Auf diese Weise haben Ingenieure einen Weg zu besseren feuerfesten Materialien gefunden.

Die Rohstoffe für feuerfeste Materialien, die im Ofen oder Brennofen verwendet werden, variieren. Wissenschaftler und Ingenieure suchen nach Möglichkeiten, die Effizienz zu verbessern, Kosten zu senken und ihre Lebensdauer zu verlängern.

Studien haben gezeigt, dass das Vorhandensein eines geringen Anteils an flüssiger Phase die Spannungskonzentration wirksam reduzieren und die lokale übermäßige Erosion aufgrund der mechanischen Spannungskonzentration sowie die Rissbildung und Abplatzung aufgrund der thermischen Spannungskonzentration verhindern kann. Am Beispiel des Korund-Spinell-Systems weist das Korund-in-situ-Spinell-System im Vergleich zum vorsynthetisierten Korund-Spinell-System eine bessere Betriebsleistung auf. Einerseits weist der In-situ-Spinell einen höheren Dispersionsgrad in der Matrix auf, was zu einer besseren Schlackendurchlässigkeitsbeständigkeit führt, aber noch wichtiger ist, dass aufgrund der Zugabe einer geringen Menge an flüssiger Phase bei hoher Temperatur ein gewisser Prozentsatz erzeugt wird Menge an Quarzasche. Der Flüssigkeitsgehalt des Korund-in-situ-Spinellsystems bei hoher Temperatur hängt eng mit der Menge an Quarzasche zusammen. Experimentelle Studien haben gezeigt, dass die optimale Menge an Silicaasche 0,7-0,8 Gew.-% des gesamten Formelmaterials betragen sollte. Die Bildung der flüssigen Phase in feuerfesten Materialien wird jedoch von vielen Faktoren wie der Zusammensetzung, dem Gehalt und der Verteilung der Verunreinigungen sowie Temperaturänderungen beeinflusst, sodass es schwierig ist, die Bildung der flüssigen Phase in der Anwendung kontrollierbar zu realisieren.

Ein kontrollierter Prozentsatz der flüssigen Phase wird durch eine In-situ-Reaktion erzeugt, indem ein spezifischer Rohstoff in das feuerfeste Material eingebracht wird. Zu den erfolgreichen Beispielen gehört die Einführung von Magnesiumschild in Magnesia-Kohlenstoff-Ziegel und Andalusit in Eisenrillenmaterial.

Magnesiumschild ist eine Art synthetisches poröses Mehrphasenmaterial. Das Hauptmerkmal der Mikrostruktur des Magnesiumschildes besteht darin, dass die Calciumaluminatphase zwischen den Spinellkörnern verteilt ist.

Während des Betriebs reagiert die Calciumaluminatphase in der Magnesiumabschirmung mit Verunreinigungen wie SiO2 im Magnesia-Kohlenstoff-Stein und bildet eine flüssige Phase, die eine plastische Verformung der Magnesiumabschirmungspartikel verursacht und die Spannungskonzentration verringert.

Darüber hinaus dringt die flüssige Phase unter Einwirkung der Kapillarkraft in die Matrix ein, um die Poren zu schließen und die Oxidationsreaktion zu verzögern, wodurch die Betriebsleistung von Magnesia-Kohlenstoff-Steinen verbessert wird.

Bei Magnesium-Kohlenstoff-Ziegeln, die zum Bau der Wände verwendet werden, kann die Hinzufügung einer Magnesiumabschirmung die Erosionsrate verringern und die Lebensdauer verlängern. Bei Magnesia-Kohlenstoff-Steinen mit Schlackenschicht kann die Zugabe von Magnesiumschutz das Metallantioxidans ersetzen, ohne die Betriebsleistung zu beeinträchtigen, obwohl die Erosionsrate nicht wesentlich verringert werden kann.

Das Einbringen von Andalusit in Eisengrabenmaterial kann auch die Oxidationsbeständigkeit verbessern.

Der Mechanismus ist: Die Mullitisierungsreaktion von Andalusit findet während des Betriebs statt, und die erzeugte flüssige Phase dringt unter der Wirkung der Kapillarkraft in die Matrix der Eisenrille ein und versiegelt so die Spaltöffnungen.

Da der Nutzungszyklus von Eisengrabenmaterial jedoch lang ist, beeinträchtigt die kontinuierliche Ansammlung flüssiger Phase die Erosionsschutzleistung von Eisengrabenmaterial im späteren Zeitraum. Daher wird die Verwendung von Andalusit im Hauptgraben, insbesondere im Graben, im Allgemeinen nicht empfohlen Eisengrabenmaterial in der Nähe der Eisenabwurfstelle.

Für Fabriken ist es von größter Bedeutung, neue Materialien und neue Herstellungsmethoden zu testen, insbesondere unter den gegenwärtigen Umständen, wenn die Rohstoffe explodieren und Menschen auf der ganzen Welt das CO2-Null-Ziel befürworten und sich für den Umweltschutz einsetzen.