بخشی از مقاله
چکیده
امروزه توجه خاصی به تولید فولادهاي تمیز و با کیفیت بالا معطوف شده است. یکی از عوامل مهم در این زمینه انتخاب دیرگداز عایق مناسب و با کیفیت براي استفاده به عنوان پلاستر تاندیش است. در این پژوهش تأثیر افزودن اسپینل، کرومیت و اولیوین بر خواص جرمهاي پلاستر منیزیایی بررسی شد. براي این منظور، ترکیبهاي مختلفی ساخته و خواص فیزیکی و مکانیکی و رفتار خوردگی آنها ارزیابی شد. نتایج نشان دادند، افزودن اولیوین با وجود بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی جرم منیزیایی جهت کاربرد به عنوان پلاستر تاندیش، مقاومت به خوردگی آن را به صورت قابل ملاحظه اي کاهش داد. در مقابل، با افزودن کرومیت، با وجود تضعیف خواص فیزیکی و مکانیکی از نقطه نظر کاربرد در لایه کاري تاندیش، مقاومت به خوردگی در برابر سرباره به شکل محسوسی افزایش یافت.
مقدمه
در فرآیند ریختهگري پیوسته، تاندیش به عنوان یک ظرف میانی بین فولاد مذاب درون پاتیل و قالب ریختهگري بهکار گرفته میشود. کارکرد اصلی تاندیش توزیع فولاد مذاب درون قالبها به طور پیوسته است و در این حالت فرآیندهاي نهایی بر روي فولاد مذاب قبل از انجماد در قالب نظیر آخالزدایی فولاد انجام میشود 1] و .[2
جداره دیرگداز تاندیش با توجه به کیفیت آستر و نوع سرباره طول عمر مشخصی دارد. واکنشهاي شیمیایی بین لایه کاري دیرگداز تاندیش و سرباره به ویژه در شرایط ریختهگري با توالی بالا1 اهمیت بسیاري دارد. در این حالت، خصوصیات شیمیایی و ویسکوزیته سرباره بر سایش جداره دیرگداز بسیار اثرگذار است .[3]
به طور معمول، آستر تاندیش از سه لایه کاري، دائمی و ایمنی تشکیل شده است . امروزه انواع مختلفی از لایههاي تاندیش در بازار وجود دارد که شامل آجر، جرمهاي پاشیدنی، تختههاي یکپارچه، جرمهاي اسپري شونده و سیستمهاي ویبرهشونده خشک است. لایه کاري یا پلاستر مادهاي غنی از منیزیا است که در تماس مستقیم با فولاد قرار دارد.
از دلایل اصلی اعمال پلاستر بر روي لایه دائمی میتوان به ایجاد عایق حرارتی به منظور حفظ دماي مذاب، ایجاد یک لایه خنثی میان فولاد مذاب و لایه دائمی، کاهش ناخالصیهاي اکسیدي و جلوگیري از تخریب لایههاي دیرگداز تاندیش پس از پایان فرآیند ریختهگري در حین کندن مذاب و سرباره منجمد شده اشاره کرد.
یکی از مشکلات عمده دیرگدازهاي منیزیایی مورد استفاده در تاندیش پدیده بلوکه شدن است که این مساله در توالیهاي بالا رخ میدهد. در این شرایط در صورتی که میزان هدایت حرارتی در پلاستر بالا باشد، با گذشت زمان پدیده سینترینگ و رشد دانه در لایه کاري رخ میدهد و با ایجاد سینترینگ در این لایه، ضخامت آن با توجه به حذف تخلخلها و انقباض ایجاد شده کاهش مییابد. همزمان با این امر، به دلیل بروز فرسایش و خوردگی در سطح لایه کاري، سرباره و مذاب میتوانند به لایه دائمی نفوذ کنند. افزایش هدایت حرارتی در اثر سینترینگ پلاستر باعث میشود تا دماي سطح لایه دائمی به اندازه کافی بالا باشد تا در این دما مذاب و سرباره نفوذ کرده بتوانند همچنان به شکل مذاب وجود داشته باشند و با لایه دائمی واکنش کنند. در اثر این واکنش دو لایه دائمی و کاري بههم میچسبند که علاوه بر کاهش عمر لایه دائمی و افزایش توقفهاي تولیدي، مشکلات زیادي را براي تخلیه پوسته باقیمانده تاندیش ایجاد میکند .[3-5] در این پژوهش تأثیر مواد اولیه مختلف بر رفتار خوردگی و سینترینگ جرمهاي دیرگداز عایق پلاستر تاندیش به منظور شناخت ترکیب با رفتار بهینه بررسی شده است.
روش تحقیق
مواد اولیه مورد استفاده در این پژوهش شامل منیزیاي ددبرن همراه با کرومیت، اولیوین و اسپینل است که ترکیب شیمیایی آنها در جدول 1 ارایه شده است. چهار ترکیب مختلف مطابق با ترکیب ارایه شده در جدول 2 ساخته شد. میزان عامل تخلخل زا، بایندر و آب در همه نمونهها یکسان در نظر گرفته شد. نمونه ها پس از اختلاط در مخلوطکن در قالبهایی با ابعاد 50×50×50 میلیمتر و 40×40×160 میلیمتر شکل داده شد و پس از خشک شدن در دماي 110°C، در دماي 1580°C به مدت 5 ساعت در یک کوره شاتلی پخته شدند. درصد تخلخل و چگالی کلی - BD - نمونهها مطابق با روش ارشمیدس در نفت، استحکام فشاري سرد - CCS - و درصد تغییرات خطی پایدار مطابق با استاندارد JIS اندازهگیري شد. همچنین آزمون خوردگی بوته با استفاده از سرباره تاندیش فولادسازي که آنالیز شیمیایی آن در جدول 3 نشان داده شده است، در دماي 1580°C و به مدت 5 ساعت انجام شد.
نتایج و بحث
در جدول 4 نتایج مربوط به خواص فیزیکی و مکانیکی نمونههاي با ترکیب مختلف نشان داده شده است. با توجه به این نتایج، ملاحظه میشود که نمونه B داراي بیشترین و نمونه C داراي کمترین تخلخل است. همچنین، نمونههاي A و D تخلخلهاي نزدیک به هم دارند. از طرف دیگر نمونههاي B و D، استحکام فشاري کمتري نسبت به نمونههاي A و C دارند. با در نظر گرفتن مقادیر تغییرات خطی پایدار، مشاهده میشود که بیشترین مقدار مربوط به نمونه C و کمترین مقدار مربوط به نمونه B است. در حقیقت با توجه به رفتار انبساطی اولیوین در هنگام پخت، فرآ یند سینترینگ و رشد دانه به تعویق افتاده و تا حدودي محدود شده است. در نتیجه باعث شده تا با کاهش انقباض ناشی از حذف تخلخلها، تخلخل نمونه تا حدود زیادي حفظ و مقدار استحکام فشاري سرد حداقل شود. اما در مقابل، با افزودن کرومیت به ترکیب، به علت ایجاد ترکیبات با نقطه ذوب پایین در نمونه، فاز مذاب موجب تسریع سینترینگ و در نتیجه، افزایش انقباض پخت و استحکام فشاري سرد و کاهش محسوس تخلخل شده است. کمتر بودن میزان استحکام فشاري سرد در نمونه حاوي کرومیت نسبت به نمونه مرجع با وجود بروز سینترینگ بیش تر در این نمونه، میتواند به وسیله عدم انطباق ضرایب انبساط حرارتی کرومیت و منیزیا و ایجاد تركهاي مویین در زمینه در اثر این امر توجیه میشود.
شکل 1 سطح مقطع برش خورده نمونههاي آزمون خوردگی به روش بوته را نشان میدهد. همانطور که مشاهده میشود، نمونه A با توجه به اسیدي بودن سرباره و واکنش SiO2 و CaO موجود در سرباره با MgO و تشکیل فازهاي با نقطه ذوب پایین در نمونه از قبیل مونتی سیلیت - CaMgSiO4 - و مروینیت
