Acesta este modul în care inginerii au ajuns la o cale pentru materiale refractare mai bune.

Materiile prime pentru materialele refractare aplicate în cuptor sau cuptor variază. Oamenii de știință și inginerii explorează modalități de a-și îmbunătăți eficiența, de a reduce costurile și de a le prelungi durata de viață.

Studiile au arătat că existența unui procent mic de fază lichidă poate reduce în mod eficient concentrația de tensiuni și poate evita eroziunea excesivă locală cauzată de concentrația de solicitări mecanice și fisurarea și ruperea cauzate de concentrația de solicitare termică. Luând ca exemplu sistemul corindon-spinel, în comparație cu sistemul corindon-spinel presintetizat, sistemul corindon-spinel in situ are o performanță de serviciu mai bună. Pe de o parte, spinelul in-situ are un grad mai mare de dispersie în matrice, ceea ce duce la o rezistență mai bună la permeabilitatea zgurii, dar, mai important, un anumit procent de fază lichidă este generat la temperatură ridicată datorită adăugării unui mic cantitatea de cenușă de silice. Conținutul de lichid al sistemului spinel corindon-in-situ la temperatură ridicată este strâns legat de cantitatea de cenușă de silice. Studiile experimentale au arătat că cantitatea optimă de cenușă de silice ar trebui să fie de 0.7-0.8% în greutate din totalul materialului de formulă. Cu toate acestea, formarea fazei lichide în materialele refractare este afectată de mulți factori, cum ar fi compoziția impurităților, conținutul și distribuția, precum și schimbarea temperaturii, astfel încât este dificil de realizat formarea controlabilă a fazei lichide în aplicare.

Un procent controlat de fază lichidă este produs prin reacție in situ prin introducerea unei materii prime specifice în refractar. Exemplele de succes includ introducerea scutului de magneziu în cărămidă de magneziu-carbon și andaluzită în materialul cu caneluri de fier.

Scutul de magneziu este un fel de material sintetic poros multifazic. Principala microstructură caracteristică a scutului de magneziu este că faza de aluminat de calciu este dispersată printre boabele spinelului.

În timpul exploatării, faza de aluminat de calciu din scutul de magneziu reacționează cu impurități precum SiO2 din cărămida de magneziu-carbon pentru a forma faza lichidă, ceea ce provoacă deformarea plastică a particulelor de scut de magneziu și reduce concentrația de stres.

Mai mult, faza lichidă pătrunde în matrice sub acțiunea forței capilare pentru a închide porii și a întârziat reacția de oxidare, îmbunătățind astfel performanța de serviciu a cărămizii de magneziu-carbon.

Pentru cărămida de magneziu-carbon utilizată pentru construirea pereților, adăugarea de scut de magneziu poate reduce rata de eroziune și poate prelungi durata de viață. Pentru cărămizile de magneziu-carbon cu linie de zgură, adăugarea de scut de magneziu poate înlocui antioxidantul metalic fără a afecta performanța serviciului, deși rata de eroziune nu poate fi redusă semnificativ.

Introducerea andaluzitei în materialul de șanț de fier poate îmbunătăți, de asemenea, rezistența la oxidare.

Mecanismul este: reacția de mullitizare a andaluzitei are loc în timpul serviciului, iar faza lichidă generată pătrunde în matricea șanțului de fier sub acțiunea forței capilare, sigilând astfel stomatele.

Dar, deoarece ciclul de service al materialului de șanț de fier este lung, acumularea continuă a fazei lichide va afecta performanța anti-eroziune a materialului de șanț de fier în perioada ulterioară, așa că, în general, nu este recomandată utilizarea andaluzitei în șanțul principal, în special material de șanț de fier lângă punctul de picătură a fierului.

Pentru fabrici, este esențial să se testeze noi materiale și o nouă metodă de fabricație, mai ales în circumstanțele actuale, când materiile prime sunt în creștere și oamenii din întreaga lume susțin obiectivul zero carbon și susțin protecția mediului.