Ось як інженери прийшли до кращих вогнетривких матеріалів.

Сировина для вогнетривких матеріалів, що застосовуються в печі або печі, різна. Вчені та інженери шукають способи покращити його ефективність, зменшити вартість і подовжити термін служби.

Дослідження показують, що наявність невеликого відсотка рідкої фази може ефективно зменшити концентрацію напруги та уникнути локальної надмірної ерозії, спричиненої концентрацією механічної напруги, а також розтріскування та розколювання, спричинених концентрацією термічної напруги. Взявши за приклад систему корунд-шпінель, у порівнянні з системою попередньо синтезованої шпінелі з корунду, система корундової шпінелі на місці має кращі експлуатаційні характеристики. З одного боку, шпінель in situ має вищий ступінь дисперсії в матриці, що призводить до кращого опору проникності шлаку, але, що більш важливо, певний відсоток рідкої фази генерується при високій температурі через додавання невеликої кількості кількість кремнеземної золи. Вміст рідини в корундовій шпінельній системі при високій температурі тісно пов’язаний з кількістю кремнеземної золи. Експериментальні дослідження показали, що оптимальна кількість золи кремнезему повинна становити 0.7-0.8% від загальної маси формули. Однак на утворення рідкої фази у вогнетривких матеріалах впливає багато факторів, таких як склад, вміст і розподіл домішок, а також зміна температури, тому важко реалізувати контрольоване утворення рідкої фази в застосуванні.

Контрольований відсоток рідкої фази утворюється за допомогою реакції на місці шляхом введення певної сировини у вогнетрив. Успішні приклади включають введення магнієвого екрану в магнезіально-вуглецеву цеглу та андалузиту в матеріал із залізними канавками.

Магнієвий екран є різновидом синтетичного пористого багатофазного матеріалу. Основна мікроструктурна характеристика магнієвого екрану полягає в тому, що фаза алюмінату кальцію диспергована серед зерен шпінелі.

Під час експлуатації фаза алюмінату кальцію в магнієвому екрані реагує з такими домішками, як SiO2 у магнезіально-вуглецевій цеглі, утворюючи рідку фазу, яка викликає пластичну деформацію частинок магнієвого екрану та зменшує концентрацію напруги.

Крім того, рідка фаза проникає в матрицю під дією капілярної сили, закриваючи пори та сповільнюючи реакцію окислення, таким чином покращуючи експлуатаційні характеристики магнезіально-вуглецевої цегли.

Для магнієво-вуглецевої цегли, яка використовується для будівництва стін, додавання магнієвого щита може зменшити швидкість ерозії та продовжити термін служби. Для шлакових магнезіально-вуглецевих цеглин додавання магнієвого захисту може замінити металевий антиоксидант, не впливаючи на експлуатаційні характеристики, хоча швидкість ерозії не може бути значно зменшена.

Введення андалузиту в матеріал залізної канави також може покращити стійкість до окислення.

Механізм такий: реакція мулітизації андалузиту відбувається під час експлуатації, і утворена рідка фаза проникає в матрицю залізної канавки під дією капілярної сили, таким чином запечатуючи продихи.

Але оскільки робочий цикл матеріалу залізної канави довгий, безперервне накопичення рідкої фази вплине на протиерозійні характеристики матеріалу залізної канави в більш пізній період, тому зазвичай не рекомендується використовувати андалузит в основній канаві, особливо матеріал залізної канави поблизу точки падіння заліза.

Для фабрик надзвичайно важливо випробовувати нові матеріали та нові методи виробництва, особливо за нинішніх обставин, коли кількість сировини стрімко зростає, а люди в усьому світі виступають за ціль нульового викиду вуглецю та захист навколишнього середовища.