Az alacsony cementtartalmú tűzálló öntvényeket összehasonlítják a hagyományos aluminát-cement tűzálló öntvényekkel. A hagyományos aluminát-cement tűzálló öntvények cementtartalma általában 12-20%, a víztartalma pedig általában 9-13%. A nagy mennyiségű hozzáadott víz miatt az öntvény sok pórusú, nem sűrű és alacsony szilárdságú; a nagy mennyiségű hozzáadott cement miatt, bár nagyobb normál és alacsony hőmérsékleti szilárdságok érhetők el, a szilárdság csökken a kalcium-aluminát közepes hőmérsékleten történő kristályos átalakulása miatt. Nyilvánvaló, hogy a bevitt CaO reakcióba lép az öntvényben lévő SiO2-vel és Al2O3-mal, alacsony olvadáspontú anyagokat képezve, ami az anyag magas hőmérsékleti tulajdonságainak romlásához vezet.
Ultrafinom portechnológia, nagy hatékonyságú adalékok és tudományos szemcsegradiens alkalmazása esetén az öntvény cementtartalma 8% alá, víztartalma pedig ≤7%-ra csökken, így alacsony cementtartalmú tűzálló öntvények készíthetők és alakíthatók. A CaO-tartalom ≤2,5%, teljesítménymutatói általában meghaladják az aluminátcement tűzálló öntvények teljesítménymutatóit. Az ilyen típusú tűzálló öntvények jó tixotrópiával rendelkeznek, azaz a kevert anyag egy bizonyos formát vesz fel, és kis külső erő hatására folyni kezd. A külső erő eltávolításakor megtartja a kapott alakot. Ezért tixotróp tűzálló öntvényeknek is nevezik. Az önfolyó tűzálló öntvényeket tixotróp tűzálló öntvényeknek is nevezik. Ebbe a kategóriába tartozik. Az alacsony cementtartalmú tűzálló öntvények pontos jelentését eddig még nem határozták meg. Az Amerikai Anyagvizsgálati Társaság (ASTM) a tűzálló öntvényeket CaO-tartalmuk alapján határozza meg és osztályozza.
Az alacsony cementtartalmú tűzálló öntvények kiemelkedő tulajdonságai a tömörség és a nagy szilárdság. Ez jó a termék élettartamának és teljesítményének javítására, de problémákat is okoz a felhasználás előtti sütéssel, azaz könnyen előfordulhat öntés, ha nem vigyázunk a sütési folyamat során. A repedés jelensége legalább újraöntést igényelhet, vagy súlyos esetekben veszélyeztetheti a környező dolgozók személyes biztonságát. Ezért különböző országok is végeztek különféle tanulmányokat az alacsony cementtartalmú tűzálló öntvények sütésével kapcsolatban. A főbb műszaki intézkedések a következők: ésszerű kemencegörbék kialakításával és kiváló robbanásgátló anyagok stb. bevezetésével a tűzálló öntvényekből a víz simán eltávolítható egyéb mellékhatások nélkül.
Az ultrafinom portechnológia kulcsfontosságú az alacsony cementtartalmú tűzálló öntvények gyártásában (jelenleg a kerámiákban és tűzálló anyagokban használt ultrafinom porok többsége valójában 0,1 és 10 μm közötti szemcseméretű, és főként diszperziós gyorsítóként és szerkezeti tömörítőként működnek). Az előbbi a cementrészecskéket flokkuláció nélkül nagymértékben diszpergálja, míg az utóbbi teljesen kitölti az öntőtest mikropórusait, és javítja a szilárdságot).
A jelenleg általánosan használt ultrafinom porok közé tartozik a SiO2, α-Al2O3, Cr2O3 stb. A SiO2 mikropor fajlagos felülete körülbelül 20 m2/g, részecskemérete pedig a cement részecskeméretének körülbelül 1/100-a, így jó töltőanyag-tulajdonságokkal rendelkezik. Ezenkívül a SiO2, Al2O3, Cr2O3 mikropor stb. kolloid részecskéket is képezhet vízben. Diszpergálószer jelenlétében a részecskék felületén átfedő elektromos kettős réteg alakul ki, amely elektrosztatikus taszítást generál, leküzdve a részecskék közötti van der Waals-erőt és csökkentve a határfelületi energiát. Megakadályozza a részecskék közötti adszorpciót és flokkulációt; ugyanakkor a diszpergálószer adszorbeálódik a részecskék körül, oldószerréteget képezve, ami szintén növeli az öntvény folyékonyságát. Ez is az ultrafinom por egyik mechanizmusa, azaz az ultrafinom por és a megfelelő diszpergálószerek hozzáadása csökkentheti a tűzálló öntvények vízfogyasztását és javíthatja a folyékonyságot.
Az alacsony cementtartalmú tűzálló öntvények kötése és keményedése a hidratációs kötés és a kohéziós kötés együttes hatásának eredménye. A kalcium-aluminát cement hidratációja és keményedése főként a CA és CA2 hidraulikus fázisok hidratációja és hidrátjaik kristálynövekedési folyamata, azaz vízzel reagálva hatszögletű pehely- vagy tű alakú CAH10, C2AH8 és hidratációs termékek, például köbös C3AH6 kristályok és Al2O3аq gélek, majd a kikeményedési és melegítési folyamatok során összekapcsolódó kondenzációs-kristályosodási hálózati struktúrát alkotnak. Az agglomeráció és a kötés annak köszönhető, hogy az aktív SiO2 ultrafinom por kolloid részecskéket képez, amikor vízzel találkozik, és találkozik a hozzáadott adalékanyagból (azaz elektrolit anyagból) lassan disszociáló ionokkal. Mivel a kettő felületi töltése ellentétes, azaz a kolloid felületén ellenionok adszorbeálódtak, ami a £2 feszültséget okozza. A potenciál csökken, és kondenzáció következik be, amikor az adszorpció eléri az "izoelektromos pontot". Más szóval, amikor a kolloid részecskék felületén az elektrosztatikus taszítás kisebb, mint a vonzása, kohéziós kötés jön létre van der Waals-erő segítségével. Miután a szilícium-dioxid porral kevert tűzálló öntvényt besűrítették, a SiO2 felületén képződő Si-OH csoportok megszáradnak és dehidratálódnak, áthidalják a sziloxán (Si-O-Si) hálózati szerkezetet, ezáltal megkeményednek. A sziloxán hálózati szerkezetben a szilícium és az oxigén közötti kötések nem csökkennek a hőmérséklet emelkedésével, így a szilárdság is folyamatosan növekszik. Ugyanakkor magas hőmérsékleten a SiO2 hálózati szerkezet reakcióba lép a becsomagolt Al2O3-mal, mullitot képezve, ami javíthatja a szilárdságot közepes és magas hőmérsékleten.
Közzététel ideje: 2024. február 28.
