miejsca mające kontakt z gorącym metalem płynnym, których zastosowanie zostało zweryfikowane pod kątem składu mieszanki i warunków pracy.
W poszczególnych obszarach występują znaczne różnice w składzie żużlu i żelaza, temperaturze eksploatacji, intensywności erozji oraz cyklu termicznym, dlatego typ mikrosilikatu i sposób jego dodawania należy zweryfikować w oparciu o konkretną recepturę.
III. Typowe problemy techniczne
1. Niestabilność receptury spowodowana wahaniami między partiami
Zmiany w zawartości SiO₂, zanieczyszczeniach, stopniu aglomeracji oraz charakterystyce uziarnienia mikrokremiku mogą powodować wahania wartości płynności, czasu krzepnięcia i wytrzymałości, co utrudnia dostosowywanie receptur i kontrolę produkcji.
2. Niewystarczająca dyspersja powodująca wzrost zapotrzebowania na wodę
Mikrosilikat charakteryzujący się silnym zbrylaniem lub nieodpowiednim stopniem zagęszczenia może powodować, że zawiesina staje się lepka, a jej płynność ulega pogorszeniu. Dodatkowe uzupełnienie wody na placu budowy może wprawdzie tymczasowo poprawić właściwości robocze, ale może również prowadzić do wzrostu porowatości i rozluźnienia matrycy.
3. Wpływ zanieczyszczeń na skład fazy wysokotemperaturowej
Zbyt wysoka zawartość CaO, metali alkalicznych i innych zanieczyszczeń może zmienić przebieg reakcji matrycy w wysokich temperaturach, zwiększając ryzyko powstawania fazy ciekłej, utleniania lub korozji żużlowej, a tym samym osłabiając stabilność strukturalną materiału w wysokich temperaturach.
4. Niewystarczająca kompatybilność z lepiszczem i domieszkami
Różne rodzaje mikrosilikatów w różny sposób reagują z cementem, mikroproszkiem tlenku glinu, środkami dyspergującymi, przeciwutleniaczami i materiałami węglowymi. Ocena jakości produktu wyłącznie na podstawie zawartości SiO₂ często nie gwarantuje oczekiwanych efektów w rzeczywistej recepturze.
IV. Kierunki rozwiązań
MSILI zapewnia kontrolę w czterech aspektach: składu chemicznego, charakterystyki cząstek, stanu proszku oraz kompatybilności z układem.
Stabilizacja składu chemicznego
Kontrola zawartości SiO₂ oraz poziomu zanieczyszczeń, takich jak CaO, Fe₂O₃ i metale alkaliczne, w celu zmniejszenia wpływu wahań jakości surowców na skład fazy wysokotemperaturowej i stabilność receptury.
Optymalizacja dyspersji i reologii
W zależności od sprzętu do mieszania i metod aplikacji klienta dobierane są produkty typu niekompaktowanego, półkompaktowanego lub kompaktowanego. Przy odpowiedniej dawce i systemie dyspersji poprawia się płynność i utrzymanie płynności zawiesiny.
Zwiększenie zagęszczenia matrycy
Wypełnianie mikropór między kruszywem a drobnym proszkiem za pomocą cząstek ultradrobnych, optymalizacja ułożenia cząstek oraz ograniczenie potencjalnych dróg przenikania żużlu i stopionego żelaza.
Dostosowanie do różnych systemów wiązania
W przypadku układów o niskiej, bardzo niskiej zawartości cementu oraz bezcementowych weryfikujemy kompatybilność mikrosilikatów z cementem, mikroproszkiem tlenku glinu, środkami dyspergującymi oraz żelowymi dodatkami wiążącymi, zamiast stosować jeden model do wszystkich receptur.
V. Dobór typu i weryfikacja
W przypadku mikrosilikatów stosowanych w materiałach ogniotrwałych typu Al-SiC-C nie należy porównywać wyłącznie czystości, ale należy również zwrócić szczególną uwagę na:
- ilość dodawanego wody i początkową płynność;
- czas utrzymania płynności;
- właściwości wiązania i wyjmowania z formy;
- gęstość objętościową po wysuszeniu oraz porowatość widoczną;
- wytrzymałość w temperaturze pokojowej i w stanie nagrzanym;
- zmiany wymiarów po wypalaniu oraz odporność na szok termiczny;
- Odporność na utlenianie;
- głębokość korozji żużlowej, powierzchnia penetracji oraz struktura po korozji.
W przypadku zwykłych układów o niskiej zawartości cementu zazwyczaj większy nacisk kładzie się na dyspersję, stabilność podczas stosowania oraz równowagę kosztową; w układach o bardzo niskiej zawartości cementu większą uwagę poświęca się niskiej zawartości zanieczyszczeń, niewielkiemu zapotrzebowaniu na wodę oraz wysokiej gęstości; natomiast w układach bezcementowych należy skupić się na weryfikacji aktywności mikrosilikatów, zachowania żelowego oraz ich kompatybilności ze specjalnymi dodatkami.
Ostateczny typ produktu należy ustalić na podstawie laboratoryjnych badań receptur oraz przemysłowych testów w warunkach rzeczywistych.
VI. Wartość inżynieryjna
Odpowiedni mikrosilikat może pomóc przedsiębiorstwom produkującym materiały ogniotrwałe w:
- ograniczyć konieczność ciągłego dostosowywania receptur spowodowaną wahaniami jakości surowców;
- poprawić spójność płynności i wiązania między różnymi partiami mas odlewniczych;
- zmniejszyć zapotrzebowanie na wodę podczas montażu przy zachowaniu odpowiedniego stopnia dyspersji;
- poprawić gęstość matrycy oraz stabilność struktury w wysokich temperaturach;
- zapewnić podstawę materiałową dla poprawy odporności na erozję, przenikanie i ścieranie;
- zmniejszenie ryzyka projektowego wynikającego z utraty kontroli nad właściwościami roboczymi.
MSILI oferuje nie tylko pojedynczy produkt w postaci mikrosilikatu, ale także rozwiązania w zakresie surowców dostosowane do miejsca zastosowania, systemu wiązania, sprzętu montażowego oraz docelowych właściwości zapraw odlewowych typu Al-SiC-C.
