Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Monshi,Rahmatollah Emadi
احمد منشی (استاد مشاور) رحمت اله عمادی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Maryam Bakhtiari
مریم بختیاری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Formation of SiC nao whiskers in MgO-C refractories
These days MgO-C refractories are wide spread in steel making furnaces, because of the properties like: thermal shock resistance and corrosion resistance. Oxidation of carbon is one of the most important problems of these refractories, and this results increasing of porosity and decreasing the strength and corrosion resistance. Using reinforcement like: SiC and B 4 C as antioxidant, prevents oxidation of carbon and increase the strength at high temperatures. The aim of this research is formation of insitu SiC nano whiskers in MgO-C refractories. SiC by having unique characterization improves the properties of these refractories. It is prospected that the produced composite will have good resistant to thermal shock. The formation of these insitu whiskers, accomplish at usage temperature and is not an expensive additive. Some of these whiskers decomposes to Si and C during usage. Si acts as an antioxidant and prevents from oxidation of C. Also C has it’s good effects on MgO-C refractories. Initial materials including fused magnesia, sintered magnesia, flake graphite and calcinated alumina were mixed by binder and additives such as: Ferrosilicon, SiC and B 4 C were added to this mixture. The powder was pressed by 4 MPa pressure and the samples were tempered at different temperatures and times. Phase structure and morphology were detected by XRD and SEM . Bulk density (BD), Cold Crushing Strength (CCS), tensile strength with Brazilian test, Apparent porosity (AP%) and water absorption were investigated. Also the reaction between steel’s slag and the refractory was observed. Some of the samples were coked and heated to 1650 degree centigrade and formation of insitu nano whiskers was studied. The results show that by adding Ferrosilicon to samples at 1650 degree centigrade insitu SiC nano whiskers have been produced. Formation of whiskers improves the physical, mechanical and corrosion properties of these refractories. At 250 degree centigrade by adding 3wt% Ferrosilicon to samples, Strength 1.5 times increased and at 1650 degree centigrade by adding 5wt% Ferrosilicon to samples, strength 1.9 times increased. In samples with 3wt% SiC, at low temperature 1.5 times and at high temperature 1.8 times strength has been increased. In samples with 1wt% B 4 C at 250 degree centigrade strength has been increased 1.4 times. Keywords : MgO-C refractories, insitu SiC nano whiskers, Physical mechanical and corrosion properties.
امروزه دیرگدازهای منیزیت-کربنی به علت خواصی مانند خاصیت دیرگدازی بالا، مقاومت به شوک حرارتی و مقاومت به خوردگی، کاربرد گسترده ای در کوره های فولادسازی پیدا کرده اند. با وجود این مزایا اکسیداسیون گرافیت یکی از اصلی ترین مشکلات نسوزهای منیزیت-کربنی می باشدکه موجب افزایش تخلخل، کاهش استحکام ومقاومت به خوردگی نسوز می شود. استفاده از تقویت کننده هایی همچون کاربید سیلیسیم و کاربید بور به عنوان آنتی اکسیدان از اکسیداسیون کربن جلوگیری کرده و با تقویت زمینه ی دیرگداز باعث افزایش استحکام در دمای بالا می شود. هدف ازاین پژوهش ایجاد نانو ویسکرهای SiC در نسوزهای منیزیت-کربنی می باشد. کاربید سیلیسیم به علت دارا بودن ویژگی های منحصربفرد، خواص این گونه نسوزها را بهبود می بخشد. انتظار می رود که کامپوزیت حاصل مقاومت به شوک حرارتی مطلوبی داشته باشد. شکل گیری نانو ویسکر به صورت درجا در دمای کاربرد آجر نسوز صورت می گیرد و به صورت ماده گران قیمت از قبل خریداری و افزودنی نیست. بخشی از این نانوویسکرها در مدت زمان کاربرد تجزیه شده و به C و Si تبدیل می شوند که Si یک آنتی اکسیدان بوده و از سوختن کربن آجر ممانعت می نماید. کربن نیز حضور مثبت خود را در آجر منیزیت کربنی ارائه می دهد. مواد اولیه شامل منیزیت گداخته ، منیزیت زینتر ی،گرافیت پولکی و آلومینای کلسینه با بایندر مخلوط و افزودنی ها شامل کاربید سیلیسیم، کاربید بور و فروسیلیسیم به ترکیب موجود اضافه و نمونه ها با فشار 4 مگا پاسکال پرس شده و در دماها و زمان های متفاوت تمپر شده اند. ساختار فازی، مورفولوژی و وضعیت نمونه ها با تکنیک های پراش پرتو ایکس(XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) و میکروسکوپ نوری مورد ارزیابی قرار گرفتند. همچنین دانسیته(BD)، استحکام فشاری سرد (CCS)، استحکام شکست با روش برزیلی، تخلخل(AP) و درصد جذب آب نمونه ها اندازه گیری شده و واکنش بین سرباره ی فولاد و قطعات نسوز تولید شده بررسی گردید. تعدادی از نمونه ها تا دمای بالای 1650 درجه سانتی گراد در یکی از کوره های صنعتی در بستر کک حرارت داده شد و نانو ویسکرهای SiC تولید شده به صورت درجا مورد مطالعه قرار گرفته است. بررسی ها نشان داد که افزودن فروسیلیسیم به نمونه های منیزیت-کربنی، موجب تشکیل نانو ویسکرهای کاربید سیلیسیم در دمای بالای 1650 درجه سانتی گراد شده است. حضور این ویسکرها موجب بهبود خواص فیزیکی، مکانیکی و خوردگی این دیرگدازها شده است. نتایج نشان می دهند که در نمونه های پایه در دمای 250 درجه سانتی گراد، با افزودن 3 درصد وزنی فروسیلیسیم، استحکام شکست 5/1 برابر و در دمای بالای 1650 درجه سانتی گراد، با افزودن 5 درصد وزنی فروسیلیسم، استحکام شکست 9/1 برابر افزایش یافته است. در نمونه های حاوی 3 درصد وزنی SiC نیز این استحکام در 3 درصد وزنی فروسیلیسیم در دمای پایین 5/1 برابر و در دمای بالا 8/1 برابر افزایش یافته است. در نمونه ی حاوی 1 درصد وزنی کاربید بور نیز با افزودن 3 درصد وزنی فروسیلیسیم در دمای پایین استحکام شکست 4/1 برابر افزایش یافته است. کلمات کلیدی: دیرگداز منیزیت-کربنی، فروسیلسیم، کاربید سیلیسیم، نانو ویسکر، استحکام مکانیکی، خواص فیزیکی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی