Τι είναι ένα ανθεκτικό ακροφύσιο;

Το όνομα του ανθεκτικού ακροφυσίου προέρχεται από τη λειτουργία του - η λέξη "ακροφύσιο" περιγράφει έντονα το ρόλο του ως κανάλι τήξης, ενώ το "ανθεκτικό" υπογραμμίζει την ανθεκτικότητά του σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας. Σύμφωνα με τη συγκεκριμένη χρήση του, τα ανθεκτικά ακροφύσια μπορούν να χωριστούν σε πολλούς τύπους, όπως τα άνω ακροφύσια, τα χαμηλότερα ακροφύσια, τα ακροφύσια συλλέκτη, τα βυθισμένα ακροφύσια εισόδου (SEN) κλπ. Κάθε τύπος έχει διαφορές στη δομή και τα υλικά για να ικανοποιεί διαφορετικές απαιτήσεις διαδικασίας.

Τι είναι ένα ανθεκτικό ακροφύσιο;

Το πυρίμαχο ακροφύσιο είναι ένα ανθεκτικό προϊόν υλικού που χρησιμοποιείται για το τετηγμένο μέταλλο υψηλής θερμοκρασίας (όπως ο τετηγμένος χάλυβας, ο τετηγμένος σίδηρος) ή ο μη μεταλλικός έλεγχος ροής τήγματος, που συνήθως εγκαθίστανται στο σύστημα εξόδου ή ολισθαίνουσας ακροφυσίου μεταλλουργικού εξοπλισμού (όπως η κουτάλα, ο μετατροπέας, ο Tundish).

Εξασφαλίζει τη σταθερότητα και την ασφάλεια της διαδικασίας τήξης και χύτευσης ελέγχοντας με ακρίβεια τον ρυθμό ροής, τον ρυθμό ροής και την κατεύθυνση ροής του τήγματος. Τα ανθεκτικά ακροφύσια όχι μόνο πρέπει να αντέχουν σε ακραίες υψηλές θερμοκρασίες (συνήθως πάνω από 1500 ° C), αλλά πρέπει επίσης να αντισταθούν στη χημική διάβρωση, στη μηχανική εκτόξευση και στη ζημιά θερμικού σοκ από το τήγμα και τη σκωρία.

Σύνθεση και υλικά ανθεκτικών ακροφυσίων

Η απόδοση των ανθεκτικών ακροφυσίων εξαρτάται άμεσα από την επιλογή υλικού και το δομικό σχεδιασμό τους. Τα παρακάτω είναι τα κύρια συστατικά και τα χαρακτηριστικά υλικού:

1. Κύρια υλικά

Ο άνθρακας αλουμινίου (AL₂O₃-C): Η αλουμίνα υψηλής καθαρότητας (AL₂O₃) χρησιμοποιείται ως το κύριο συστατικό και προστίθενται υλικά άνθρακα (όπως γραφίτη) για την ενίσχυση της αντοχής σε θερμικό σοκ και της αντοχής στη διάβρωση. Τα ακροφύσια άνθρακα αλουμινίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε κουτάλες και κηλίδες και είναι κατάλληλα για τη χύτευση του συνηθισμένου ανθρακούχου χάλυβα.
Ο άνθρακας ζιρκονίου αλουμινίου (Al₂o₃-Zro₂-C): Το οξείδιο του ζιρκονίου (ZRO₂) προστίθεται στον άνθρακα αλουμινίου για τη βελτίωση της αντοχής στη διάβρωση και το θερμικό σοκ και είναι κατάλληλο για χάλυβα υψηλού μαγγανίου ή άλλους ειδικούς χάλυβα.
High-alumina: Με το βωξίτη υψηλής αλουμίνας ως κύρια πρώτη ύλη, είναι κατάλληλο για περιστάσεις χαμηλής ανταποκριτικής ή συνηθισμένης χύτευσης ανθρακούχου χάλυβα και έχει χαμηλό κόστος.
Magnesium-Carbon (MGO-C): Με το οξείδιο του μαγνησίου (MGO) ως μήτρα, προστίθενται υλικά άνθρακα, κατάλληλα για περιβάλλον σκωρίας υψηλής αλκαλικότητας ή ειδικούς βαθμούς χάλυβα.
FUSED QUARTZ: Χρησιμοποιείται για τη χύτευση κάποιων χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα ή μη σιδηρούχα κράματα, έχει καλή αντοχή σε θερμικό σοκ, αλλά αδύναμη αντοχή στη διάβρωση.
Σύνθετα υλικά: όπως σύνθετα ακροφύσια με πυρήνα οξειδίου ζιρκονίου και εξωτερικό στρώμα υψηλής αλουμινίου, συνδυάζοντας τα πλεονεκτήματα διαφορετικών υλικών για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης.

2. Δομικός σχεδιασμός

Ανθεκτικά ακροφύσιαείναι συνήθως κυλινδρικά ή κωνικά, με ακριβή κανάλια ροής στο εσωτερικό (το διάφραγμα είναι γενικά 10-100 mm) για τον έλεγχο του ρυθμού ροής τήγματος. Ορισμένα ακροφύσια (όπως τα ακροφύσια εμβάπτισης) σχεδιάζονται με ειδικά σχήματα, όπως οπές ή ελλειπτικά καταστήματα, για τη βελτιστοποίηση της κατανομής πεδίου ροής του τετηγμένου χάλυβα στον κρυσταλλοποιητή. Το εξωτερικό στρώμα μπορεί να καλύπτεται με μεταλλικό μανίκι (όπως ένα σιδηρόδρομο) για να ενισχύσει τη μηχανική αντοχή και να αποτρέψει τη ρωγμή θερμικής σοκ.

3. Λειτουργικά πρόσθετα

Για να βελτιωθεί η απόδοση, συχνά προστίθενται τα ακόλουθα πρόσθετα σε ανθεκτικά ακροφύσια:

Αντιοξειδωτικά: όπως σκόνες πυριτίου (SI) και αλουμινίου (AL), για να αποφευχθεί η οξείδωση των υλικών άνθρακα σε υψηλές θερμοκρασίες.

Σταθεροποιητές: όπως οξείδια όπως ασβέστιο (CAO) και μαγνήσιο (MGO), για την ενίσχυση της αντοχής σε θερμικό σοκ και της αντοχής στη διάβρωση.

Συνδετικά: όπως ρητίνες και άσφαλτο, για τη βελτίωση της αντοχής χύτευσης και της σταθερότητας υψηλής θερμοκρασίας.

Λειτουργίες ανθεκτικών ακροφυσίων

Τα ανθεκτικά ακροφύσια εκτελούν πολλαπλές λειτουργίες κλειδιών σε μεταλλουργικές διεργασίες υψηλής θερμοκρασίας:

1. Έλεγχος ροής

Τα ανθεκτικά ακροφύσια ελέγχουν με ακρίβεια τον ρυθμό ροής και τη ροή του τήγματος μέσω του μεγέθους και του σχήματος των εσωτερικών καναλιών ροής τους. Για παράδειγμα, στη διαδικασία συνεχούς χύτευσης, το βυθισμένο ακροφύσιο συνεργάζεται με το σύστημα ολίσθησης του ακροφυσίου για να ρυθμίσει την ταχύτητα με την οποία ο τετηγμένος χάλυβας εισέρχεται στον κρυσταλλητή για να αποφευχθεί τα ελαττώματα που προκαλούνται από πολύ γρήγορη ή πολύ αργή.

2. Προστατεύστε το τήγμα

Το βυθισμένο ακροφύσιο πηγαίνει βαθιά μέσα στον κρυσταλλητή για να αποτρέψει την εκδήλωση του τετηγμένου χάλυβα στον αέρα, να μειώσει την οξείδωση και τον σχηματισμό συμπερίληψης και να βελτιώσει την ποιότητα του μπιλιάρδου. Επιπλέον, ο ομαλός σχεδιασμός του εσωτερικού τοιχώματος του ακροφυσίου μπορεί να μειώσει τις αναταραχές στη ροή τήγματος και να μειώσει τον κίνδυνο συμπερίληψης της σκωρίας.

3. Αντίσταση υψηλής θερμοκρασίας και διάβρωσης

Οανθεκτικό ακροφύσιοΠρέπει να αντέξει την επίδραση του τετηγμένου χάλυβα ή της σκωρίας στους 1500-1700 ° C. Η υψηλή ανθεκτικότητα και η ανθεκτικότητα στη διάβρωση του υλικού εξασφαλίζουν ότι παραμένει σταθερή κατά τη διάρκεια πολλαπλών χύτευσης και παρατείνει τη διάρκεια ζωής του.

4. Σταθερότητα θερμικού σοκ

Όταν αντικαθίσταται η κουτάκια ή η χύτευση ξεκινά και σταματά, το ακροφύσιο θα βιώσει μια απότομη αλλαγή θερμοκρασίας. Τα ανθεκτικά ακροφύσια υψηλής ποιότητας μειώνουν τον κίνδυνο πυρόλυσης θερμικού σοκ βελτιστοποιώντας τη διαμόρφωση υλικού και τον δομικό σχεδιασμό.

5. Αποτρέψτε τη φράση

Για χάλυβα υψηλής αλουμινίου ή χάλυβα που περιέχει ασβέστιο, μπορεί να δημιουργηθεί εγκλείσματα αλουμίνας στον τετηγμένο χάλυβα, προκαλώντας φράξιμο του ακροφυσίου. Τα ανθεκτικά ακροφύσια συχνά χρησιμοποιούν υλικά κατά της προσκόλλησης (όπως σύνθετα υλικά που περιέχουν CAO) για να αποφευχθεί η φράση δημιουργώντας ουσίες χαμηλής περιεκτικότητας σε σημεία (όπως Cao · al₂o₃).

Πεδία εφαρμογής ανθεκτικών ακροφυσίων

Τα ανθεκτικά ακροφύσια χρησιμοποιούνται ευρέως στα ακόλουθα πεδία:

1. Μεταλλουργία σιδήρου και χάλυβα

LADLE: Τα άνω και τα κάτω ακροφύσια χρησιμοποιούνται στο κάτω μέρος της κουτάλας και συνεργάζονται με το σύστημα συρόμενων ακροφυσίων για τον έλεγχο της ροής του τετηγμένου χάλυβα στο Tundish.
Tundish: Το ακροφύσιο συλλογής και το βυθισμένο ακροφύσιο χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά του τετηγμένου χάλυβα από το tundish στο κρυσταλλικό για να βελτιστοποιήσουν τη διαδικασία συνεχούς χύτευσης.
Μετατροπέας και ηλεκτρικός φούρνος: Χρησιμοποιούνται ανθεκτικά ακροφύσια για την έξοδο χάλυβα για να αντέχουν τη διάβρωση του τετηγμένου σιδήρου και της σκωρίας υψηλής θερμοκρασίας.

2. Μη σιδηρούμενη μεταλλική τήξη

Στη τήξη των μη σιδηρούχων μετάλλων όπως το αλουμίνιο, ο χαλκός και το μαγνήσιο, χρησιμοποιούνται ανθεκτικά ακροφύσια για μετάδοση και χύτευση τήγματος, όπως ακροφύσια οδηγού σε χύτευση κράματος αλουμινίου.

3. Γυαλί και κεραμική βιομηχανία

Χρησιμοποιούνται ανθεκτικά ακροφύσια για τον έλεγχο ροής γυαλιού υψηλής θερμοκρασίας ή κεραμικών ληξιών και πρέπει να έχουν εξαιρετικά υψηλή αντοχή στη διάβρωση και σταθερότητα διαστάσεων.

4. Άλλες βιομηχανίες υψηλής θερμοκρασίας

Όπως οι αποτεφρωτές σκουπιδιών, οι χημικοί αντιδραστήρες υψηλής θερμοκρασίας κ.λπ., χρησιμοποιούνται ανθεκτικά ακροφύσια για τον έλεγχο της εκκένωσης ή της μετάδοσης υγρών υψηλής θερμοκρασίας.

Διαδικασία παραγωγής των ανθεκτικών ακροφυσίων

Η παραγωγή ανθεκτικών ακροφυσίων περιλαμβάνει πολλές πολύπλοκες διαδικασίες για να εξασφαλιστεί ότι η απόδοσή τους πληροί τα βιομηχανικά πρότυπα:

1. Επιλογή πρώτων υλών και συστατικά
Επιλέξτε αλουμίνα υψηλής καθαρότητας, οξείδιο ζιρκονίου, γραφίτη και άλλες πρώτες ύλες και ελέγξτε αυστηρά το περιεχόμενο ακαθαρσίας. Προσθέστε αντιοξειδωτικά, συνδετικά, κλπ. Σύμφωνα με τον λόγο των τύπων και ανακατέψτε ομοιόμορφα.

2. Χύτευση
Χρησιμοποιήστε την τεχνολογία χύτευσης ισοστατικής πίεσης ή υψηλής πίεσης για να διασφαλίσετε ότι η δομή του ακροφυσίου είναι πυκνή και το κανάλι ροής είναι ακριβής. Κάποια ακροφύσια (όπως τα ακροφύσια εμβάπτισης) πρέπει να σχηματίζονται σε σύνθετα σχήματα με καλούπια ακριβείας.

3.
Η πυροσυσσωμάτωση σε υψηλή θερμοκρασία (1400-1800 ° C) σε μια ατμόσφαιρα χωρίς οξυγόνο ή προστατευτική ατμόσφαιρα (όπως το άζωτο) ενισχύει την αντοχή του υλικού και την αντοχή σε θερμικό σοκ. Ορισμένα προϊόντα χρησιμοποιούν δευτερογενή πυροσυσσωμάτωση ή θερμική επεξεργασία για να βελτιστοποιήσουν περαιτέρω την απόδοση.

4. Επιφανειακή επεξεργασία
Βουλίστε το κανάλι ροής ή εφαρμόστε ένα στρώμα κατά της προσκόλλησης (όπως η επικάλυψη ZRO₂) για να βελτιώσετε την αντίσταση και τη ρευστότητα της διάβρωσης. Το εξωτερικό στρώμα μπορεί να καλύπτεται με μεταλλικό μανίκι ή θεραπεία κατά της οξείδωσης.

5. Επιθεώρηση ποιότητας
Το πορώδες, οι ρωγμές και η ακρίβεια διαστάσεων του ακροφυσίου ελέγχονται από μη καταστρεπτικές μεθόδους δοκιμών όπως ακτίνες Χ και υπερηχογράφημα. Η ανθεκτική απόδοση και η αντίσταση στη διάβρωση επαληθεύονται με δοκιμές προσομοίωσης εργαστηρίου.

Πλεονεκτήματα των ανθεκτικών ακροφυσίων

Η ευρεία εφαρμογή των ανθεκτικών ακροφυσίων στις βιομηχανίες υψηλής θερμοκρασίας προέρχεται από τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:

Υψηλή ανθεκτικότητα: Υλικά και διαδικασίες υψηλής ποιότητας εξασφαλίζουν ότι τα ακροφύσια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μεγάλο χρονικό διάστημα σε ακραία περιβάλλοντα και η μοναδική ζωή μπορεί να φτάσει αρκετές ώρες έως αρκετές ημέρες.
Ακριβής έλεγχος: Η ακρίβεια του σχεδιασμού καναλιών ροής εξασφαλίζει τη σταθερότητα της ροής τήγματος και βελτιώνει την ποιότητα του προϊόντος.
Αντίσταση διάβρωσης: Έχει ισχυρή αντίσταση στη χημική διάβρωση και τη μηχανική διάβρωση του τετηγμένου χάλυβα και της σκωρίας, μειώνοντας το κόστος συντήρησης.
Σταθερότητα θερμικού σοκ: Ο βελτιστοποιημένος τύπος υλικού μειώνει τον κίνδυνο πυρόλυσης θερμικής σοκ και προσαρμόζεται στις απαιτήσεις της διαδικασίας της συχνής έναρξης εκκίνησης.
Διαφοροποιημένος σχεδιασμός: Τα ακροφύσια διαφορετικών τύπων και προδιαγραφών πληρούν διάφορες απαιτήσεις διαδικασιών και έχουν ένα ευρύ φάσμα σεναρίων εφαρμογής.

Ως βασική συνιστώσα της βιομηχανίας υψηλής θερμοκρασίας, το ανθεκτικό ακροφύσιο ενσωματώνει πολλαπλές λειτουργίες, όπως αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, αντοχή στη διάβρωση και έλεγχο ροής. Πρόκειται για έναν απαραίτητο "ήρωα πίσω από τη σκηνή" στη μεταλλουργία σιδήρου και χάλυβα, μη σιδηρούχα μεταλλική τήξη και άλλες βιομηχανίες.