19393

16784

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1402

دوازده، 92ص. : مصور، جدول، نمودار

1403/02/03

كتابنامه

مهندسي مواد و متالورژي

مهندسي مواد

1403/02/10

23029211

ديرگدازهاي منيزيا -كربني ازجمله مهم‌ترين ديرگدازهاي مورداستفاده در صنعت فولاد محسوب مي شوند. از اين ديرگدازها به دليل خواص منحصربه فردشان نظير دماي ذوب بسيار بالا مقاومت به سايش مناسب، تر شوندگي كم با مذاب و سرباره و مقاومت به خوردگي به‌طور مكرر در انواع پاتيل ها، كوره ها كنورتورها و مجراهاي انتقال مذاب استفاده مي شود. به‌طوركلي، در اين دسته از ديرگدازها از %20 درصد گرافيت استفاده‌ مي شود كه علاوه بر بهبود هدايت حرارتي زاويه تر شوندگي آن با مذاب و سرباره را تا حد مطلوبي كم مي كند. بااين‌وجود، درصد بالاي گرافيت موجب كاهش خواص مكانيكي، افزايش نرخ اكسايش و ايجاد تخلخل و نفوذ مذاب به ديرگداز شده و عمر ديرگداز را به‌شدت كاهش مي دهد. هدف از اين پژوهش كاهش درصد گرافيت از %20 به %3 بدون استفاده از انواع آنتي اكسيدان و بدون كاهش خواص ديرگداز بود. ديرگدازهاي منيزيا -كربني در اين پژوهش براي اولين بار به روش ريخته گري دوغابي توليد شدند. براي جبران تضعيف خواص ناشي از كاهش درصد گرافيت از آلوتروپ هاي نانو ساختار كربن نظير گرافن و نانولوله هاي كربني استفاده شد. خواص فيزيكي، مكانيكي و مقاومت به خوردگي ديرگداز با استفاده از پراش پرتو ايكس (XRD)، آناليز وزن سنجي حرارتي (TG)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FESEM) مورد بررسي قرار گرفت. نتايج به‌دست‌آمده نشان مي دهد كه با كاهش درصد گرافيت از %20 به %3 كاهش استحكام فشاري وخمشي ماده پس از شوك حرارتي به ترتيب %140 و %100 افزايش مي يابد. با افزودن % 0/1 درصد نانولوله كربني پس از اعمال شوك حرارتي به دليل افزايش هدايت حرارتي استحكام فشاري ماده تغييري نمي كند و استحكام خمشي ماده پس از شوك حرارتي به مقدار %5 كاهش مي يابد. همچنين پس از شوك حرارتي استحكام فشاري ديرگداز پس از افزودن گرافن و نانوگرافيت به ترتيب%11 و %9 و استحكام خمشي به ترتيب %15 و %6 كاهش مي يابد. همچنين عمق نفوذ اكسيژن به ديرگداز در اثر افزودن نانولوله هاي كربني، نانو گرافيت و گرافن نسبت به مقدار اندازه‌گيري شده در ديرگداز بدون آلوتروپ نانو ساختار كربن به ترتيب %56 ، %55 و %44 كاهش مي‌يابد. نتايج اين پژوهش نشان مي دهد با استفاده از آلوتروپ هاي نانو ساختار كربن مي توان ديرگدازهاي منيزيا -كربني با درصدهاي پايين گرافيت بدون استفاده از آنتي‌اكسيدان‌ها و چسب هاي صنعتي توليد كرد كه باعث بهبود كيفيت، كاهش هزينه هاي توليد، افزايش عمر مفيد، كاهش آلايندگي و امكان كنترل تركيب شيميايي فولادهاي فوق كم‌كربن مي شود.

Magnesia/Carbon refractories are frequently utilized within the steel industries due to their exceptional properties, such as their high resistance to corrosion, their low wetting angle with molten metal and slag, and their overall goodness. However, the elevated carbon content (20 wt%) results in severe oxidation of Magnesia/Carbon refractories. The primary objective of this particular study focused on the reduction of carbon content, specifically from 20% to 3 wt%, through the utilization of carbon nanostructures, including graphene and carbon nanotubes. The purpose of incorporating these nanostructures was to enhance both the oxidation behavior and mechanical performance of the refractories while ensuring that there was no decrease in thermal shock resistance. The successful fabrication of binderless refractories was achieved using the slip casting method. Throughout the study, careful monitoring of various factors was conducted, including thermal shock resistance, oxidation behavior, and phase formations. To accomplish this, techniques such as X-ray diffraction (XRD), thermogravimetry (TG), Scattering electron microscopy (SEM), and field emission scattering electron microscopy (FESEM) were utilized. The obtained results indicate that the addition of a mere 0.1% of carbon nanotubes can lead to a significant increase in thermal shock resistance, and increase in residual strength with an impressive 25 Mpa enhancement, as well as a notable 50% reduction in oxidation depth. In conclusion, the incorporation of carbon nanostructures has significantly enhanced the properties of magnesia/carbon refractories.

محمدحسين عنايتي

احمد معنوي

فتح اله كريم زاده , عباس بهرامي