Di pengecoran, ada pepatah umum: “30% Instalasi, 70% Sintering.” Jika membangun lapisan tungku berarti membangun bodi, Kemudian Sintering adalah proses yang memberikan lapisan jiwanya.
Untuk lapisan asam (terutama pasir silika / SiO2), proses peleburan panas pertama adalah proses sintering. Jika kurva pemanasan ini mengambil arah yang salah, struktur kristal internal lapisan akan menjadi kacau, menyebabkan keretakan, habis (kebocoran), atau masa pakainya berkurang setengahnya.
Artikel ini mengungkapkan, dari perspektif transformasi fase mikroskopis, mengapa tingkat pemanasan dan waktu penahanannya demikian “hidup atau mati” faktor untuk lapisan tungku.
SAYA. Mekanisme inti: Kuarsa “Transformasi” Perjalanan (Perubahan Fase)
Lapisan pasir silika tidak statis pada suhu tinggi; itu mengalami serangkaian kekerasan Transformasi Polimorfik. Setiap bentuk kristal memiliki kepadatan dan volume yang berbeda. Tekanan internal yang ditimbulkan oleh perubahan volume ini adalah alasan mendasar mengapa kita harus mengontrol kurva pemanasan secara ketat.
1. Tahap Awal: α-Kuarsa hingga β-Kuarsa
- Kisaran Suhu: Kira-kira. 573℃
- Perubahan Fisik: Ini adalah momen paling berbahaya di fase awal. α-Kuarsa suhu rendah berubah menjadi β-Kuarsa suhu tinggi.
- Konsekuensi Kritis: Volumenya tiba-tiba berkembang sekitar 0.82%. Meskipun jumlahnya nampaknya kecil, dalam lapisan yang padat, pemuaian seketika ini menciptakan tekanan termal yang sangat besar. Jika pemanasan terlalu cepat pada saat ini, retakan mikro—umumnya dikenal sebagai “terkelupas” atau terkelupas—akan terjadi pada permukaan lapisan.
2. Tahap Kritis: β-Kuarsa hingga Tridimit
- Kisaran Suhu: 870℃ hingga 1470℃
- Perubahan Fisik: Dengan bantuan Asam Borat (H3BO3) atau Boron Oksida (B2O3) bertindak sebagai mineralisasi, kuarsa berubah menjadi Tridimit.
- Konsekuensi Kritis:Ini adalah perubahan fase yang paling kami inginkan. Tridimit berkembang sekitar 16% dibandingkan dengan kuarsa.
- Kenapa itu “Pahlawan”? Ekspansi volumetrik yang sangat besar ini mengisi kekosongan di antara partikel-partikel lapisan, membuat lapisan sinter menjadi sangat padat dan menghalangi penetrasi besi cair. Serentak, Tridymite menawarkan stabilitas kejutan termal yang sangat baik, yang merupakan landasan umur panjang.
3. Tahap Suhu Tinggi: Tridimit ke Cristobalit
- Kisaran Suhu: > 1470℃
- Perubahan Fisik: Di zona terpanas bersentuhan dengan besi cair, beberapa Tridimit berubah menjadi Cristobalite.
- Konsekuensi Kritis: Cristobalite memiliki titik leleh yang tinggi (1713℃), kekerasan tinggi, dan resistensi korosi. Ini adalah bentuk yang paling sulit “baja” dari lapisan. Namun, jika lapisan Cristobalite menjadi terlalu tebal atau dalam, kontraksi yang parah selama pendinginan akan menyebabkan retakan.
Ii. Mengapa “Kontrol Tingkat Pemanasan Secara Ketat”?
Inti dari mengendalikan laju pemanasan adalah menyeimbangkan kontradiksi antara “Ventilasi” Dan “Perubahan Fase Ekspansi.”
1. Menghindari “Ledakan”: Keluarnya Kelembapan
Bahan pelapis mengandung air fisik (menyerap kelembapan) dan air kimia (air kristalisasi dari dekomposisi Asam Borat).
- Ketika air berubah menjadi uap, volumenya membesar 1600 kali.
- Resikonya: Jika pemanasan terlalu cepat, uap internal tidak dapat keluar melalui lapisan pasir padat pada waktunya. Akumulasi tekanan menyebabkan spalling lokal atau bahkan mikro-“ledakan” di dalam lapisan.
2. Penjinakan “Ekspansi”: Membentuk Gradien
Struktur lapisan yang ideal haruslah a struktur tiga lapis:
- Lapisan Sinter (Wajah Panas): Sangat padat, terdiri dari Kristobalit + Tridimit.
- Lapisan Semi-Sinter (Zona Transisi): Terutama Tridimit, kekuatan sedang, menghentikan penyebaran retak.
- Lapisan Longgar (Sisi Cadangan/Kumparan): Pasir silika yang tidak disinter, tetap longgar untuk memberikan insulasi dan penyangga mekanis.
Jika pemanasan terlalu cepat: Panas mengalir dengan cepat ke lapisan yang lebih dalam, menyebabkan transisi dan bahkan lapisan lepas mengalami perubahan fase dan sinter sebelum waktunya. Tanpa penyangga lapisan lepas, badan tungku tidak memiliki ruang untuk bermanuver selama kontraksi pendinginan, pasti mengarah ke celah-celah yang secara langsung mengancam koil.
AKU AKU AKU. Pentingnya Penyimpanan Suhu Rendah: Medan Perang Tak Terlihat
Banyak operator yang cenderung tidak sabar pada tahap ini, percaya tidak ada yang terjadi di zona suhu rendah. Ini adalah kesalahan besar! Periode penahanan suhu rendah (biasanya antara 200℃ ~ 400℃) adalah waktu paling kritis untuk terjadinya reaksi kimia.
| Proses | Penjelasan | Mengapa kita harus menahan suhu? |
| Dehidrasi Asam Borat | Asam borat (H3BO3) mulai terurai menjadi asam metaborat pada 170℃, akhirnya menjadi Boron Oksida (B2O3) sekitar 450℃. | Proses ini melepaskan sejumlah besar uap air. Jika tidak ditahan, berikan waktu agar uap dapat keluar, kelembaban yang terperangkap ini menjadi a “bom” pada suhu tinggi. |
| Membangun Jaringan | Boron Oksida mulai meleleh dan melapisi partikel pasir silika. | Ini seperti lem yang mulai menyebar. Hanya jika “lem” tersebar merata dapatkah transformasi Tridimit selanjutnya terjadi secara seragam pada suhu tinggi. |
Ringkasan: Penahanan suhu rendah adalah untuk ventilasi menyeluruh Dan aktivasi pengikat. Melewatkan langkah ini seperti membangun gedung pencakar langit di atas beton basah.
Iv. Kesimpulan dan Saran Praktis
Itu “Panas Pertama” lapisan bukan hanya tentang peleburan baja bekas; itu adalah pembuatan material komposit keramik berkinerja tinggi di tempat.
- Lambat sebelum 600℃: Untuk memungkinkan transisi kristal 573℃ berjalan lancar dan agar Asam Borat mengalami dehidrasi sepenuhnya.
- Stabil antara 900℃ ~ 1200℃: Ini adalah masa emas pembentukan Tridimit; waktu penahanan yang tepat meningkatkan kepadatan lapisan sinter.
- Tegas dalam Mengetuk: Panas pertama tidak boleh dikosongkan terlalu cepat. Yang terbaik adalah meninggalkan sedikit besi cair (A “tumit”) untuk menghindari kejutan termal yang disebabkan oleh pendinginan yang cepat.
Ingat: Setiap waktu yang dihemat pada kurva pemanasan sintering pada akhirnya akan dibayar kembali dua kali lipat dalam bentuk “menambal” Dan “habis.”
