Yerli MgAl2O4 Kullanılarak Üretilen MgO-MgAl2O4 Refrakterlerin Termal Şok Parametrelerinin İncelenmesi

Year 2020, Volume: 12 Issue: 2, 624 - 630, 30.06.2020

Aslı Çakır

https://doi.org/10.29137/umagd.705226

Abstract

Üstün fiziksel, kimyasal ve termal özellikler sayesinde, spinel çimento, demir ve demir dışı metal endüstrilerinde kullanılan şekilli ve monolitik refrakterlerin üretiminde yaygın olarak kullanılan iyi bilinen bir refrakter hammaddedir. Bu çalışmada, magnezyum-spinel refrakter kompozitlerin termal şok özelliklerine yerli fused ve sinterlenmiş spinel hammaddelerin eklenmesi ile refrakter malzemenin özelliklerindeki değişimler araştırılmıştır. Amaç, genellikle çimento döner fırınlarının sinter bölgesinde kullanılan ithal ürünlerin bir alternatifi olarak yüksek kaliteli bir refrakter tuğla üretmek için yerel spinel malzemelerinin ikame kabiliyetinin araştırılmasıydı. Numunelerin hazırlanmasından sonra, özellikler fiziksel (kütle yoğunluğu ve görünür gözeneklilik), mekanik (eğilme mukavemeti, elastik modül, kırılma tokluğu, kırık yüzey enerjisi ve iş enerjisi) ve termal stres / şok (R, R’’’, R’’’’, Rst) açısından analiz edilmiştir. En iyi örneklere ayrıca mikroyapısal (SEM / EDS) analizi yapılmıştır. Çalışmanın genel sonuçları, yerel spinel malzemelerin, çimento döner fırının sinter bölgesinde kullanılmak üzere MgO-MgAl2O4 refrakterlerinin üretiminde uygulanabilirliğini göstermektedir

Keywords

MgAl2O4, fused MgAl2O4, MgO-MgAl2O4 refrakter, , Mekanik özellikler, , Termal Şok Parametreleri

Thanks

Bu çalışmayı Endüstriyel Doktora Programı (EDP) kapsamında maddi olarak destekleyen KÜMAŞ’a ve çalışma süresince değerli katkılarını esirgemeyen Prof. Dr. Servet Turan’a teşekkür ederim.

Thermal Shock analysis of MgO-MgAl2O4 Refractories Produced from Local MgAl2O4

Abstract

Thanks to the superior physical, chemical and thermal properties, spinel is a well-known refractory raw material which is widely utilized in the production of shaped and monolithic refractories used in the cement, ferrous and non-ferrous metal industries. In this study, the addition of some local fused and sintered spinel materials on the thermal shock properties of magnesia-spinel refractory composites are investigated. The aim was the study of substitution capability of local spinel and magnesia materials with imported ones in order to produce a high quality refractory brick as an alternative of the imported products which are generally used in the sinter zone of cement rotary kilns. After samples preparation, the properties were analyzed in terms of the physical (bulk density and apparent porosity), mechanical (bending strength, elastic modulus, fracture toughness, fracture surface energy and work energy) and thermal stress/shock (R, R’’’, R’’’’, Rst) studies. The best samples were also investigated using microstructural (SEM/EDS) analysis. The overall results of the study show the applicability of the local spinel materials in the production of MgO-MgAl2O4 refractories for use in the sinter zone of cement rotary kiln.

Keywords

Sintered MgAl2O4, Fused MgAl2O4, MgO-MgAl2O4 refractories, Mechanical Properties, Thermal shock parameters

References

• Aksel, C. (2001), Magnezyum oksit ve farklı kimyasal kompozisyonlardaki magnezyum alüminat spinel kompozitlarin mekanik özelliklerinin incelenmesi, Seramik Sanat, Bilim ve Teknoloji, Türk Seramik Derneği, 15, 21-25.
• Aksel, C., Rand, B., Riley, F.L. ve Warren, P.D. (2002), “Mechanical properties of magnesia-spinel composites”, Journal of European Ceramic Society, 22, 745-754.
• Aksel, C. (2002), “MgO-Spinel kompozitlerde tane boyutu değişiminin ısıl şok davranışlarına etkisi”, 11. Uluslar arası Metalurji ve Malzeme Kongresi Bildiriler Kitabı, 819-825.
• Aksel, C. ve Warren, P.D. (2003), Thermal shock parameters (R, R’’’ and R’’’’) of magnesia-spinel composites, Journal of the European Ceramic Society, 23, 301-308.
• Aksel, C., Warren, P.D. ve Riley, F.L. (2004), “Fracture behaviour of magnesia and magesia-spinel composites before and after thermal shock”, Journal of European Ceramic Society, 24, 2407-2416.
• Aksoy T., Aksel C., Kavas T. (2014), “Hersinit İlaveli MgO-MgAl2O4 Kompozit Refrakterlerin Mekanik Özelliklerinin ve Mikroyapısal Karakteristiklerinin İncelenmesi”, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, no. 14, pp. 525-529.
• Baik, Y. (1985), Sintering of MgAl2O4 spinel and its characteristics, Yoop Hikoechi, 22(6), 29-36. Ceylantekin, R. ve Aksel, C. (2006), “Zirkon ilavesiyle model MgO-spinel kompozit refrakterlerin mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi ve mikroyapısal karakterizasyonu”, VI. Uluslar arası katılımlı Seramik Kongresi Bildiriler Kitabı, Sakarya, 199-204.
• Dem, L., & Fak, M. (2002). Kompozi̇t malzemeler ve mekani̇k özelli̇kleri̇, 171–180. Hasselman, D.P.H. (1970), “Thermal stres resistance parameters for brittle refractory ceramics: a compendium” Am. Ceram. Soc. Bull., 49 (12), 1033-1037.
• Mohammadihooyeh, M., Karamian, E., & Emadi, R. (2020). Effect of magnesium-aluminate spinel nano-particles on microstructure and properties behaviors of doloma-containing refractories. Ceramics International, 46(2), 1662–1667. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.09.138
• Moore B., Frith, M. ve Evans,D. (1991) Developments in basic refractories for cement kilns, World Cement, 5-12. Özdemir, Nafiz, (2000), Bakır ergitme fırın refrakterlerinin iyileştirilmesi, Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek lisans Tezi, Eskişehir.
• Sengupta, P. ve Gupta, K. (2009), “Development of chrome free refractories for cement kiln”, UNITECH 2009.
• Soady, J.S ve Plint, S. (1991), A quantitative thermal shock approach to the development of magnesia-spinel refractories for the cement kiln, UNITECH’91, 443-449.
• Tabbert, W. ve Klischat, H.J. (1992), Magnesia spinel bricks for cement ındustry, Proceedings Beijing China Syposium, 424-430.
• Tokunaga, K., Watanabe, Y. Ve Taniguchi, T. (2003), “Performance of new chrome-free basic brick in rotary cement kilns”, Journal of the technical association of refractories, 23 [4], 260-265.