بررسی اثر استفاده مجزا و همزمان از پیونددهنده‌های فسفاتی، سیلیکاتی و بوراتی بر خواص فیزیکی و مکانیکی دیرگدازهای یکپارچه منیزیا-کربن

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 20، دوره 9، شماره 4، اسفند 1394، صفحه 215-223   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

سارا علی زاده^{* 1}؛ احمد منشی²؛ ابراهیم کرمیان³

¹کارشناس ارشد، مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد، ایران.

²استاد، مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد، ایران.

³استادیار، مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد، ایران.

چکیده

دیرگدازهای منیزیا- کربن کاربردهای گسترده‌ای در قسمت‌های مختلف صنعت فولادسازی از جمله کنورتورها، کوره‌های قوس الکتریکی و پاتیل‌های فولادسازی دارند که به خاطر خواص دیرگدازی عالی آن‌ها می‌باشد. با توجه به اینکه در حوزه مواد دیرگداز کربنی بی‌شکل به خصوص مواد قلیایی در حال حاضر کاربردهای وسیع صنعتی وجود دارد، در پژوهش حاضر استفاده مجزا و همزمان از پیونددهنده‌های فسفاتی، سیلیکاتی و بوراتی در حضور آب و استفاده از سنگدانه‌های آجر دیرگداز منیزیا-کربن ضایعاتی مورد بررسی قرار گرفت و تغییرات خواص فیزیکی و مکانیکی حاصل از استفاده از این پیونددهنده‌ها به صورت مجزا و همزمان در دماهای مختلف ارزیابی شد. بدین منظور ترکیبات مختلفی تهیه و میزان دانسیته حجمی (BD)، درصد تخلخل ظاهری (%AP) و استحکام فشاری سرد (CCS) نمونه‌ها اندازه‌گیری و نیز مطالعات فازی و ریزساختاری با استفاده از آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف سنجی فلورسانس پرتو ایکس (XRF) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) انجام شد. نتایج نشان داد که در دمای پایین (°C 200) استفاده از این پیونددهنده‌ها مخصوصاً پیونددهنده‌های فسفاتی به صورت مجزا سبب بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی این دیرگدازها می‌شود و از این دیرگدازها برای تعمیر سرد پاتیل می‌توان استفاده کرد. در دمای بالا ( °C 1100) استفاده همزمان از سیلیکات سدیم و بوراکس در کنار یکدیگر باعث ایجاد فاز شیشه شده و این فاز با پر کردن تخلخل‌های موجود در ساختار باعث بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی این دیرگدازها شده است.

کلیدواژه‌ها

منیزیا-کربن؛ پیونددهنده‌های فسفاتی؛ پیونددهنده‌های بوراتی؛ پیونددهنده‌های سیلیکاتی؛ دیرگدازهای یکپارچه

مراجع

[1]     V. G. Rocha, R. Menendez, R. Santamaria, C. Blanco & M. Granda, “Oxidation Behavior of Magnesia–Carbon Materials Prepared with Petroleum Pitch as Binder”, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, Vol. 88, pp. 207-212, 2010.

 

[2]     E. Y. Sako, M. A. L. Braulio & V. C. Pandolfelli, “Microstructural Evolution of Magnesia-Based Castables Containing Microsilica”, Ceramic International, Vol. 38, pp.6027-6033, 2010.

 

[3]     W. M. Silva, C. G. Aneziris & M. A. M. Brito, “Effect of Alumina and Silica on Hydration Behavior of Magnesia-Based Refractory Castables”, American Ceramic Society, Vol. 94, No. 12, pp. 4218-4225, 2011.

 

[4]     S. Zhang, N. J. Marriott & W. E. Lee, “Thermochemistry and Microstructures of MgO–C Refractories Containing Various Antioxidants”, Journal of European Ceramic Society, Vol. 21, pp. 1037–1047, 2001.

 

[5]     L. Musante, L. F. Martorello, P. G. Galliano, A. L. Cavalieri & A. G. Tomba Martinez, “Mechanical Behavior of MgO–C Refractory Bricks Evaluated by Stress–Strain Curves”, Ceramics International, Vol. 38, pp. 4035–4047, 2012.

 

[6]     M. Bag, S. Adak & R. Sarkar, “Study on Low Carbon Containing MgO-C Refractory: Use of Nano Carbon”, Ceramics International, Vol. 38, pp. 2339–2346, 2012.

 

[7]     L. Bo, S. Jia-lin, T. Guang-sheng, L. Kai-qi, L. Lin & L. Yong-feng, “Effects of Nanometer Carbon Black on Performance of Low-Carbon MgO-C Composites”, Journal of Iron and Steel Research, Vol. 17, No.10, pp. 75-78, 2010.

 

[8]     H. Jansen, S. Dudczig & C. G. Aneziris, “Magnesia-Carbon Castable with New Properties”, 51st Colloquium Refractories, Aachen, pp.84-87, 2008.

 

[9]     G. L. Paraskvi & G. K. Christos, “Composition of Periclase and Calcium-Silicate Phases in Magnesia Refractories Derived from Natural Microcrystalline Magnesite”, Journal of the American Ceramic Society, Vol. 86, No. 6, pp. 1568-1574, 2005.

 

[10] C. C. Stephen & L. B. Gordon, “Handbook of Industrial Refractories Technology”, Noyes Pub. Co. 1992.

 

[11] US Patent, “Gunnable Refractory”, No. 3540897, 1970.

 

[12] K. ing Kwong & J. P. Bennett, “Recycling Practices of Spent MgO-C Refractories”, Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering, Vol. 1, No. 2, pp. 69-78, 2002.

 

[13] F. Arianpour, F. Kazemi & F. Golestani Fard, “Characterization, Microstructure and Corrosion Behavior of Magnesia Refractories Produced from Recycled Refractory Aggregates”, Minerals Engineering, Vol. 23 pp. 273–276, 2010.

 

[14] A. N. Conejo, R. G. Lule, F. Lopez & R. Rodriguez, “Recycling MgO-C Refractory in Electric Arc Furnaces”, Resources, Conservation and Recycling, Vol. 49, pp. 14–31, 2006.

 

[15] S. Hanagiri, A. Shimpo, T. Inuzuka, S. Sakaki, T. Matsui, S. Aso, T. Matsuda & H. Nakagawa, “Recent Improvement of Recycling Technology for Refractories”, Nippon Steel Technical Report, No. 98, 2008.

 

[16]    م. پاغنده، ا. منشی و ر. عمادی، " بررسی تاثیر استفاده از اتصالات فسفاتی در جرم های کم سیمان"، مجله مواد و فناوری‌های پیشرفته، جلد یک، شماره یک، ص 7-1، 1391.

 

[17] O. Celikcioglu & A. Gungor, “The Effect of Sodium Tripolyphosphate on the Physical and Mechanical Properties of Brown Fused Alumina Based Ultra Low Cement Castable Refractories”, International Iron & Steel Symposium, pp. 400-405, Turkiye, 2012.

 

[18] S. Hayashi, H. Takahashi & A. Watanabe, “Behavior of Boric Compounds Added in MgO-C Bricks”, Taikabutsu Overseas. Vol. 11, pp. 12-19. 1991.