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¿Qué es el material refractario con el cucharón?

Fecha: Apr 30th, 2025
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Los materiales refractarios del cucharón son materiales clave utilizados en el proceso de fabricación de acero para proteger el revestimiento del cucharón y soportar la erosión del acero y escoria fundido de alta temperatura. Como el contenedor principal para sostener y transportar acero fundido (desde el convertidor / horno eléctrico hasta la tundish de fundición continua), los materiales refractarios del cucharón deben permanecer estables en condiciones termodinámicas y químicas extremas, mientras se adaptan a frecuentes impacto de acero fundido, cambios de temperatura y reacciones violentas en la interfaz de escoria. Los siguientes son los componentes clave, los requisitos de rendimiento y los desafíos técnicos de los materiales refractarios del cucharón:


¿Qué son los materiales refractarios con el cucharón?


Los materiales refractarios de la cucharón están compuestos principalmente de forro de cucharón y productos funcionales refractarios de cucharón. Sus materiales refractarios internos deben resistir condiciones extremas, como el fregado, la erosión química y el choque térmico del acero fundido a alta temperatura.

El revestimiento del cucharón generalmente se divide en las siguientes partes de acuerdo con diferentes áreas en contacto con acero fundido y requisitos funcionales:


Capa permanente (capa de seguridad):


Material: ladrillos de aislamiento livianos o molestables de conductividad térmica baja (como arcilla).

Función: aislamiento térmico, reduciendo la temperatura de la cubierta y reduciendo la pérdida de calor.

Capa de trabajo (contacto directo con acero y escoria fundido):
Área de la línea de escoria:

Material: ladrillo de carbono de magnesia (MGO-C, que contiene 10% ~ 20% de grafito).

Características: Alta resistencia a la erosión de la escoria (especialmente contra la escoria alcalina), el grafito proporciona resistencia al choque térmico y lubricidad.
Área de la pared:

Material: ladrillo de carbono de magnesio de aluminio (Al₂o₃-MGO-C) o fundible de aluminio alto (al₂o₃≥80%).
Características: equilibra la resistencia a la erosión y el costo del acero fundido, adecuado para áreas de línea sin escasez.
Área inferior:

Material: ladrillo alto de aluminio o lanza de corundum (al₂o₃≥90%).
Características: alta resistencia mecánica, resistencia a la presión estática de acero fundido y al desgaste de impacto.


Componentes funcionales:


Puerta deslizante refractaria:

Material: compuesto de carbono de circonio de aluminio (Al₂o₃-Zro₂-C) o carbono de magnesio (MGO-C).

Función: controle con precisión el flujo de acero fundido y la necesidad de resistir la erosión de alta temperatura y el choque térmico.


PURCULACIÓN EL COLLO:

Material: Corundum-Spinel (al₂o₃-mgal₂o₄) o magnesio (MgO).

Función: revuelva el acero fundido soplando argón / nitrógeno, temperatura y composición uniformes, alta permeabilidad y anti-permeabilidad.

Boquilla

Bloque bien:

Material: Aluminio alto o carbono de magnesio.

Función: corrija la puerta y resistir el impacto mecánico del flujo de acero fundido.


Requisitos de rendimiento de los materiales refractarios de la cuchara

  • Resistencia a la erosión de la escoria: el área de la línea de escoria del cucharón necesita resistir la erosión química de la escoria de alta basicidad (cao / sio₂> 2).
  • Resistencia al choque térmico: la temperatura fluctúa enormemente durante la rotación del cucharón (como enfriar un cucharón vacío de 1600 ° C a temperatura ambiente), y el material necesita evitar agrietarse.
  • Resistencia a la alta temperatura: resistir la presión estática del acero fundido (como la presión inferior de un cucharón de 200 toneladas alcanza ~ 0.3MPa) y choque mecánico.
  • Baja contaminación: evite las impurezas en materiales refractarios (como SiO₂) de reaccionar con acero fundido y afectar la pureza del acero.


Evolución y desafíos de la tecnología material


Optimización de ladrillos de carbono de magnesia


Ladrillos de carbono de magnesia tradicionales: confíe en el grafito para mejorar la resistencia al choque térmico, pero el grafito se oxida fácilmente (se deben agregar antioxidantes como Al y Si).

Baja tendencia de carbonización: desarrolle ladrillos de carbono de magnesia bajos en carbono (contenido de grafito <8%), reemplace parte del grafito con nanocarbono (como el negro de carbono) o la estructura de carbono generada por initu (como la carbonización de resina) para reducir el riesgo de oxidación.


Protección del medio ambiente y sin cromo


Problema de contaminación del cromo: los ladrillos tradicionales de magnesia-cromo (MgO-Cr₂o₃) están restringidos debido a la carcinogenicidad de Cr⁶⁺.

Solución alternativa: use los materiales de espinela (MGAL₂O₄) o Magnesium-Calcium (MgO-CAO), que son resistentes a las escorias y respetuosas con el medio ambiente.

Boquilla



Extensión de la aplicación Castable


Tecnología integral de fundición: use la alúmina-magnesia o los moldes de espinela para reemplazar el ladrillo tradicional, reducir la erosión articular y extender la vida útil.

Castables autónomos: la construcción sin vibraciones se logra a través de la optimización del tamaño de partículas, reduciendo los costos de mano de obra.


Modos de falla típicos de materiales refractarios con el cucharón


Erosión de la línea de escoria: la penetración de la escoria provoca la formación de fases de bajo punto de fusión (como el sistema CAO-MGO-SIO₂) en la superficie de los ladrillos de magnesia-carbono, y la estructura se despega.

División de tensión térmica: los cambios de temperatura frecuentes causan la expansión de microgrietas dentro del material y, finalmente, el desprendimiento en capas.

Bloqueo de ladrillos de aire: las inclusiones en el acero fundido (como Al₂o₃) se depositan en los agujeros de aire, lo que afecta el efecto de soplado de argón.


Aplicación de materiales refractarios de la cucharada:


Fiércol de acero limpio: use ladrillos de aire de corundum de alta pureza (al₂o₃> 99%) para reducir la introducción de impurezas.

Diseño de larga duración: optimice el costo y la vida a través de la estructura de gradiente (como los ladrillos de carbono de magnesio en el área de la línea de escoria y los fundibles de magnesio de aluminio para la pared del cucharón).

Monitoreo inteligente: use imágenes térmicas infrarrojas o tecnología de emisión acústica para monitorear el estado de erosión del revestimiento del cucharón en tiempo real.

Los materiales refractarios de la cucharón son los consumibles centrales en el proceso de fabricación de acero, y su rendimiento afecta directamente la calidad del acero fundido, la seguridad de la producción y el costo. En comparación con los materiales refractarios de Tundish, los materiales del cucharón deben soportar un tiempo de residencia de acero fundido más largo, reacciones de acero de escoria más complejas y cargas mecánicas más altas. Las instrucciones de desarrollo futuras incluyen materiales bajos en carbono y ecológicos, diseño de larga duración y tecnología de mantenimiento inteligente. Por ejemplo, la aplicación de materiales de magnesio y fundibles sin carbono no solo puede mejorar la resistencia a la escoria, sino también cumplir con los requisitos de la fabricación verde.