Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Monshi,Rahmatollah Emadi
احمد منشي (استاد مشاور) رحمت اله عمادي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Maryam Bakhtiari
مريم بختياري

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.
چکيده امروزه ديرگدازهاي منيزيت-کربني به علت خواصي مانند خاصيت ديرگدازي بالا، مقاومت به شوک حرارتي و مقاومت به خوردگي، کاربرد گسترده اي در کوره هاي فولادسازي پيدا کرده اند. با وجود اين مزايا اکسيداسيون گرافيت يکي از اصلي ترين مشکلات نسوزهاي منيزيت-کربني مي باشدکه موجب افزايش تخلخل، کاهش استحکام ومقاومت به خوردگي نسوز مي شود. استفاده از تقويت کننده هايي همچون کاربيد سيليسيم و کاربيد بور به عنوان آنتي اکسيدان از اکسيداسيون کربن جلوگيري کرده و با تقويت زمينه ي ديرگداز باعث افزايش استحکام در دماي بالا مي شود. هدف ازاين پژوهش ايجاد نانو ويسکرهاي SiC در نسوزهاي منيزيت-کربني مي باشد. کاربيد سيليسيم به علت دارا بودن ويژگي هاي منحصربفرد، خواص اين گونه نسوزها را بهبود مي بخشد. انتظار مي رود که کامپوزيت حاصل مقاومت به شوک حرارتي مطلوبي داشته باشد. شکل گيري نانو ويسکر به صورت درجا در دماي کاربرد آجر نسوز صورت مي گيرد و به صورت ماده گران قيمت از قبل خريداري و افزودني نيست. بخشي از اين نانوويسکرها در مدت زمان کاربرد تجزيه شده و به C و Si تبديل مي شوند که Si يک آنتي اکسيدان بوده و از سوختن کربن آجر ممانعت مي نمايد. کربن نيز حضور مثبت خود را در آجر منيزيت کربني ارائه مي دهد. مواد اوليه شامل منيزيت گداخته ، منيزيت زينتر ي،گرافيت پولکي و آلوميناي کلسينه با بايندر مخلوط و افزودني ها شامل کاربيد سيليسيم، کاربيد بور و فروسيليسيم به ترکيب موجود اضافه و نمونه ها با فشار 4 مگا پاسکال پرس شده و در دماها و زمان هاي متفاوت تمپر شده اند. ساختار فازي، مورفولوژي و وضعيت نمونه ها با تکنيک هاي پراش پرتو ايکس(XRD)، ميکروسکوپ الکتروني روبشي(SEM) و ميکروسکوپ نوري مورد ارزيابي قرار گرفتند. همچنين دانسيته(BD)، استحکام فشاري سرد (CCS)، استحکام شکست با روش برزيلي، تخلخل(AP) و درصد جذب آب نمونه ها اندازه گيري شده و واکنش بين سرباره ي فولاد و قطعات نسوز توليد شده بررسي گرديد. تعدادي از نمونه ها تا دماي بالاي 1650 درجه سانتي گراد در يکي از کوره هاي صنعتي در بستر کک حرارت داده شد و نانو ويسکرهاي SiC توليد شده به صورت درجا مورد مطالعه قرار گرفته است. بررسي ها نشان داد که افزودن فروسيليسيم به نمونه هاي منيزيت-کربني، موجب تشکيل نانو ويسکرهاي کاربيد سيليسيم در دماي بالاي 1650 درجه سانتي گراد شده است. حضور اين ويسکرها موجب بهبود خواص فيزيکي، مکانيکي و خوردگي اين ديرگدازها شده است. نتايج نشان مي دهند که در نمونه هاي پايه در دماي 250 درجه سانتي گراد، با افزودن 3 درصد وزني فروسيليسيم، استحکام شکست 5/1 برابر و در دماي بالاي 1650 درجه سانتي گراد، با افزودن 5 درصد وزني فروسيليسم، استحکام شکست 9/1 برابر افزايش يافته است. در نمونه هاي حاوي 3 درصد وزني SiC نيز اين استحکام در 3 درصد وزني فروسيليسيم در دماي پايين 5/1 برابر و در دماي بالا 8/1 برابر افزايش يافته است. در نمونه ي حاوي 1 درصد وزني کاربيد بور نيز با افزودن 3 درصد وزني فروسيليسيم در دماي پايين استحکام شکست 4/1 برابر افزايش يافته است. کلمات کليدي: ديرگداز منيزيت-کربني، فروسيلسيم، کاربيد سيليسيم، نانو ويسکر، استحکام مکانيکي، خواص فيزيکي.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی