2.2 องค์ประกอบและโครงสร้างของคอรันดัม-สปิเนลที่หล่อได้หลังการใช้งาน
ความหนาของชั้นการทำงานเดิมคือ 230-250มม. และลักษณะทางสัณฐานวิทยาที่ชัดเจนของพื้นที่กระแทกที่ด้านล่างของทัพพี 8# หลังการใช้งาน 91 ครั้ง ความหนาที่เหลืออยู่ของคอรันดัม-สปิเนลที่หล่อได้คือประมาณ 120 มม. และชั้นเมตามอร์ฟิกปลายร้อนนั้นบาง จะเห็นรอยร้าวเป็นแนวขนานกับผิวร้อนที่ห่างจากปลายร้อนประมาณ 20 และ 80 มม. และมีปรากฏการณ์ตะกรันแทรกซึมตามรอยแตกในรอยร้าว
เพื่อวิเคราะห์ปฏิสัมพันธ์ระหว่างตะกรันหลอมเหลวกับคอรันดัม-สปิเนลที่หล่อได้ และเข้าใจกลไกความเสียหายของวัสดุ พื้นที่ A ถูกนำไปทำเป็นแผ่นแสง ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดและสเปกโตรมิเตอร์พลังงานเพื่อสังเกตโครงสร้างจุลภาคของพื้นที่และกำหนดส่วนประกอบของพื้นที่จุลภาค โครงสร้างจุลภาคของพื้นผิวร้อนบริเวณ A ของสารตกค้างหลังการใช้งานจากชั้นตะกรันถึงชั้นควอซีโปรโตพลาสมิก
จะเห็นได้ว่าพื้นที่ A ของวัสดุที่เหลือหลังการใช้งานสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ชั้นอย่างชัดเจน คือ ชั้นตะกรัน (ประมาณ 0.5 มม.) ชั้นซึมผ่านได้ (6-8มม.) และชั้นโปรโตพลาสมิก ชั้น. ธาตุในตะกรันทำปฏิกิริยากับเมทริกซ์ที่หล่อได้เพื่อสร้างเฟสที่หลอมละลายต่ำ (ดูชั้นแทรกซึมในรูปที่ 2) และแทรกซึมเข้าไปในเมทริกซ์ที่หล่อได้ ซึ่งส่งเสริมการเผาผนึกและความหนาแน่นของเมทริกซ์ มีรูพรุนจำนวนมากในชั้นโปรโตพลาสซึม โครงสร้างหลวม ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนระหว่างชั้นที่ซึมผ่านได้และชั้นโปรโตพลาสซึมไม่ตรงกัน และเกิดรอยร้าวระหว่างทั้งสอง ในชั้นที่ซึมผ่านได้ FeO, CaO และ SiO₂ ในตะกรันจะแทรกซึมเข้าไปในเมทริกซ์ที่หล่อได้ เมื่อเจาะลึกเข้าไป เนื้อหาจะค่อยๆ ลดลง
เพื่อวิเคราะห์เพิ่มเติมถึงอิทธิพลของการแทรกซึมของตะกรันต่อโครงสร้างจุลภาคและองค์ประกอบของพื้นที่ขนาดจิ๋วของ Castable แต่ละพื้นที่ในรูปที่ 2 ถูกขยายให้ใหญ่ขึ้นเพื่อสังเกตและทำการวิเคราะห์ EDS ในพื้นที่ของชั้นตะกรัน โครงสร้างจุลภาคของเมทริกซ์ castable ของใบหน้าทำงานถูกทำลาย เมทริกซ์ถูกแทรกซึมโดยเฟสของเหลวจำนวนมาก และโครงสร้างมีความหนาแน่นสูง เฟสหลักคือเฟสจุดหลอมเหลวต่ำของ MgO-CaO-Al₂O₃-SiO₂-FeO และเฟสหลอมเหลวต่ำของ CaO-Al₂O₃- SiO₂-FeO) ในพื้นที่ b และ c ในชั้นการแทรกซึม CaO, SiO₂ และ FeO จำนวนมากในตะกรันจะแทรกซึมเข้าไปในวัสดุที่หล่อได้ ส่งผลให้เมทริกซ์มีความหนาแน่น แมกนีเซียมอะลูมิเนียมสปิเนลเฟส ในพื้นที่ d ของชั้นโปรโตพลาสมิก มีรูพรุนจำนวนมากในเมทริกซ์และโครงสร้างหลวม เฟสสปิเนลแมกนีเซียม-อะลูมิเนียมส่วนใหญ่ เฟส CaO-Al₂O₃ และเฟสคอรันดัม นอกจากจะแทรกซึมเข้าไปในเนื้อหล่อผ่านเมทริกซ์แล้ว ตะกรันยังกระจายตัวเข้าไปในเนื้อหล่อตามรอยแตกอีกด้วย
2.3 กลไกความเสียหายของคอรันดัม-สปิเนลที่หล่อได้
ปัจจัยความเสียหายหลักของชั้นการทำงานด้านล่างของทัพพีคือ: ความร้อนช็อก ความเค้นเชิงกล การสึกกร่อนและการซึมผ่านของตะกรัน ที่หน้างาน ขั้นตอนหลักของวัสดุหล่อเดิมคือแมกนีเซียม อะลูมิเนียม สปิเนล CaO-Al₂O₃ และคอรันดัม ด้วยการสึกกร่อนและการแทรกซึมของตะกรันเข้าไปในวัสดุที่หล่อได้ เฟสแมกนีเซียม-อะลูมิเนียม สปิเนลในเมทริกซ์จะดูดซับ FeO ในตะกรัน และคอรันดัมจะทำปฏิกิริยากับ CaO และ SiO₂ ในตะกรันเพื่อสร้างแคลเซียม-อะลูมิเนียม-ซิลิกอนที่หลอมละลายต่ำ เฟส:
เนื่องจากปริมาณ SiO2, FeO และ CaO ในตะกรันลดลง ปริมาณสัมพัทธ์ของตะกรันจึงลดลง ดังนั้นปริมาณของตะกรันที่กัดกร่อนและแทรกซึมเข้าไปในหล่อได้จึงลดลง
ที่พื้นผิวการทำงาน เฟสของเหลวในตะกรันและเฟสของเหลวที่เกิดจากปฏิกิริยาจะแทรกซึมเข้าไปในวัสดุหล่อ เนื่องจากการไล่ระดับอุณหภูมิ ทำให้เกิดการเผาผนึกความหนาแน่นของพื้นผิวที่ร้อน และเฟสการยึดเกาะของเมทริกซ์จะถูกทำลายในเวลาเดียวกัน เนื่องจากความเค้นทางกลและความเค้นทางความร้อน รอยแตกจึงก่อตัวขึ้นในชั้นที่มีความหนาแน่นสูงและแพร่กระจายผ่านรอยต่อระหว่างชั้นปฏิกิริยาและชั้นที่ซึมผ่านได้ ส่งผลให้ชั้นปฏิกิริยาหลุดลอก นอกจากนี้ตะกรันยังกัดกร่อนและแทรกซึมเข้าไปในรอยแตกร้าวซึ่งช่วยเร่งการลอกของชั้นปฏิกิริยาจากวัสดุทนไฟ การทำซ้ำของสถานการณ์นี้ในระหว่างการให้บริการนำไปสู่การทำลายวัสดุทนไฟ
สรุปแล้ว
(1) คอรันดัม-สปิเนลหล่อได้ถูกนำมาใช้เพื่อแทนที่อิฐแมกนีเซีย-อะลูมิเนียม-คาร์บอนที่ด้านล่างของทัพพี ซึ่งสามารถตอบสนองกระบวนการถลุงของสายการผลิตเหล็กแท่งกลมเตาไฟฟ้า เมื่อใช้ integral castables อัตราการสูญเสียการหลอมของชั้นการทำงานด้านล่างของทัพพีจะน้อย ความสมบูรณ์และความแน่นของอากาศจะแข็งแกร่งขึ้น และความน่าจะเป็นของการแทรกซึมของเหล็กเย็นตามข้อต่ออิฐและออฟไลน์เนื่องจากอิฐที่มีการระบายอากาศผิดปกติจะลดลง และ ความปลอดภัยของการทำงานของทัพพีได้รับการปรับปรุงและเพิ่มประสิทธิภาพอย่างมีนัยสำคัญ โหมดการบำรุงรักษาได้รับการปรับปรุงและลดการใช้วัสดุทนไฟ
(2) ความเสียหายของคอรันดัม-สปิเนลที่หล่อได้ส่วนใหญ่เกิดจากปฏิกิริยาของตะกรันและวัสดุทนไฟ ในขณะเดียวกัน ความเครียดจากความร้อนและความเค้นเชิงกลก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน นอกจากนี้ ตะกรันยังกัดกร่อนและแทรกซึมเข้าไปในเนื้อหล่อตามรอยแตก เร่งให้ชั้นปฏิกิริยาหลุดลอกออกจากวัสดุทนไฟ การทำซ้ำของกระบวนการนี้ในระหว่างการให้บริการนำไปสู่การทำลายวัสดุทนไฟ
