1. Performances et principaux facteurs d'influence des produits moulés en aluminium-magnésium de haute pureté
Haute puretéproduits moulés en aluminium et magnésiumLes produits moulés en aluminium et en magnésium sont développés à partir de produits moulés en aluminium. L'objectif est d'améliorer la résistance à la corrosion et les performances à haute température des produits moulés en aluminium, ainsi que la résistance à la perméabilité et la stabilité aux chocs thermiques des produits moulés en magnésium. Son point de mélange se situe du côté aluminium du diagramme de phase binaire MgO-Al2O3. Le composant principal du produit moulé, Al2O3, réagit avec MgO à haute température pour former du spinelle, accompagné d'une expansion volumique d'environ 7 %. Afin de supprimer les dommages d'écaillage causés par cette contrainte d'expansion pendant l'utilisation, l'étude expérimentale a sélectionné deux matières premières différentes, la magnésie fondue et le spinelle magnésium-aluminium, pour étudier l'influence de la résistance au laitier du matériau. Les résultats montrent que lorsqu'une certaine quantité de magnésie est ajoutée, le produit moulé est lubrifié dans une petite quantité de phase liquide, en particulier lorsqu'il est utilisé sous la pression statique de l'acier fondu, le frittage de réaction est avancé et le corps lâche formé par l'expansion du spinelle devient plus compact. La magnésie avec une taille de particule appropriée peut permettre au produit moulé de présenter une légère dilatation à haute température, de maintenir son intégrité et est également bénéfique pour réduire la corrosion. Cependant, plus la taille critique des particules de magnésie est grossière ou plus la quantité ajoutée dépasse 4C, plus la corrosion a tendance à augmenter en raison d'une dilatation excessive, d'une dégradation organisationnelle et d'une pénétration plus profonde des scories.
Le spinelle présynthétisé est introduit pour remplacer la magnésie fondue. L'étude estime que plus la teneur théorique en spinelle est élevée, meilleure est la résistance à la corrosion du produit coulable, tandis que la profondeur de pénétration du laitier est la plus petite lorsque la teneur en spinelle est de 10 à 30 %, et la teneur en spinelle dépasse 50 %, et elle augmente avec l'augmentation de la teneur en spinelle. La taille des particules de spinelle avec une distribution uniforme de micropoudre est la plus efficace pour bloquer le pelage structurel causé par la pénétration du laitier. L'étude a révélé que le composant spinelle joue un rôle décisif dans la résistance au laitier du clinker de spinelle lui-même et du produit coulable fabriqué à partir de spinelle mélangé à du corindon. La teneur idéale en MgO dans le spinelle est de 3 à 5 %. La poudre de silicium est également efficace pour inhiber la contrainte d'expansion du spinelle. Des études ont montré qu'à basse température, la poudre de silicium et la poudre de MgO génèrent des substances MSH, qui peuvent empêcher l'hydratation de la périclase, améliorer la fluidité des produits coulables et augmenter la densité des produits coulables. À haute température, le MSH se déshydrate et réagit avec le CaO pour générer des produits à bas point de fusion afin de produire une déformation plastique et d'absorber les contraintes de dilatation à haute température. Cependant, à mesure que la quantité de poudre de silicium augmente, la quantité de phase liquide générée à haute température augmente et la résistance au fluage à haute température diminue. Dans les conditions de pression de l'acier fondu, le matériau est sujet au surfrittage et à la fissuration, avec plus de fissures, des fissures plus larges et un pelage plus profond. Le ciment et la poudre de silicium sont généralement utilisés comme liant composite.
En bref, les produits moulés en aluminium-spinelle et les produits moulés en aluminium-magnésium présentent une bonne uniformité organisationnelle, une bonne résistance au fluage à haute température, une bonne stabilité aux chocs thermiques et une bonne résistance à l'érosion et à la pénétration des scories. La principale différence entre les deux est que le premier introduit du spinelle pré-synthétisé et que la résistance après cuisson à différentes températures est faible, la résistance à la flexion à haute température est élevée, la stabilité volumique est bonne et le taux de variation linéaire est faible ; le second réagit pour former du spinelle lorsqu'il est utilisé à haute température, et la résistance après cuisson à différentes températures est élevée, la résistance au fluage à haute température est forte, la densité est dense et le taux de variation linéaire est élevé.
2. Dégâts sur les pièces moulées en aluminium-magnésium de haute pureté
Français Les coulables en aluminium-spinelle et les coulables en alumino-magnésium sont essentiellement le même système à haute température, et les principales phases cristallines sont le corindon et le spinelle riche en aluminium. Les facteurs affectant la résistance au laitier des coulables sont très complexes, tels que le type d'acier, la composition du laitier, les conditions de fusion, etc., mais sont principalement contrôlés par la composition minérale et la microstructure des coulables. Le FeO et le MnO dans le laitier capturé en spinelle riche en aluminium occupent d'abord les lacunes de cations et remplacent une partie du MgO pour former une solution solide de spinelle composite avec une composition typique de Mg0.70Mn0.08Fe0.21Al2.00O4. L'analyse par sonde électronique montre que la solubilité solide de Fe et Mn dans le spinelle à grains fins dans la même zone est à peu près la même, tandis que la teneur en éléments Fe et Mn au bord des particules de spinelle plus grosses est beaucoup plus élevée que celle à l'intérieur des particules. L'analyse chimique et l'analyse par diffraction des rayons X des échantillons après corrosion par scories montrent également que la constante de réseau du spinelle diminue progressivement de la surface de travail vers l'intérieur, ce qui est cohérent avec le changement de la teneur en Fe2O3 dans chaque couche. À mesure que la solubilité solide du Fe2O3 dans chaque couche diminue, la constante de réseau et l'intensité de diffraction du spinelle se rapprochent du spinelle de la couche d'origine. Le corindon absorbe le CaO dans le laitier pour générer des minéraux d'aluminate de calcium et se solidifier. L'observation au microscope optique montre qu'il y a des cercles de réaction d'aluminate de calcium en forme de plaque sur les bords des particules de corindon dans la couche de pénétration de l'échantillon, et qu'il y a un grand nombre de minéraux CA6 en forme d'aiguilles dans la matrice. Le SiO2 favorise la cristallisation et la croissance du CA6, ce qui rend les pores plus fins et forme une couche barrière plus dense. Le laitier résiduel est riche en SiO2 et devient visqueux et difficile à pénétrer. Contrairement aux produits coulés en aluminium-spinelle, bien que les produits coulés en aluminium-magnésium forment davantage de phases liquides à haute température, les grains de spinelle nouvellement formés de MgO et d'Al2O3 sont fins, présentent de nombreux défauts et ont une faible constante de réseau. SiO2 rend le spinelle plus fragmenté, favorise la solution solide d'Al2O3 dans le spinelle et forme un spinelle riche en aluminium avec une concentration de défauts de réseau plus élevée. De plus, le produit coulé est également plus dense, de sorte que la résistance au laitier, en particulier la résistance à la pénétration du laitier, est supérieure.
