Какво е огнеупорен материал на черпаците?

Огнеупорните материали на черпаците са ключови материали, използвани в процеса на производство на стомана, за да се защити облицовката на черпаците и да издържа на ерозията на високотемпературната разтопена стомана и шлаката. Като основен контейнер за държане и транспортиране на разтопена стомана (от конвертор / електрическа пещ до непрекъснато леене на тревиране), огнеупорните материали на черпака трябва да останат стабилни при екстремни термодинамични и химични условия, като същевременно се адаптират към честото разтопено въздействие на стоманата, температурните промени и насилствените реакции при интерфейса на Slag-Steel. По -долу са ключовите компоненти, изискванията за производителност и техническите предизвикателства на огнеупорните материали на черпаците:

Какви са огнеупорни материали на черпаците?

Огнеупорните материали на черпаците са съставени главно от лигавица и огнеупорни функционални продукти на черпаците. Вътрешните му огнеупорни материали трябва да издържат на екстремни условия като измиване, химическа ерозия и термичен шок от разтопена стомана с висока температура.

Подплатата на черпаците обикновено се разделя на следните части според различни области в контакт с разтопена стомана и функционални изисквания:

Постоянен слой (предпазен слой):

Материал: Леки изолационни тухли или ниска термична проводимост (като глина).

Функция: Термична изолация, намаляване на температурата на черупката на черпаците и намаляване на загубата на топлина.

Работен слой (директен контакт с разтопена стомана и шлака):

Зона на шлаковата линия:

Материал: Магнезия въглеродна тухла (MGO-C, съдържаща 10% ~ 20% графит).

Характеристики: Висока устойчивост на ерозия на шлаката (особено срещу алкална шлака), графитът осигурява устойчивост на термичен удар и смазване.

Зона на стената:

Материал: Алуминиев магнезиев въглеродна тухла (Al₂o₃-Mgo-C) или висок алуминий (Al₂o₃≥80%).
Характеристики: Устойчивост на балансиране на разтопена стоманена ерозия и цена, подходяща за зони, които не са на шлака.

Долна зона:

Материал: Висока алуминиева тухла или корунд за кавта (al₂o₃≥90%).
Характеристики: Висока механична якост, устойчивост на разтопена стоманена статично налягане и износване на удара.

Функционални компоненти:

Огнеупорна плъзгаща се порта:

Материал: Алуминиев циркониев въглероден композит (Al₂o₃-Zro₂-C) или магнезиев въглерод (MGO-C).

Функция: Прецизно контролирайте потока на разтопената стомана и трябва да устоите на ерозия на висока температура и топлинен шок.

Прочистване на щепсела:

Материал: Corundum-Spinel (Al₂o₃-Mgal₂o₄) или магнезий (MGO).

Функция: Разбъркайте разтопената стомана чрез издухване на аргон / Азот, равномерна температура и състав, необходима е висока пропускливост и антипропускливост.

Ами блок:

Материал: Висок алуминий или магнезиев въглерод.

Функция: Фиксирайте портата и издържайте на механичното въздействие на потока на разтопената стомана.

Изисквания за изпълнение на огнеупорни материали на черпаците

• Устойчивост на ерозия на шлака: Зоната на шлаката на черпака трябва да се противопостави на химическата ерозия на високо базовата шлака (CAO / SiO₂> 2).
• Устойчивост на термичен удар: Температурата се колебае значително по време на оборота на черпаците (като охлаждане на празен черпак от 1600 ° C до стайна температура) и материалът трябва да избегне напукване.
• Силата на високата температура: Издържа на статичното налягане на разтопената стомана (като налягането на долната налягане на 200-тонен черпак достига ~ 0,3MPa) и механичен шок.
• Ниско замърсяване: Избягвайте примесите в огнеупорни материали (като SiO₂) от реакция с разтопена стомана и влияе на чистотата на стоманата.

Еволюция и предизвикателства на материалните технологии

Оптимизация на въглеродните тухли на магнезия

Традиционни въглеродни тухли на магнезия: Разчитайте на графита за подобряване на устойчивостта на термична шок, но графитът лесно се окислява (антиоксиданти като AL и SI трябва да се добавят).

Тенденция с ниска карбонизация: Развийте нисковъглеродни магнезиеви въглеродни тухли (съдържание на графит <8%), заменете част от графита с нановъглерод (като въглеродно черно) или генерирана от in-situ въглеродна структура (като карбонизация на смола), за да се намали рискът от окисляване.

Опазване на околната среда и без хром

Проблем с замърсяването на хрома: Традиционните магнезиа-хромни тухли (MGO-Cr₂o₃) са ограничени поради канцерогенността на Cr⁶⁺.

Алтернативно решение: Използвайте шпинелни (Mgal₂o₄) или магнезиево-калциеви (MGO-CAO) материали, които са както устойчиви на шлакови, така и екологични.

Удължаване на приложението за кавта

Интегрална технология за кастинг: Използвайте алуминиев магнезия или шпинещи кастисти, за да замените традиционната тухлена зидария, намаляване на съвместната ерозия и удължаване на експлоатационния живот.

Самозавеждащи се кавци: Конструкцията без вибрации се постига чрез оптимизация на размера на частиците, намалявайки разходите за труд.

Типични режими на повреда на огнеупорни материали на черпаците

Ерозия на шлаковата линия: Проникването на шлака причинява образуването на фази с ниска топка (като система CAO-MgO-Sio₂) на повърхността на магнезие-въгледобивните тухли и структурата се отлепва.

Термично напрежение разпръскване: Честите температурни промени причиняват разширяването на микропукнатините вътре в материала и в крайна сметка слоеното проливане.

Запушване на въздушни тухли: Включения в разтопена стомана (като Al₂o₃) се отлагат във въздушните отвори, засягащи ефекта на издухване на аргон.

Прилагане на огнеупорни материали на черпаците:

Чиста стоманена топене: Използвайте въздушни тухли с висока чистота (Al₂o₃> 99%), за да намалите въвеждането на примеси.

Дизайн на дълъг живот: Оптимизиране на разходите и живота чрез градиентна структура (като магнезиеви въглеродни тухли в зоната на шлаката и алуминиево-магнезиеви кастици за стената на черпаците).

Интелигентен мониторинг: Използвайте инфрачервени термични изображения или технология за акустични емисии, за да следите състоянието на ерозията на лигавицата на черпаците в реално време.

Огнеупорните материали на черпаците са основните консумативи в процеса на производство на стомана и тяхната работа пряко влияе върху качеството на разтопената стомана, безопасността на производството и разходите. В сравнение с туристическите огнеупорни материали, материалите на черпаците трябва да издържат на по-дълго време на пребиваване на стомана, по-сложни реакции на слама стомана и по-високи механични натоварвания. Бъдещите упътвания за развитие включват нисковъглеродни и екологични материали, дизайн на дълъг живот и интелигентна технология за поддръжка. Например, прилагането на магнезиево-калциеви материали и кастиня без въглерод може не само да подобри устойчивостта на шлаките, но и да отговаря на изискванията за производството на зелено.