İndüksiyon ocakları için nötr harçlarda MgAl2O4 oluşumu ve sinterleme davranışlarının incelenmesi
Investigation of MgAl2O4 formation and sintering behaviour of neutral linings for induction furnaces
Yazar: OZAN UYLAS
Danışman: PROF. DR. ENDER SUVACI
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Alümina (Al2O3) sahip olduğu yüksek ergime sıcaklığı, mukavemeti, sertliği ve aşınma direnci gibi üstün özellikleri sayesinde demir çelik endüstrisinde indüksiyon ocaklarında en sık tercih edilen malzemeler arasındadır. İndüksiyon ocağı uygulamalarında Alümina esaslı refrakter malzemelerin kimyasal kararlılığı, ısıl şok direnci ve mekanik özellikleri dışarından spinel (MgAl2O4) katkısı ya da in situ olarak spinel oluşumu ile daha da geliştirilebilir.  In situ spinel oluşturan alümina esaslı Al2O3-MgO nötr refrakter astar sistemlerinde yapı içerinse spinel oluşumun kinetiklerinin ve sinterleme kinetiklerinin kontrolü çok önemlidir. Bu doğrultuda bu tez çalışmasının bilimsel amacı alümina esaslı Al2O3-MgO refrakterlerin spinel oluşumu ve sinterleme davranışlarının pişirim sıcaklığı, süresi ve bileşenlerin tane boyutuna bağlı olarak incelenmesi olarak belirlenmiştir. Bu amaç doğrultusunda farklı tane boyutunda Al2O3 ve MgO'ya sahip dört farklı basit kompozisyon hazırlanmıştır. Hazırlanan bu kompozisyonlar 1350-1700°C aralığındaki sıcaklıklarda 4 saat ve 1550, 1650 ve 1700°C sıcaklıklarında 1-4 saat bekleme sürelerinde pişirilerek sıcaklık ve süreye bağlı olarak spinel oluşumu ve sinterlenme davranışları belirlenmiştir. Bu tez çalışmasının teknolojik amacı üstün özelliklere sahip alümina esaslı nötr indüksiyon ocağı harçlarının geliştirilmesi ve çelikhanelerdeki değişken uygulama koşullarına göre refrakter özelliklerini kontrol altında tutabilmektir. Bu amaç doğrultusunda standart refrakter kompozisyonu oluşturularak bu kompozisyonun 1250, 1450 ve 1700°C sıcaklıklarında pişrimleri gerçekleştirilmiş, spinel oluşumu ve sinterleme davranışları belirlenmiştir. Oluşturulan standart kompozisyonun bileşenlerinin tane boyutu, miktarları ve safsızlık miktarları değiştirilerek standart kompozisyona göre spinel oluşumu ve sinterleme davranışlarındaki değişiklikler gözlemlenmiştir.

Abstract:
Alumina (Al2O3) is one of the most preferred material for neutral induction furnace linings in steel industry due to its high melting temperature, high strength, high hardness and high wear resistance which are very important for refractory applications. In induction furnace applications, chemical durability, thermal shock resistance and mechanical strength of Al2O3 based neutral linings can be improved by addition of spinel (MgAl2O4) or addition MgO to form an in situ spinel phase. For in situ spinel forming alumina based neutral linings, it is also critical to control spinel formation kinetics, distribution of the spinel phase in the microstructure, and sintering kinetics of Al2O3-MgO system. Accordingly, the research objective of this study was to define MgAl2O4 formation behaviour and sintering behaviour of alumina based Al2O3-MgO type of induction furnace lining materials as a function of the particle size of raw materials, sintering temperature, sintering time. For this objective simple four different stoichiometric compositions were prepared with two different particle size of Al2O3-MgO components. The spinel formation and sintering mechanisms of this compositions were investigated at the temperature range between 1350-1700°C. At temperatures 1550, 1650 and 1750°C the spinel formation and sintering behavior of compositions were investigated for 1, 2, 3, and 4 hours holding time. The technological objective of the study was to improve performance of alumina based neutral ramming mass for induction furnaces and to control their properties according to requirements of application. For this objective a neutral ramming and its spinel formation and and sintering behaviour was investigated at 1250, 1450 and 1700°C. Sintering behaviour and spinel formation behavior of standart composition is compared with new composition which were defined as a function of particle size of components, amount of components and amount of impurities