Stahlfasergussteile sind feuerfeste Verbundmaterialien, die hochwertigen Bauxitklinker als Zuschlagstoff, hochwertigen Bauxitklinker und feines Korundpulver als Matrix sowie verschiedene Verbundmaterialien, einschließlich ultrafeiner Pulver, als Bindemittel und Zusatzstoffe enthalten. In der Formulierung sind auch hitzebeständige Fasern aus rostfreiem Stahl (typischerweise mit einem Anteil von 0,6 bis 2,5 Gew.-%) enthalten.
Diese Gussmassen führen zu einer Stahlfaserverstärkung in feuerfesten Materialien. Durch die synergistische Wirkung zwischen Stahlfasern und der feuerfesten Matrix werden die umfassenden Eigenschaften des Werkstoffs, insbesondere in Bezug auf Schlagzähigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit und Zähigkeit, deutlich verbessert.
Kernkomponenten
Feuerfeste Matrix: Besteht aus feuerfesten Zuschlagstoffen (wie Korund, Mullit, Bauxit mit hohem Aluminiumoxidgehalt, Siliziumkarbid usw.) und feinen Pulvern und bietet grundlegende feuerfeste Eigenschaften wie Hochtemperaturfestigkeit und Erosionsbeständigkeit.
Bindemittel:Enthalten sind Aluminatzement, Phosphate, Natriumsilikat usw., die die Plastizität während des Baus und die strukturelle Festigkeit nach dem Aushärten gewährleisten.
Stahlfasern: Typischerweise aus rostfreiem Stahl (z. B. 304, 310S usw., beständig gegen Hochtemperaturoxidation) oder hitzebeständigen Legierungsfasern mit einem Durchmesser von 0,2–0,8 mm und einer Länge von 15–50 mm. Sie wirken durch den „Brückeneffekt“ und den „Rissablenkungsmechanismus“, indem sie die Entstehung und Ausbreitung von Rissen in der Matrix hemmen und dadurch die Zähigkeit des Materials erhöhen.
Merkmal
| Leistungsdimension | Eigenschaften von feuerfesten Stahlfaser-Gussstücken |
| Thermoschock | Stahlfasern mildern thermische Spannungen, die durch plötzliche Temperaturänderungen verursacht werden, und verringern so das Risiko von Rissen erheblich. Sie eignen sich für Öfen mit häufigen Start-Stopps oder großen Temperaturschwankungen. |
| Schlag- und Abriebfestigkeit | Stahlfasern erhöhen die Zähigkeit, widerstehen mechanischen Stößen (z. B. Materialscheuern und Gasströmungsstößen) und verringern den Verschleiß, wodurch die Lebensdauer verlängert wird. |
| Hochtemperaturfestigkeit |
Die aus Stahlfasern und der feuerfesten Matrix gebildete Verbundstruktur behält die strukturelle Stabilität bei hohen Temperaturen bei und übertrifft die von gewöhnlichen feuerfesten Gussstücken. |
| Anti-Rissbildung | Die Poren zwischen den Fasern können den durch die Wasserverdunstung entstehenden Dampfdruck abbauen, wodurch die Gefahr eines Platzens beim Bauen und Backen verringert wird. |
Physikalische und chemische Spezifikationen
| Klasse/Spezifikationen |
NDL-60G |
NDL-70G |
NDL-75G |
NDG-80G |
NDG-90G |
|
|
Al2O3 % Größer als oder gleich |
60 |
70 |
75 |
80 |
90 |
|
|
Schüttdichte (g/cm3) Größer oder gleich |
110 Grad x 24 Stunden |
2.30~2.40 |
2.40-2.50 |
2.50~2.60 |
2.60~2.80 |
2.90~3.10 |
|
Lineare Änderung (%) |
1100 Grad x 3 Stunden |
±0.5 |
±0.5 |
±0.3 |
±0.3 |
±0.3 |
|
Brechende Stärke (Mpa) Größer oder gleich |
110 Grad x 24 Stunden |
35 |
45 |
50 |
55 |
70 |
|
1100 Grad x 3 Stunden |
50 |
60 |
70 |
80 |
100 |
|
|
HMOP Heißbruchmodul (Mpa) Größer oder gleich |
110 Grad x 24 Stunden |
6 |
7 |
8 |
9 |
>11 |
|
1100 Grad x 3 Stunden |
8 |
10 |
11 |
>11 |
>11 |
|
|
Klassifizierung Temperatur (Grad) |
1350 |
1400 |
1500 |
1500 |
1600 |
|
Anwendungens
Metallurgische Industrie: Hochofenschächte, Winderhitzerrohrleitungen, Konverter-Abstichlöcher usw., um der Auswaschung durch geschmolzenen Stahl bei hohen Temperaturen und Thermoschocks zu widerstehen.
Pfannen- und Tundish-Auskleidungen: Hält häufigem Laden und abrupten Temperaturschwankungen stand.
Baustoff- und Keramikindustrie: Zersetzungsöfen für Zementöfen, tertiäre Luftkanäle, Decken von Keramiktunnelöfen, Hochtemperaturabschnitte von Rollenöfen, um Verschleiß durch staubbeladene Gasströme und Hochtemperaturkorrosion zu widerstehen und um sich an periodische Temperaturschwankungen anzupassen.
Chemie- und Energieindustrie: Vergaserauskleidungen, Brennkammern von Verbrennungsanlagen, Beschickungsöffnungen für Glasöfen, Strömungskanäle, um hohen Temperaturen, sauren Gasen (z. B. SO₂, HCl) und der Auswaschung durch feste Partikel sowie Erosion durch Glasschmelze und mechanische Stöße standzuhalten.
Konstruktionspunkte
Faserdispersion: Verwenden Sie einen Zwangsmischer. Mischen Sie zunächst die feuerfesten Zuschlagstoffe mit dem Bindemittel vor und geben Sie dann portionsweise Stahlfasern hinzu. Verlängern Sie die Mischzeit im Vergleich zu herkömmlichen Gussmassen um 2–3 Minuten, um eine gleichmäßige Verteilung der Fasern zu gewährleisten und Agglomeration zu vermeiden.
Vibrationsprozess: Stahlfasern können die Viskosität des Materials erhöhen und erfordern daher eine entsprechende Vibrationsverstärkung, um die Kompaktheit sicherzustellen. Übermäßige Vibrationen sollten jedoch vermieden werden, um ein Absetzen der Fasern oder eine Ausrichtung in eine Richtung zu verhindern.
Aushärten und Backen: Während der Aushärtung bei normaler Temperatur sollte eine direkte Bewässerung vermieden werden; Befeuchten Sie stattdessen die Haut mit Plastikfolie. Folgen Sie beim Backen einer stufenförmigen Temperaturanstiegskurve: Lassen Sie das Wasser in der Niedertemperaturstufe langsam abfließen (<300°C) to prevent excessive vapor pressure from causing delamination between fibers and the matrix.
Durch die Kombination von Steifigkeit und Flexibilität beheben feuerfeste Gussteile aus Stahlfasern die Nachteile herkömmlicher feuerfester Materialien, wie z. B. hohe Sprödigkeit und schlechte Temperaturwechselbeständigkeit. Sie sind zu Schlüsselmaterialien für die Entwicklung moderner Industrieöfen hin zu hoher Effizienz und langer Lebensdauer geworden. Der technische Kern liegt im Spannungsübertragungsmechanismus an der Faser-Matrix-Grenzfläche. Zukünftige Entwicklungsrichtungen umfassen die Entwicklung von Fasern mit höherer Temperaturbeständigkeit (z. B. Keramikfasern und Cermet-Verbundfasern) und die Optimierung der Faserverteilungstechnologie zur weiteren Erweiterung der Anwendungsszenarien.
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