Co je to refrakterní materiál naběračky?

Refrakterní materiály naběračky jsou klíčovými materiály používanými v procesu výroby oceli k ochraně podšívky naběračky a vydržení eroze roztavené oceli a strusky. Jako hlavní nádoba na držení a přepravu roztavené oceli (z převodníku / elektrická pec k nepřetržitému lití tundish) musí refrakterní materiály naběračky zůstat stabilní za extrémních termodynamických a chemických podmínek, přičemž se přizpůsobují častým dopadům na roztavenou ocel, změnám teploty a násilným reakcím v rozhraní Slag-Steel. Níže jsou uvedeny klíčové komponenty, požadavky na výkon a technické výzvy refrakterních materiálů naběračky:

Co jsou naběrací refrakterní materiály?

Refrakterní materiály naběračky jsou složeny hlavně z podšívky naběradla a refrakterních funkčních produktů naběračky. Jeho vnitřní refrakterní materiály musí odolat extrémních podmínkách, jako je čištění, chemická eroze a tepelný šok vysokoteplotní roztavené oceli.

Obytce naběračky se obvykle rozdělí do následujících částí podle různých oblastí v kontaktu s roztavenou ocelí a funkčními požadavky:

Trvalá vrstva (bezpečnostní vrstva):

Materiál: Lehké izolační cihly nebo casoly s nízkou tepelnou vodivostí (jako je jíl).

Funkce: Tepelná izolace, snížení teploty skořepiny naběračky a snižování tepelných ztráty.

Pracovní vrstva (přímý kontakt s roztavenou ocelí a struskou):

Oblast čáry strusky:

Materiál: Charnesová cihla magnesia (MGO-C, obsahující 10% ~ 20% grafitu).

Vlastnosti: Vysoká odolnost vůči erozi strusky (zejména proti alkalické strusky), grafit poskytuje tepelný odolnost proti nárazu a mazivost.

Oblast stěny:

Materiál: Hliníková cihla z uhlíku z hořčíku (Al₂o₃-MGO-C) nebo vysoký hliníkový odctivý (al₂o₃≥80%).
Funkce: Vyvažuje odolnost proti roztavené erozi a náklady, vhodné pro oblasti, které nejsou v linii.

Spodní oblast:

Materiál: vysoká hliníková cihla nebo castiable korundu (al₂o₃≥9%).
Vlastnosti: Vysoká mechanická pevnost, odolnost vůči statickému tlaku roztavené oceli a opotřebení nárazu.

Funkční komponenty:

Refrakterní posuvná brána:

Materiál: Kompozit hliníku zirkonium uhlík (Al₂o₃-Zro₂-C) nebo hořečnatý uhlík (MGO-C).

Funkce: Přesně ovládejte tok roztavené oceli a musí odolat erozi s vysokou teplotou a tepelným šokem.

Proplachovací zástrčka:

Materiál: korundový spinel (al₂o₃-mgal₂o₄) nebo hořčík (MGO).

Funkce: Zamíchejte roztavenou ocel vyfukováním argonu / dusík, jednotná teplota a složení, je vyžadována vysoká propustnost a anti-propustnost.

Blok:

Materiál: Vysoký hliník nebo uhlík hořčíku.

Funkce: Opravte bránu a vydržte mechanický dopad toku roztavené oceli.

Požadavky na výkonnost na pánkové refrakterní materiály

• Rezistence na erozi strusky: Oblast struskové linie naběradla musí odolat chemické erozi struska s vysokou basicitou (cao / sio₂> 2).
• Odolnost proti tepelnému nárazu: Teplota velmi kolísá během obratu naběradla (jako je ochlazení prázdné naběračky z 1600 ° C na teplotu místnosti) a materiál se musí zabránit praskání.
• Vysoká teplota pevnost: Vydrží statický tlak roztavené oceli (jako je spodní tlak 200tunové naběračky dosahuje ~ 0,3 MPa) a mechanickým šokem.
• Nízké znečištění: Vyvarujte se nečistot v refrakterních materiálech (jako je Sio₂) z reakce s roztavenou ocelí a ovlivňování čistoty oceli.

Evoluce a výzvy materiální technologie

Optimalizace uhlíkových cihel z magnesia

Tradiční cihly uhlíku Magnesia: Spoléhejte se na grafit pro zlepšení odolnosti tepelného šoku, ale grafit je snadno oxidován (je třeba přidat antioxidanty, jako jsou Al a SI).

Trend s nízkou karbonizací: Vyvinout uhlíkové cihly s nízkouhlíkovým magnezií (obsah grafitu <8%), nahraďte část grafitu nanokarbonem (jako je uhlíková černá) nebo in-situ generovanou uhlíkovou strukturou (jako je karbonizace pryskyřice), aby se snížilo oxidační riziko.

Ochrana životního prostředí a bez chromu

Problém znečištění chromia: Tradiční cihly magnesia-chromu (MGO-CR₂O₃) jsou omezeny kvůli karcinogenitě CR⁶⁺.

Alternativní řešení: Použijte spinel (mgal₂o₄) nebo materiály hořčíku-calcium (MGO-CAO), které jsou odolné proti strusku i šetrné k životnímu prostředí.

Prodloužení aplikace castible

Technologie integrálního obsazení: Použijte alumina-magnesii nebo spinel Casables k nahrazení tradičního zdiva, snížení eroze kloubu a prodloužení životnosti.

Samoleveling caslables: Konstrukce bez vibrací je dosažena optimalizací velikosti částic, čímž se snižuje náklady na pracovní sílu.

Typické režimy selhání refrakterních materiálů naběračky

Eroze struska: Penetrace strusky způsobuje tvorbu fází s nízkým tahem (jako je systém Cao-MGO-SIO₂) na povrchu cihel s uhlíkovým uhlíkem a struktura se odlupuje.

Tepelné napětí Spalling: Časté změny teploty způsobují rozšiřování mikrocrocků uvnitř materiálu a nakonec vrstvené uvolňování.

Blokování vzduchových cihel: Inkluze do roztavené oceli (jako je Al₂o₃) jsou uloženy do otvorů pro vzduch, což ovlivňuje efekt foukání argonu.

Aplikace naběracích refrakterních materiálů:

Umoření čisté oceli: Použijte vysoce čisté korudové vzduchové cihly (Al₂o₃> 99%) ke snížení zavedení nečistot.

Konstrukce s dlouhým životem: Optimalizujte náklady a život prostřednictvím struktury gradientu (jako jsou cihly uhlíku hořečnatého v oblasti strusky a hliníkové magnezium pro stěnu naběračky).

Inteligentní monitorování: Použijte infračervené tepelné imagery nebo technologii akustické emise ke sledování stavu eroze naběračky v reálném čase.

Refrakterní materiály naběračky jsou jádrem spotřebního materiálu v procesu výroby oceli a jejich výkon přímo ovlivňuje kvalitu roztavené oceli, bezpečnosti výroby a nákladů. Ve srovnání s tundickými refrakterními materiály musí naběrací materiály odolat delší doba rezidence s roztavenou ocelí, složitější reakce struskové oceli a vyšší mechanické zatížení. Budoucí směry rozvoje zahrnují nízkohlíkové a ekologické materiály, design s dlouhým životem a inteligentní technologii údržby. Například aplikace materiálů hořčíku a na uhlík a odchody bez uhlíku může nejen zlepšit odolnost proti strusku, ale také splnit požadavky zelené výroby.