Tabular alümina içeren magnezya bazlı dökülebilir refrakterlerin kendinden akış, fiziksel, mekanik ve cüruf korozyonu özellikleri

Yıl 2023, Cilt: 38 Sayı: 4, 2477 - 2486, 12.04.2023

Büşra Alpdoğan , Suat Yılmaz

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1142209

Öz

İyi refrakterlik, yüksek sıcaklıklara dayanım ve bazik ortamda kimyasal stabilitesinin yüksek olması gibi olumlu özellikleriyle magnezya (MgO) esaslı tuğla tipi refrakterler, başta çelik üretiminde olmak üzere, bazik yüksek sıcaklık proseslerinde yaygın olarak kullanılanılmaktadır. MgO’nın “tuğla” tipleri yaygın kullanıma sahip olmasına rağmen, “dökülebilir” uygulamaları aynı hızda gelişememiştir. Bunun nedeni, MgO’nın sulu ortamda hidrate olmasıdır. Bu çalışmada, farklı oranlarda tabular alümina içeren magnezya esaslı dökülebilir refrakterlerde kimyasal bileşimin malzemelerin fiziksel, mekanik ve korozyon özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Ağ.% 0, -3, -6 ve -10 Tabular Alümina katkılı MgO bazlı dökülebilir karışımları hazırlanmış, bunların kendinden akma testi ile serbest akış uygunluğu belirlenmiştir. Sonuçlara göre; ağ.%6 ve -10 Tabular Alümina katkılı dökülebilirler, testi geçerek kendinden akmaya uygunluğu belirlenmiştir. Ancak birbirleriyle karşılaştırılabilmesi için tüm karışımlar, titreşimli kalıblarda şekillendirilmiştir. Şekillendilirilmiş numuneler, MgO’nın efektif dehidrasyonu ve kurutulması için yavaşça uygulanan kürleme rejiminin ardından 1600°C'de pişirilerek sinterlenmiştir. Pişmiş numunelere yığın yoğunluk, görünür gözeneklilik ve su emme tayini gibi fiziksel testler, soğukta basma dayanımı testi gibi mekanik testler, cüruf-refrakter korozyon testi gibi kimyasal korozyon testleri uygulanmıştır. XRD ve SEM/EDX gibi karakterizasyon analizleri sonucu elde edilen bulgular, karşılaştırmalı olarak ortaya konmuş ve irdelenmiştir. Bu çalışmalar sonucunda; MgO esaslı refrakter dökülebilir malzemelere, Tabular Alümina katkısının, kendinden akış özellikliği üzerine sınırları belirlenmeye çalışılmıştır.

Anahtar Kelimeler

“Magnezya esaslı döklebilir refrakterler”, “tabular alumina”, “kendiliğinden akma özelliği”, “fiziksel ve mekanik özellikler”, “cüruf-refrakter korozyonu”

Destekleyen Kurum

İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa Bilimsel Araştırma Proje Koordinasyon Birimi

Proje Numarası

FYL-2017-27125

Teşekkür

Bu çalışma, İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa Bilimsel Araştırma Proje Koordinasyon Birimi tarafından FYL-2017-27125 nolu proje ile desteklenmiştir. Çalışmaya katkılarından dolayı PiroMET Refrakter A.Ş. Fabrika ve Ar-Ge Müdürü Sayın Ferhat TOCAN'a teşekkür ediyoruz.

Kaynakça

• 1. Santos, T.J., Luz, A.P., Pagliosa, C., Pandolfelli, V.C., Mg(OH)2 Nucleation and Growth Parameters Applicable for the Development of MgO-Based Refractory Castables, J. American Ceramic Soc., 99, 461-469, 2016, https://doi.org/10.1111/jace.14019
• 2. Santos, T.D., Santos, J.D., Luz, A.P., Pagliosa, C., Pandolfelli, V.C., Kinetic control of MgO hydration in refractory castables by using carboxylic acids, J of the European Ceramic Society, 38 (4), 2152-2163, 2018, https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2017.11.046
• 3. Pinto, V.S., Fini, D.S., Miguel V.C., Pandolfelli, V.C., Moreira, M.H., Venâncio, T., Luz, A.P., Fast drying of high-alumina MgO-bonded refractory castables, Ceramics International, 46 (8), Part A, 11137-11148, 2020, https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.01.134
• 4. Fini, S., Miguel, V.C., Pinto, V.S., Pandolfelli, V.C., Moreira, M.H., Luz, A.P., Aluminum lactate role in improving hydration and drying behavior of MgO-bonded refractory castables, Ceramics International, 46 (10), Part B, 17093-17102, 2020, https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.04.006
• 5. Zhou N., Hu S., Zhangi S., Advances in Modern Refractory Castables, J. China's Refractories,13 (2), 3-12, 2004.
• 6. Li, H. L., Wei, Y. W., Effect of microsilica in MgO based castables on oxygen content of interstitial free steel, British Ceramic Transactions, 102 (4), 175-179, 2003. DOI: 10.1179/096797803225004963
• 7. Szczerba, J., Prorok, P., Śnieżek, E., Madej, D., Maślona, K., Influence of time and temperature on ageing and phases synthesis in the MgO–SiO2–H2O system, Thermochimica Acta, 567, 57-64, 2013, https://doi.org/10.1016/j.tca.2013.01.018
• 8. Souza, T.M., Braulio, M.A.L., Luz, A.P., Bonadia, P., Pandolfelli, V.C., Systemic analysis of MgO hydration effects on alumina–magnesia refractory castables, Ceramics International, 38 (5), 3969-3976, 2012, https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.01.051
• 9. Silva, W.M., Aneziris, C.G. and Brito, M.A.M., Effect of alumina and silica on the hydration behavior of magnesia-based refractory castables, J. American Ceramic Soc., 94, 4218-4225, (2011), https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2011.04788.x
• 10. Sako, E.Y., Braulio, M.A.L., Pandolfelli, V.C., Microstructural evolution of magnesia-based castables containing microsilica, Ceramics International, 38 (7), 6027-6033, 2012.
• 11. Souza, T.M., Luz, A.P., Braulio, M.A.L., Pagliosa, C. and Pandolfelli, V.C., Acetic Acid Role on Magnesia Hydration for Cement-Free Refractory Castables. J. Am. Ceram. Soc., 97, 1233-1241, 2014, https://doi.org/10.1111/jace.12873
• 12. Pagliosa, C., Pandolfelli, V.C., R2U-Ready-to-Use Castables, Am. Ceram. Soc. Bull., 87 (1), 22-25, 2008
• 13. Peng, H., Luo, M., Myhre, M., New Additive Packages for Self-flowing High-alumina and MgO Based Refractory Castables, Refractories Worldforum, 99-104, 2013
• 14. Alpdogan B., Yelten A., Tocan F., Yılmaz S., Influence of Tabular Alumina Addition on the Properties of Self-Flowing Magnesia Based Castable Refractories, 4. Uluslararası Seramik, Cam, Emaye, Sır ve Boya Kongresi (SERES'18), 10-12 Ekim 2018, Eskişehir, 355-358
• 15. Yilmaz, S., Corrosion of high alumina spinel castables by steel ladle slag, Ironmaking & steelmaking 33 (2), 151-156, 2006
• 16. Kalpakli Y.K., Yilmaz, S., Effect of Magnesia Addition on Physical Properties and Slag Attack Resistance of Ultra-Low Cement Castables (ULC), Canadian Metall. Quar., 48(2), 177-185, 2009, DOI: 10.1179/cmq.2009.48.2.177
• 17. Sako, E.Y., Braulio, M.A.L., Zinngrebe, E., van der Laan, S.R., Pandolfelli, V.C., Fundamentals and applications on in situ spinel formation mechanisms in Al2O3–MgO refractory castables, Ceramics International, 38 (3), 2243-2251, 2012, https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2011.10.074.
• 18. Yilmaz, E., Yilmaz, S., Investigation of properties of boehmitic sol coated graphite added alumina-low cement castables, Journal of Ceramic Processing Research, 11 (1), 56-60 (2010)
• 19. Banerjee, A., Das, S., Misra, S., Mukhopadhyay, S., Structural analysis on spinel (MgAl2O4) for application in spinel-bonded castables, Ceramics International, 35(1), 2009, 381-390, https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2007.11.009.
• 20. Mukhopadhyay, S., Sen, S., Maiti, T., Mukherjee, M., Nandy, R.N., Sinhamahapatra, B.K., In situ spinel bonded refractory castable in relation to co-precipitation and sol–gel derived spinel forming agents, Ceramics International, 29 (8), 857-868, 2003, https://doi.org/10.1016/S0272-8842(03)00028-2.
• 21. Pileggi, R.G., Studart, A.R., Gallo, J., Pandolfelli, V.C., Mixing Effects on The Rheology of Refractory Castables, Alcoa, Brazil.
• 22. Arcasoy, A., Başkıran, H., Seramik Teknolojisi, Literatir Yay., ISBN: 9789750408304, 2020