ساخت و بررسی خواص دیرگدازهای ریختنی آلومینا اسپینلی، با استفاده از سیمان آلومینا بالا، حاوی آلومینا و دولومیت

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 14، دوره 9، شماره 1، خرداد 1394، صفحه 143-158   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

مژگان خلیلی^{* 1}؛ محمدرضا پویامهر²

¹کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، اصفهان

²استادیار، دانشکده مهندسی مواد، واحد مجلسی، دانشگاه آزاد اسلامی، مجلسی، اصفهان

چکیده

دیرگداز‌های ریختنی آلومینا اسپینلی به دلیل مقاومت بهتر در برابر مذاب و سرباره، به تدریج در حال جایگزینی به‌جای آجر‌های دیرگداز، در صنعت بویژه برای ساخت فولاد می‌باشند. مقاله‌ی حاضر، به بررسی اثر سیمان اسپینلی درجا بر خواص دیرگداز آلومینا اسپینلی، از طریق مخلوط‌کردن اگریگیت‌‌های آلومینای تبولار، با سیمان اسپینلیِ متشکل از آلومینای کلسینه شده و دولومیت خام، در دما‌های110، 700، 800‌، 1000، 1400 و C° 1500 می‌پردازد و ویژگی‌هایی نظیر: استحکام فشاری سرد (C.C.S)، وزن مخصوص، آنالیز فازی نمونه‌‌ها به روش پراش پرتوی (XRD) x و بررسی ریز ساختاری آن‌ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) را تحت مطالعه قرار می‌دهد و نتایج آن را با سیمان سکار مقایسه می‌نماید. نتایج نشان می‌دهد: سیمان اسپینلی تف جوشی شده در دمای C° 1650، حاوی فاز‌های اسپینل و مونو کلسیم آلومینات می‌باشد و اثری از مواد اولیه‌ی واکنش نکرده مشاهده نشد. در دیرگداز ریختنی حاصل از سیمان اسپینلی، با افزایش دما، فاز اسپینل و فاز دی کلسیم آلومینات  افزایش و مقدار فاز آلومینا کاهش یافت و در دیرگداز ریختنی، با افزایش دما اندازه دانه‌های اسپینل به دلیل افزایش حجم فاز اسپینل افزایش و ثابت شبکه اسپینل کاهش یافت. در دیرگداز ریختنی با افزایش دما استحکام فشاری بالاتری به دلیل تشکیل فاز اسپینل حاصل شد. دمای ˚C 1000، حاوی بیشترین تخلخل و کمترین دانسیته می‌باشد که از دلایل این امر، می‌توان به خروج مواد فرار و آب‌های هیدراته اشاره نمود. در دمای  ˚C1500، به دلیل افزایش حجم ناشی از گازهای محبوس شده، تخلخل بالایی مشاهده شده است.

کلیدواژه‌ها

دیرگداز آلومینا اسپینلی؛ سیمان اسپینلی درجا؛ دیرگداز ریختنی؛ آلومینای تبولار؛ دولومیت خام؛ آلومینای کلسینه شده

مراجع

[1]       م. قاسم زاده و ع. نعمتی، "بررسی اثر اندازه ذرات و میزان فاز اسپینلی در خواص دیرگدازهای کم سیمان آلومینا اسپینلی"، فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی مواد مجلسی، شماره 4،ص. 40-54، اسفند 88.

 

[2]     E. Lavat, M. C. Grasselli, & E. G. Lovecchio, “Effect of alfa and gama Polymorphs of Alumina on the Preparation of MgAl₂O₄-Spinel-Containing Refractory Cement”, Ceramic International, Vol. 36, pp. 15-21, 2010.

 

[3]     H. Aza, P. Pena, M. A. Rodriguez, R. Torrecillas & S. Aza, “New Spinel Containing Refractory Cement”, Journal of the European Ceramic Society, Vol. 23, pp. 737-744, 2003.

 

[4]     L. A. Diaz & R. Torrecillas, “Phase Development and High Temperature Deformation in High Alumina Refractory Castables With Dolomite Additions”, Journal of the European Ceramic Society, Vol. 27, pp. 67-72, 2007.

 

[5]     م. ر. پویامهر، "سنتز، ریز ساختار و خواص کامپوزیت اسپینل - سیمان آلومینا بالا از نانو آلومینا ونانو دولومیت" ،دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، رساله دکترا، بهار1390.

 

[6]     N. M. A. Khalil, S. A. S. El-Hemaly & L. G. Girgis, “Aluminous Cements Containing Magnesium Aluminate Spinel form Egyptian Dolomit”, Ceramic Int, Vol. 27, pp. 865-873, 2001.

 

[7]     Ghosh, R. Sarkar, B. Mukherjee & S. K. Das, “Effect of spinel content on the properties of magnesia-spinel composite refractory”, Journal of the European Ceramic Society, Vol. 24, pp.2079-2085, 2004.

 

[8]     Nishikawa, “Thechnology of monolithic refractorirs”, Plibrico Japan company limited, Tokyo, 1984.

[9]     Myhre & B. Sandberg, “The of Microsilicain Refractory castables”, Proceedings of International Seminar on Monolithic Refractory Materials, Tehran, Iran, pp. 113-140, 1997.

 

[10]  H. F. W. Taylor, “Cement chemistry”, Thomas Telford press, New York, 1997.

 

[11]  P. Barnes & J. Bensted, “Structure and performance of cement”, lor and Francis Press, Paris, 2002.

 

[12]  Y. C. KO & C. F. Chan, “Effect of Spinel Contenton Hot Strength of Alumina Spinel castables in thetemperature Raninel castables in the temperature Range 1000-1500 °C”, J. Am. Ceram. Soc, pp. 2633-2639, 1999.

 

[13]  L. A. Diaz & R. Torrecillas, “Phase Development and High Temperature Deformation in High Alumina Refractory Castables With Dolomite Additions”, Journal of the European Ceramic Society, Vol. 27, pp. 67-72, 2007.

 

[14]  Sberi, F. Golestani-Fard, H. Sarpoolaki, M. Willert-porada, T.Gerdes & R. Siman, “Chemical synthesis of nano crystalline Magnesium alumina spinel via nitrate-citrate combusition route”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 462, pp. 142-146, 2004.

 

[15]  S. A. Abo-El-Enein, M. M. Abou-Seckkina, N. M. Khalil & O. A. Shalma, “Microstructure and Refractory Properties of Spinel Containing Castables”, Ceramic International, Vol. 36, PP. 1711-1717, 2010.