Hvad er ildfastt materiale?

Der er ildfastede ildfastede materialer, der bruges i stålfremstillingsprocessen til at beskytte ølslet og modstå erosionen af ​​højtemperatur smeltet stål og slagge. Som hovedcontaineren til opbevaring og transport af smeltet stål (fra konverter / elektrisk ovn til kontinuerlig støbning tundish), skal de ildfaste materialer i skylden forblive stabile under ekstrem termodynamiske og kemiske forhold, mens de tilpasning til hyppige smeltede stålpåvirkning, temperaturændringer og voldelige reaktioner ved Slag-steel-grænsefladen. Følgende er de vigtigste komponenter, ydelseskrav og tekniske udfordringer med ildfaste materialer:

Hvad er ildfaste materialer?

Ældre ildfaste materialer er hovedsageligt sammensat af åttforing og ildfyldte funktionelle produkter. Dens interne ildfaste materialer skal modstå ekstreme tilstande, såsom skuring, kemisk erosion og termisk chok af høje temperatur smeltet stål.

Sjælkeforing er normalt opdelt i følgende dele i henhold til forskellige områder i kontakt med smeltet stål og funktionelle krav:

Permanent lag (sikkerhedslag):

Materiale: Letvægtisoleringsmursten eller lave termiske ledningsevne castables (såsom ler).

Funktion: Termisk isolering, reduktion af temperaturen på ølskalen og reduktion af varmetab.

Arbejdslag (direkte kontakt med smeltet stål og slagge):

Slag Line Area:

Materiale: Magnesia carbon mursten (MGO-C, der indeholder 10% ~ 20% grafit).

Funktioner: Høj modstand mod slagge erosion (især mod alkalisk slagge), grafit giver termisk stødmodstand og smøring.

Vægområde:

Materiale: Aluminium Magnesium Carbon Brick (Al₂o₃-MGO-C) eller høj aluminiumsstensbar (Al₂o₃≥80%).
Funktioner: Balancer modstand mod smeltet stål erosion og omkostninger, der er egnede til ikke-Slag linieområder.

Bundområde:

Materiale: Høj aluminiumsmurstens eller Corundum Castable (Al₂o₃≥90%).
Funktioner: Høj mekanisk styrke, modstand mod smeltet stålstålstatisk tryk og påvirkning af slid.

Funktionelle komponenter:

Ildfast glideport:

Materiale: Aluminium Zirconium Carbon Composite (Al₂o₃-Zro₂-C) eller Magnesium Carbon (MGO-C).

Funktion: Kontroller nøjagtigt strømmen af ​​smeltet stål og er nødt til at modstå erosion med høj temperatur og termisk stød.

Rensning af stik:

Materiale: Corundum-Spinel (al₂o₃-mgal₂o₄) eller magnesium (MGO).

Funktion: Rør det smeltede stål ved at blæse argon / nitrogen, ensartet temperatur og sammensætning, høj permeabilitet og anti-permeabilitet er påkrævet.

Godt blok:

Materiale: Højt aluminium eller magnesiumkulstof.

Funktion: Fix porten og modstå den mekaniske virkning af smeltet stålstrøm.

Ydelsesbehov for ildfastede materialer

• Slag erosionsbestandighed: Slaggelinjenområdet for skummet skal modstå den kemiske erosion af slaggen med høj basicitet (Cao / SiO₂> 2).
• Termisk stødmodstand: Temperaturen svinger meget under ølsomsætningen (såsom afkøling af en tom skue fra 1600 ° C til stuetemperatur), og materialet skal undgå revner.
• Styrke med høj temperatur: Modstå det statiske tryk af smeltet stål (såsom bundtrykket på en 200-ton ølse når ~ 0,3MPa) og mekanisk chok.
• Lav forurening: Undgå urenheder i ildfaste materialer (såsom SIO₂) fra at reagere med smeltet stål og påvirke stålets renhed.

Evolution og udfordringer ved materialeteknologi

Optimering af Magnesia carbonsten

Traditionelle Magnesia -carbonsten: Stol på grafit for at forbedre termisk stødmodstand, men grafit oxideres let (antioxidanter, såsom AL og SI, skal tilsættes).

Lavkarboniseringstrend: Udvikle Magnesia-carbonsten med lavt kulstofindhold (grafitindhold <8%), udskift en del af grafitten med nanocarbon (såsom carbon sort) eller in-situ-genereret kulstofstruktur (såsom harpikskarbonisering) for at reducere oxidationsrisikoen.

Miljøbeskyttelse og kromfri

Problemet med kromforurening: Traditionelle magnesia-krommursten (MGO-cr₂o₃) er begrænset på grund af kræftfremkaldende stoffer af Cr⁶⁺.

Alternativ løsning: Brug spinel (mgal₂o₄) eller magnesium-calcium (MGO-CAO) materialer, som både er slagge-resistente og miljøvenlige.

Udvidelse af castable applikation

Integreret støbningsteknologi: Brug aluminiumoxidmagnesi eller spinelstødende til at erstatte traditionelt murværk, reducere fælles erosion og forlænge levetiden.

Selvniveau castables: Vibrationsfri konstruktion opnås gennem partikelstørrelsesoptimering, hvilket reducerer arbejdsomkostningerne.

Typiske fejltilstande for ildfastede materialer

Slaglinje erosion: slaggeindtrængning forårsager dannelse af faser med lavt smeltningspunkt (såsom Cao-Mgo-sio₂-system) på overfladen af ​​magnesia-carbonsten, og strukturen skræller af.

Termisk stress Spalling: Hyppige temperaturændringer forårsager udvidelse af mikrokrakker inde i materialet og til sidst den lagdelte kaste.

Blokering af luftsten: Inklusioner i smeltet stål (såsom al₂o₃) deponeres i lufthullerne, hvilket påvirker argonblæsningseffekten.

Anvendelse af ildfastede materialer:

Clean Steel Smelting: Brug Corundum-mursten til høj renhed (Al₂o₃> 99%) for at reducere introduktionen af ​​urenheder.

Langvarige design: Optimer omkostninger og liv gennem gradientstruktur (såsom magnesiumcarbonsten i slaggelinjen og aluminiumsmagnesiumstøbemidler til ølsvæggen).

Intelligent overvågning: Brug infrarøde termiske billedmænd eller akustisk emissionsteknologi til at overvåge erosionsstatus for åtlået i realtid.

Ægte ildfaste materialer er de centrale forbrugsstoffer i stålfremstillingsprocessen, og deres ydeevne påvirker direkte kvaliteten af ​​smeltet stål, produktionssikkerhed og omkostninger. Sammenlignet med tundiske ildfaste materialer er der nødt til at modstå længere smeltet stålopholdstid, mere komplekse slagge-stålreaktioner og højere mekaniske belastninger. Fremtidige udviklingsretninger inkluderer lavt kulstofindhold og miljøvenlige materialer, design af lang levetid og intelligent vedligeholdelsesteknologi. For eksempel kan påføring af magnesium-calciummaterialer og kulstoffrie castables ikke kun forbedre slaggemodstand, men også opfylde kravene til grøn fremstilling.