مواد و ساخت پیشرفته

برای تولید فولاد تمیز، لازم است روکش کوره ذوب از جنس ماده نسوز (دیرگداز) با مقاومت خوردگی بالا، انبساط حرارتی پایین و هدایت حرارتی بالایی در دماهای بالا باشد. این در حالی است که واکنش بین مواد نسوز روکش کوره و فولاد مذاب همواره نگرانی بزرگی در ساخت فولادهای با کیفیت بالا بوده است. این واکنش به پدیده ترشوندگی بین دو ماده مذکور مربوط می‌شود. در واقع، واکنش سطحی بین فولاد و ماده نسوز روی ترشوندگی بین آنها موثر است. زاویه تماس یک عامل مهم برای ارزیابی ترشوندگی است و معادله یانگ معمولا برای تعیین ترشوندگی بین فولاد مذاب و ماده نسوز استفاده می‌شود.
در بررسی‌هایی که اخیرا صورت گرفته است، قابلیت ترشوندگی بین سه نوع نسوز پایه Al2O3-MgO و فولاد زنگ نزن 304، با و بدون سریم، با استفاده از روش قطره چسبان تحت اتمسفر کاهشی در دمای 1580 درجه سانتی گراد، ارزیابی شده است. به این وسیله زاویه تماس بین دیرگدازها و فولاد زنگ نزن برای حالت‌های با سریم و بدون سریم اندازه‌گیری شده است. با مشاهده فصل مشترک بین فولاد و دیرگدازها با استفاده از روش SEM و EDS، نشان داده شده است که واکنش بین قطره فولاد و دیرگداز در فصل مشترک آنها، زاویه تماس را کاهش می دهد. برای نسوز Al2O3، سریم اضافه شده به فولاد زنگ نزن، با نسوز واکنش داده و لایه تعاملی Ce-Al-O را تشکیل می‌دهد که این لایه باعث کاهش زاویه تماس می‌شود.
از طرفی احیا نسوز MgO توسط گاز هیدروژن، منجر به تشکیل محصولات جامد Mg-Si-O روی سطح مذاب می‌شود که زاویه تماس را کاهش می‌دهد. سریم در فولاد مذاب، اکسیدهای سریم تولید می‌کند که این اکسیدها تشکیل محصولات Si-O-Mg را کاهش داده و زاویه تماس بین نسوز منیزیم و فولاد را کاهش می‌دهد.
منبع:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0272884220307392