Els colats refractaris amb baix contingut de ciment es comparen amb els colats refractaris de ciment d'aluminat tradicionals. La quantitat de ciment afegida als colats refractaris de ciment d'aluminat tradicionals sol ser del 12-20%, i la quantitat d'aigua afegida és generalment del 9-13%. A causa de l'alta quantitat d'aigua afegida, el cos colat té molts porus, no és dens i té una baixa resistència; a causa de la gran quantitat de ciment afegit, tot i que es poden obtenir resistències normals i de baixa temperatura més altes, la resistència disminueix a causa de la transformació cristal·lina de l'aluminat de calci a temperatures mitjanes. Òbviament, el CaO introduït reacciona amb SiO2 i Al2O3 al colat per generar algunes substàncies de baix punt de fusió, la qual cosa provoca el deteriorament de les propietats a alta temperatura del material.
Quan s'utilitza tecnologia de pols ultrafina, additius d'alta eficiència i gradació científica de partícules, el contingut de ciment del colable es redueix a menys del 8% i el contingut d'aigua es redueix a ≤7%, i es pot preparar i portar un colable refractari de baixa sèrie de ciment. El contingut de CaO és ≤2,5%, i els seus indicadors de rendiment generalment superen els dels colables refractaris de ciment d'aluminat. Aquest tipus de colable refractari té una bona tixotropia, és a dir, el material barrejat té una determinada forma i comença a fluir amb una petita força externa. Quan es retira la força externa, manté la forma obtinguda. Per tant, també s'anomena colable refractari tixotròpic. El colable refractari autofluent també s'anomena colable refractari tixotròpic. Pertany a aquesta categoria. El significat precís dels colables refractaris de baixa sèrie de ciment no s'ha definit fins ara. L'American Society for Testing and Materials (ASTM) defineix i classifica els colables refractaris en funció del seu contingut de CaO.
La densitat i l'alta resistència són les característiques destacades dels col·locables refractaris de la sèrie de baix contingut de ciment. Això és bo per millorar la vida útil i el rendiment del producte, però també comporta problemes a la cocció abans del seu ús, és a dir, el vessament es pot produir fàcilment si no es té cura durant la cocció. El fenomen de l'esclat del cos pot requerir com a mínim un nou vessament o, en casos greus, pot posar en perill la seguretat personal dels treballadors circumdants. Per tant, diversos països també han dut a terme diversos estudis sobre la cocció de col·locables refractaris de la sèrie de baix contingut de ciment. Les principals mesures tècniques són: mitjançant la formulació de corbes de forn raonables i la introducció d'excel·lents agents antiexplosió, etc., això pot fer que els col·locables refractaris eliminin l'aigua sense problemes sense causar altres efectes secundaris.
La tecnologia de pols ultrafina és la tecnologia clau per a les sèries de colades refractàries de baix contingut en ciment (actualment, la majoria de les pols ultrafines utilitzades en ceràmica i materials refractaris tenen entre 0,1 i 10 μm, i funcionen principalment com a acceleradors de dispersió i densificadors estructurals. El primer fa que les partícules de ciment estiguin altament disperses sense floculació, mentre que el segon fa que els microporus del cos de colada estiguin completament omplerts i millori la resistència.
Els tipus de pols ultrafines que s'utilitzen actualment inclouen SiO2, α-Al2O3, Cr2O3, etc. La superfície específica de la micropols de SiO2 és d'uns 20 m2/g i la seva mida de partícula és aproximadament 1/100 de la mida de partícula de ciment, de manera que té bones propietats d'ompliment. A més, la micropols de SiO2, Al2O3, Cr2O3, etc. també poden formar partícules col·loïdals a l'aigua. Quan hi ha un dispersant, es forma una doble capa elèctrica superposada a la superfície de les partícules per generar repulsió electrostàtica, que supera la força de van der Waals entre les partícules i redueix l'energia de la interfície. Evita l'adsorció i la floculació entre les partícules; al mateix temps, el dispersant s'adsorbeix al voltant de les partícules per formar una capa de dissolvent, que també augmenta la fluïdesa del motlle. Aquest també és un dels mecanismes de la pols ultrafina, és a dir, afegir pols ultrafina i dispersants adequats pot reduir el consum d'aigua dels motlles refractaris i millorar la fluïdesa.
L'enduriment i la fixació dels col·loides refractaris amb baix contingut de ciment és el resultat de l'acció combinada de l'enllaç d'hidratació i l'enllaç de cohesió. La hidratació i l'enduriment del ciment d'aluminat de calci són principalment la hidratació de les fases hidràuliques CA i CA2 i el procés de creixement cristal·lí dels seus hidrats, és a dir, reaccionen amb l'aigua per formar escates hexagonals o CAH10, C2AH8 en forma d'agulla. Els productes d'hidratació, com ara els cristalls cúbics de C3AH6 i els gels d'Al2O3аq, formen una estructura de xarxa de condensació-cristal·lització interconnectada durant els processos de curat i escalfament. L'aglomeració i la fixació es deuen a la forma de partícules col·loïdals de la pols ultrafina activa de SiO2 quan es troba amb aigua, i es troba amb els ions que es dissocia lentament de l'additiu afegit (és a dir, la substància electrolítica). Com que les càrregues superficials dels dos són oposades, és a dir, la superfície del col·loide té contraions adsorbits, provoca que el potencial £2 disminueixi i es produeixi condensació quan l'adsorció arriba al "punt isoelèctric". En altres paraules, quan la repulsió electrostàtica a la superfície de les partícules col·loïdals és menor que la seva atracció, es produeix una unió cohesiva amb l'ajuda de la força de van der Waals. Després que el refractari barrejat amb pols de sílice es condensi, els grups Si-OH formats a la superfície de SiO2 s'assequen i deshidraten per formar un pont, formant una estructura de xarxa de siloxà (Si-O-Si), endurint-se així. En l'estructura de xarxa de siloxà, els enllaços entre el silici i l'oxigen no disminueixen a mesura que augmenta la temperatura, de manera que la resistència també continua augmentant. Al mateix temps, a altes temperatures, l'estructura de xarxa de SiO2 reaccionarà amb l'Al2O3 que hi ha embolicat per formar mullita, que pot millorar la resistència a temperatures mitjanes i altes.
Data de publicació: 28 de febrer de 2024
