It-taphole runner iservi bħala kanal kritiku għall-kanali tal-ħadid imdewweb b'temperatura għolja-. Waqt it-tħaddim, hija soġġetta mhux biss għal għorik, erożjoni u infiltrazzjoni severi billi tgħaddi -temperatura għolja tal-ħadid imdewweb u gagazza iżda wkoll għal xokk termali intens li jirriżulta min-natura intermittenti tal-proċess tat-tapping. Operazzjonijiet intensifikati tat-tidwib tal-kalkara tal-funderija wasslu għal temperaturi ogħla ta 'tapping, rati ta' fluss miżjuda ta 'ħadid imdewweb, volumi akbar ta' ħadid sfruttat u gagazza, u tul ta 'tapping fit-tul; konsegwentement, il-kundizzjonijiet tas-servizz għall-materjali refrattorji użati fit-taphole runners saru dejjem aktar esiġenti. Bħala tip ta 'materjal refrattarju monolitiku ddisinjat speċifikament għal runners tat-taphole tal-kalkara tal-funderija, tapholeCastables refrattorjijammontaw għal aktar minn 70% tal-materjali refrattorji kollha kkunsmati fiż-żona tal-fuklar tal-funderija. Barra minn hekk, il-binder impjegat f'dawn castables jiddetermina direttament ir-rendiment tat-tapping, il-konsum speċifiku ta 'materjali refrattarji għal kull tunnellata ta' ħadid prodotta, u s-sigurtà ġenerali tal-ħidmiet tal-ġenb tal-fuklar-; għalhekk, l-għażla u l-ottimizzazzjoni tal-legaturi ħarġu bħala fokus primarju fir-riċerka u l-iżvilupp ta '-taphole castables ta' prestazzjoni għolja.
1.1 Siment Pur tal-Aluminat tal-Kalċju
PuraSiment tal-Aluminat tal-Kalċju(CAC) huwa binder idrawliku prodott mill--sinterizzazzjoni f'temperatura għolja jew mit-tidwib tal-elettr-elettr-forn elettriku ta' ossidu tal-kalċju ta'-purità għolja u alumina industrijali. Il-kompożizzjoni kimika tagħha tikkonsisti primarjament minn Al₂O₃ u CaO, bi frazzjoni tal-massa Al₂O₃ li tipikament tvarja bejn 70% u 80%. Il-fażijiet kristallini prinċipali responsabbli għall-proprjetajiet idrawliċi tas-CAC huma l-aluminat monokalċju (CA) u l-aluminat tad-dikalċju (CA₂)-għalkemm il-fażi ta' dodecacalcium hepta-aluminat (C₁₂A₇) hija preżenti wkoll f'varjanti ultra-allumina{11}}AC. Din il-kompożizzjoni tippermetti li CAC mhux biss jagħti proprjetajiet mekkaniċi eċċellenti lil materjali refrattarji monolitiċi iżda wkoll jagħtihom prestazzjoni superjuri ta' temperatura għolja-; konsegwentement, bħalissa huwa binder użat ħafna f'refrattarji monolitiċi bħal taphole castables. Castables magħqudin ma 'CAC jeħtieġu proċess ta' tqaddid xieraq biex jiġi żgurat li l-prodotti ta 'idratazzjoni jgħaddu minn iffissar u ebusija kompluti. Notevolment, il-prodotti speċifiċi ta 'idratazzjoni ffurmati minn CAC ivarjaw skont it-temperatura tat-tqaddid użata. Meta t-tqaddid isir f'temperaturi taħt l-20 grad, il-prodott ta' idratazzjoni li jirriżulta jikkonsisti f'labra-bħal monocalcium aluminate decahydrate (CAH10). Bejn 21 grad u 35 grad, il-prodotti primarji ta' idratazzjoni huma acicular-għa-lamellari dicalcium aluminate octahydrate (C2AH8); 'il fuq minn 36 grad, il-prodott dominanti huwa hexahydrate tricalcium aluminate granulari (C3AH6). Dawn il-prodotti ta' idratazzjoni bħal labra-, aċikulari-għa{-lamellari, u granulari jikkoinċidu u jingħaqdu flimkien biex jiffurmaw struttura ta' netwerk, u b'hekk jagħtu lill-korp fondut saħħa ħadra għolja wara l-proċess tat-tqaddid. Meta tagħżel is-siment pur tal-aluminat tal-kalċju, huwa wkoll essenzjali li wieħed jifhem il-karatteristiċi tal-idratazzjoni tal-fażijiet kostitwenti varji tiegħu. Fażijiet differenti juru sħana differenti ħafna ta 'idratazzjoni u rati ta' iffissar u ebusija. Ġeneralment, iktar ma tkun baxxa s-sħana ta 'idratazzjoni ta' fażi minerali speċifika tal-aluminat tal-kalċju, iktar ikun mgħaġġel ir-rata ta 'l-issettjar u t-twebbis tal-prodotti ta' idratazzjoni tagħha.
1.2 Alumina Hydratable
Refractory materials for blast furnace tapholes typically utilize Al2O3-SiC-C based castables. Since the primary aluminum-bearing raw materials employed are various forms of corundum and high-grade bauxite, hydratable alumina (HA) serves as an effective binder for these refractory castables. HA is an amorphous, transitional alumina phase-specifically ρ-Al2O3-characterized by a high specific surface area (>150 m²/g). Chemically reactive, it undergoes a hydration-induced gelation reaction upon contact with water or water vapor, generating gels of pseudo-boehmite (AlOOH·nH2O, where n = 0.08–0.62) and boehmite (γ-AlOOH). This gelation process is accompanied by significant volume expansion, which helps reduce the porosity within the cast body's structure; ultimately, these gels transform into crystalline bayerite (Al(OH)3). The gelation process typically results in setting and hardening within a timeframe of less than one hour (at temperatures >25 grad), u b'hekk jgħaqqdu l-partiċelli kostitwenti flimkien u tiġġenera saħħa ħadra. Konsegwentement, bħas-siment tal-aluminat tal-kalċju (CAC), HA huwa kklassifikat bħala binder idrawliku. Għandu jiġi nnutat li l-formazzjoni ta 'bayerite kristallin hija dipendenti ħafna fuq id-daqs tal-partiċelli, it-temperatura ta' idratazzjoni, il-ħin ta 'reazzjoni u l-valur tal-pH.
1.3 Silika Sol Binders
Il-preżenza ta 'CaO fis-siment-castables magħqudin twassal għal problema fejn il-volum tal-fażi likwida jiżdied f'temperaturi għoljin; konsegwentement, ħafna riċerkaturi fil-qasam tal-materjali refrattorji qiesu li jutilizzaw diversi binders ħielsa minn CaO-. Minbarra l-alumina idratata (HA), binders ħielsa minn CaO-li jiġbdu attenzjoni dejjem akbar jinkludu diversi tipi ta 'legaturi kollojdali jew sols-bħal SiO2 sol, Al2O3 sol, spinel kollojdali, u mullite kollojdali. Bħalissa, il-binder ħieles mill-kalċju-aktar applikat u teknoloġikament matur huwa s-silika sol. B'differenza minn binders oħra, l-istabbiltà inerenti tas-sol innifsu sservi bħala l-prerekwiżit fundamentali għall-kapaċità li torbot tiegħu. L-uċuħ tal-partiċelli kollojdali solidi fi ħdan sol tas-silika jakkwistaw ċarġ elettriku permezz tad-dissoċjazzjoni ta 'gruppi funzjonali tal-wiċċ jew l-adsorbiment selettiv ta' joni speċifiċi mis-soluzzjoni tal-madwar. Biex tinżamm in-newtralità ta' ċarġ, is-soluzzjoni immedjatament ħdejn dawn il-partiċelli ċċarġjati għandu jkun fiha ammont ekwivalenti ta' kontro-jonji li jkollhom ċarġ oppost għal dak tal-wiċċ solidu. L-interface bejn is-superfiċje tal-partiċelli ċċarġjati u s-soluzzjoni li jmissu tikkostitwixxi "saff doppju elettriku": komponent wieħed huwa saff stazzjonarju li jinsab f'kuntatt dirett mal-wiċċ tal-partiċelli solidi-magħruf bħala "saff kompatt" jew "saff ta' poppa"-filwaqt li l-porzjon li jifdal (li jestendi mill-pjan taż-żlieq fejn il-konċentrazzjoni negattiva 'l barra tas-soluzzjoni negattiva ssir 'il barra minn ugwali) jissejjaħ "saff imxerred."
Although refractory castables bonded with silica sol exhibit significantly enhanced mechanical strength following high-temperature sintering (>1000 grad ) meta mqabbla ma 'dawk magħqudin ma' siment idrawliċi (bħal CAC u HA), il-qawwa ħadra tal-korpi castable mhux sinterizzati (jew -temperatura baxxa trattati bis-sħana-) hija notevolment aktar baxxa.
1.4 Alumina Sol Binders
B'kuntrast mas-silika sol, kien hemm inqas studji mwettqa fuq l-alumina sol u l-koagulazzjoni assoċjata tagħha u l-imġieba tat-twebbis. Barra minn hekk, il-maġġoranza tas-sejbiet ta' riċerka ppubblikati jappartjenu esklussivament għal sospensjonijiet ta' alumina sub-mikron aktar milli għal sols ta' alumina fuq skala nanoskala. Dan jissuġġerixxi li r-riżultati eżistenti jistgħu ma jkunux applikabbli direttament għal sols fin-nanoskala. Il-ċarġ tal-wiċċ tal-partiċelli f'sospensjoni tal-alumina hija determinata mill-valur tal-pH, il-kontenut solidu, u l-elettroliti speċifiċi użati biex jistabbilizzaw is-sospensjoni. F'sospensjonijiet ta 'alumina pura, hekk kif tiżdied il-konċentrazzjoni ta' alumina, il-ħlas tal-wiċċ jinbidel minn pożittiv għal negattiv. B'żieda ulterjuri fil-konċentrazzjoni tas-sospensjoni, il-kobor tal-ħlas negattiv nett jiżdied ukoll. Il-mekkaniżmu ta' "stabbilizzazzjoni-flokulazzjoni" tas-sospensjonijiet tal-alumina taħt kundizzjonijiet ta' temperatura ambjentali.
