Ето как инженерите са стигнали до пътя за по-добри огнеупорни материали.

Суровините за огнеупорни материали, използвани в пещта или пещта, варират. Учени и инженери проучват начини да подобрят неговата ефективност, да намалят разходите и да удължат живота им.

Проучванията показват, че наличието на малък процент течна фаза може ефективно да намали концентрацията на напрежение и да избегне локалната прекомерна ерозия, причинена от концентрацията на механично напрежение и напукването и разцепването, причинени от концентрацията на термично напрежение. Вземайки корунд-шпинелна система като пример, в сравнение с корунд-предварително синтезирана шпинелна система, корундовата шпинелна система на място има по-добри експлоатационни характеристики. От една страна, шпинелът на място има по-висока степен на дисперсия в матрицата, което води до по-добра устойчивост на пропускливост на шлаката, но по-важното е, че определен процент течна фаза се генерира при висока температура поради добавянето на малък количество силициева пепел. Течното съдържание на шпинеловата система на корунд in situ при висока температура е тясно свързано с количеството силициева пепел. Експерименталните проучвания показват, че оптималното количество силициева пепел трябва да бъде 0.7-0.8wt% от общия формулиран материал. Образуването на течна фаза в огнеупорните материали обаче се влияе от много фактори като състав, съдържание и разпределение на примеси, както и температурни промени, така че е трудно да се реализира контролирано образуване на течна фаза при приложение.

Контролиран процент течна фаза се произвежда чрез реакция на място чрез въвеждане на специфична суровина в огнеупора. Успешните примери включват въвеждането на магнезиев щит в магнезиево-въглеродни тухли и андалузит в материал с железни канали.

Магнезиевият щит е вид синтетичен порест многофазен материал. Основната микроструктурна характеристика на магнезиевия щит е, че фазата на калциевия алуминат е диспергирана сред зърната на шпинела.

По време на работа фазата на калциевия алуминат в магнезиевия щит реагира с примеси като SiO2 в магнезиево-въглеродната тухла, за да образува течна фаза, което причинява пластична деформация на частиците на магнезиевия щит и намалява концентрацията на напрежение.

Освен това течната фаза прониква в матрицата под действието на капилярна сила, за да затвори порите и да забави окислителната реакция, като по този начин подобрява експлоатационните характеристики на магнезиево-въглеродната тухла.

За магнезиево-въглеродни тухли, използвани за изграждане на стените, добавянето на магнезиев щит може да намали скоростта на ерозия и да удължи експлоатационния живот. За магнезиево-въглеродни тухли с шлакова линия добавянето на магнезиев щит може да замени металния антиоксидант, без да повлияе на експлоатационните характеристики, въпреки че степента на ерозия не може да бъде значително намалена.

Въвеждането на андалузит в материала на железния канал може също да подобри устойчивостта на окисление.

Механизмът е: реакцията на мулитизация на андалузита възниква по време на работа и генерираната течна фаза прониква в матрицата на железния жлеб под действието на капилярна сила, като по този начин запечатва устицата.

Но тъй като цикълът на обслужване на материала за железен канал е дълъг, непрекъснатото натрупване на течна фаза ще повлияе на антиерозионните характеристики на материала за железен канал в по-късния период, така че обикновено не се препоръчва използването на андалузит в главния канал, особено в железен ров материал близо до точката на изпускане на желязо.

За фабриките е от първостепенно значение да тестват нови материали и нов метод на производство, особено при настоящите обстоятелства, когато суровините растат и хората по целия свят се застъпват за нулева въглеродна цел и защита на околната среда.