MgAl2O4 - Spinel Dökülebilir Refrakterler Selva Oktay Tuğba Nur Terzi Oğuz Geyin

Sentetik Spinel Spinellerin genel formülü AB2O4’dür. Endüstriyel olarak kullanılan spineller şunlardır; MgAl2O4) FerritlAlüminatlar (er (MgFe2O4) Kromitler (MgCr2O4)

Magnezyum alüminat spinel, yüksek sıcaklıktaki üstün mekanik, kimyasal ve termal özelliklerinden ötürü refrakter ürünler için mükemmel bir malzeme olduğu düşünülmektedir. Magnezyum alüminat spinelin (MgAl2O4) : -Ergime sıcaklığı 2135 ºC -Yoğunluğu 3,579 g/cm3’dür.

MgAl2O4’ün tercih edilmesinin temel nedenleri : Daha iyi bir termal şok direncine sahip Alkali saldırılarına karşı daha dirençli Ayrıca Cr esaslı spinellerde bulunan ve kansere yol açabilen Cr(+6) ‘nın zararlı etkilerinden kaçınmak için de Mg esaslı spinel tercih edilmektedir. Magnezya-spinel malzemeler magnezya-krom gibi diğer bazik refrakterlere göre 2-3 kat daha fazla kullanım süresine sahiptir.

Spinel magnezya ile beraber kullanıldığında termal genleşme uyuşmazlığına sahiptir ve bileşimin termal genleşme katsayısını düşürmektedir. Bu hammaddeyi içeren refrakter ürünlerin ısısal şok direnci gayet iyidir. Üstelik magnezya ile birlikte kullanıldığı durumlarda darbe direncinin iyileşmesine ve cüruf korozyon direncinin artmasına neden olmaktadır.

Alüminaca zengin spineller, alümina temelli dökülebilir refrakterler içinde cüruf nüfzuna karşı olan direnci iyileştirmek için kullanılır. Kompozisyon içinde ağırlıkça %85-90 Al2Oз içeren bu tip spineller için optimumdur. Yüksek oranda alümina miktarı spinel bağ oluşumunu ve mukavemeti arttırır. Artan spinel bağlanma termal şok direncinde iyileşmeye yardımcı olur.

KULLANIM ALANLARI Alüminaca zengin magnezya-spinel, -Çelik endütrisinde -Alüminyum üretiminde -Petrokimyasal uygulamalarda -Cam ergitme ocaklarında kullanılır. Ayrıca alüminaca zengin spineller çelik üretiminde kullanılan refrakterlerde iyi performans göstermektedir. Spinel, dökülebilirlerde termomekanik gerilime karşı direnci geliştirirken aynı zamanda cüruf saldırılarına karşı oldukça başarılıdır. Spinel tuğlalar,şiddetli ısıl şokların oluştuğu soğutma ve geçiş bölgelerinde tercih edilmektedir.

Yüksek sıcaklıkta mukavemet gerektiren sinterleme bölgesinde de kullanılması alümina kökenli potalar ile döner çimento fırınlarında astar olarak kullanılan stokiyometrik spinel, Ca-Al-SiO2 içeren bileşenlerin neden olduğu korozyona ve aşınmaya karşı da yüksek direnç göstermektedirler.

Üretimin gerçekleştirildiği ~1700 ºC civarında sıcaklıkta sinterleme sonrasında,soğuma esnasında farklılıklarından dolayı spinel partiküllerin etrafında büyük çekme gerilmeleri oluşmaktadır ve bunlar çok büyük miktarda mikroçatlaklara yol açarak, mukavemet ile elastik modülünü azaltır. Buna rağmen spinel miktarı arttıkça, kritik çatlak uzunluğu ile numunenin tamamının kırılması için gerekli iş enerjisi (WOF) miktarı artmaktadır.

Oluşan mikroçatlakların birbirlerine bağlanarak tane sınırları etrafında ve tane içinde ilerlemesi gerilim-deformasyon eğrisi altında kalan toplam alanın artmasına yol açarak, MgO-spinel refrakter malzemelerde daha kararlı çatlak ilerlemesine ve dolayısıyla da servis ömrünün artmasına yol açtığı belirtilmiştir.

Spinel taneleri etrafında oluşan bu mikroçatlaklar serviste kullanım sürecinde, ısıtma işlemi sırasında oluşan gerilmenin hafiflemesine yardımcı olmaktadır ve yeni oluşabilecek mikroçatlakların kolaylıkla ilerlemesine engel teşkil etmektedirler.

SnO2 katkılı spinel MgO-Spinel refrakter malzemelere farklı oranlarda SnO2 ilavesiyle mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi, kırılmaya karşı direncinin arttırılması, yüksek sıcaklıkta kullanılan bu malzemelerin ısıl şok parametre değerlerini iyileştirerek ısıl şoklara karşı daha yüksek dayanımın elde edilmesi ve dolayısıyla servis ömrünün arttırılması amacıyla bu çalışma planlanmıştır.

Beyaz Erimiş MgAl2O4-Spinel Dökülebilir Refrakter örneği

Erimiş MgAl2O4-Spinel Dökülebilir Refrakter örneği

Kaynakça REFRACTORIES HANDBOOK CHARLES A.SCHACHT

TEŞEKKÜRLER..