Tulenkestävät valukappaleetkokevat usein merkittävän lujuuden heikkenemisen välilämpötiloissa (yleensä 800 astetta -1 000 astetta tai enemmän). Tämä johtuu pääasiassa sideaineessa olevien hydraattien kuivumisesta, uudelleenkiteytymisestä ja fysikaalisesta kutistumisesta, mikä johtaa huokoiseen rakenteeseen. Tulenkestävän materiaalin valujen keskilämpötilan lujuuden parantamiseksi voidaan keskittyä useisiin ydinmittoihin: raaka-aineen annostelu, sideainejärjestelmän optimointi, lisäaineiden käyttö ja rakennustekniikat. Seuraavat ovat erityisiä parannusstrategioita:
I. Raaka-aineiden optimointi ja kemiallisten reaktioiden kompensointi
Tämä on suorin ja tehokkain tapa. Ytimenä on hyödyntää kemiallisen reaktion synnyttämää tilavuuden laajenemista sintrauksen aikana tapahtuvan kutistumisen kompensoimiseksi.
1. Al2O3 hienon jauheen lisääminen: Sopivan määrän Al2O3 (alfa-alumiinioksidi) hienojakoista jauhetta lisääminen tulenkestävien valukappaleiden aluminoimiseksi on ratkaisevan tärkeää. Välilämpötiloissa se käy läpi laajenevan kemiallisen reaktion, joka kompensoi tilavuuden kutistumisen aiheuttamaa lujuuden heikkenemistä. Varsinkin kun sideaineena on CA-70 korkea-alumiinioksidisementti, tämän hienon jauheen lisääminen voi jopa lisätä keskilämpötilan lujuutta sen vähentämisen sijaan.
2. Aktiivisten täyteaineiden käyttöönotto: Puhdas aluminaattisementti yhdistetään piidioksidihöyryyn. 800{3}}1200 asteessa piidioksidihöyry reagoi kalsiumoksidin kanssa muodostaen anortiittia vahvistavan faasin, joka voi tehokkaasti lisätä keskilämpötilan lujuutta noin 20 %.
II. Sintrausaineiden ja paisutusaineiden lisäys
Ottamalla käyttöön tiettyjä mineraaliraaka-aineita voidaan muuttaa materiaalin sintrauskäyttäytymistä tai tilavuusstabiilisuutta välilämpötiloissa.
1. Pehmeän saven (sintrausaineen) lisääminen: 3 %-6 % pehmeän saven lisääminen voi edistää valettavan materiaalin sintrautumista alhaisissa lämpötiloissa, mikä muuttaa mikrorakennetta ja lisää näin keskilämpötilan lujuutta, jopa yli uunikuivatun lujuuden.
2. Andalusiitin hyödyntäminen (korkean -lämpötilojen lujittaminen): Vaikka andalusiitti toimii ensisijaisesti korkeissa lämpötiloissa (yli 1300 astetta), jos koostumus on oikein suunniteltu (lisätty hienojakoisena jauheena), mulliitti ja ylimääräinen SiO₂, joita syntyy sen hajoamisen aikana korkeissa lämpötiloissa, voivat muodostaa toissijaista mullitoitumista, mikä on erittäin hyödyllistä väliaineen lujuuden ylläpitämisessä lämpötila-alueen ylityksen jälkeen.
3. Boorikarbidin käyttö: Boorikarbidi pehmenee korkeissa lämpötiloissa ja kiinnittyy hiukkasten pintaan edistäen tiivistymistä. Sen pinnalle muodostunut B2O3-oksidikalvo tarjoaa hapettumisenkestävyyden, kun taas muodostuneet pylväskiteet vähentävät huokoisuutta ja parantavat keskilämpötilan lujuutta.
III. Kiinnitysjärjestelmän parantaminen:
Sideaine on tulenkestävien valukappaleiden "luuranko". Sopivan sideaineen valinta voi muuttaa olennaisesti keskilämpötilan lujuuden heikkoutta.
1. Suorituskykyisen -sementin käyttö: Puhdasta kalsiumaluminaattisementtiä (CA-70 tai korkeampi laatu) tulee käyttää aina kun mahdollista. Verrattuna tavalliseen CA-50-sementtiin, sillä on parempi lujuuden säilyvyys välilämpötilavaiheessa.
2. Komposiittisideaineet: Sementtiä yhdistetään kemiallisten sideaineiden (kuten fosfaattien) kanssa tai käytetään koheesiivisia sideaineita (kuten silikasoolia ja alumiinioksidisoolia). Nämä sidosmenetelmät muodostavat vakaan verkkorakenteen keskilämpötiloissa, toisin kuin puhtaat hydraatiosideaineet, jotka ovat alttiita luhistumaan kuivumisen vuoksi.
IV. Mikrorakenteen ja hiukkaskoon optimointi:
Fysikaalisia menetelmiä käytetään materiaalin sisäisen rakenteen tiivistämiseen ja vikojen vähentämiseen.
1. Kohtuullinen hiukkaskokojakauma: Optimoi kiviainesten (kuten korundin ja mulliitin) hiukkasjakauma noudattaen lähimmän pakkauksen periaatetta sisäisen huokoisuuden vähentämiseksi.
2. Mikrojauheteknologian käyttöönotto: Lisää sopiva määrä aktivoitua alumiinioksidimikrojauhetta tai piidioksidimikrojauhetta käyttämällä mikrojauheen täyttövaikutusta näennäisen huokoisuuden vähentämiseksi, materiaalin tiheyden lisäämiseksi ja siten lujuuden parantamiseksi.
V. Rakentamisen ja kovettumisen valvonta:
Jopa parhaalla tulenkestävällä valumateriaalilla, väärä rakenne heikentää merkittävästi lujuutta.
1. Veden lisäyksen tiukka valvonta: Liiallinen veden lisäys lisää merkittävästi huokoisuutta ja vähentää tiheyttä. Lisättävän veden määrää on noudatettava tarkasti valmistajan suositteleman määrän mukaisesti sekoituksen aikana.
2. Standardoi leivontaprosessi: Kuumennettaessa keskilämpötilassa (erityisesti 900 -1200 astetta), on varmistettava riittävä pitoaika, jotta hydraatit voivat kuivua kokonaan ja kiteytyä uudelleen, jotta vältetään liiallisesta kuumennuksesta johtuva halkeilu tai irtonainen rakenne.
