Mis on tulekindla otsik?

Tulekindla düüsi nimi tuleneb selle funktsioonist - sõna "otsik" kirjeldab ilmekalt selle rolli sulakanal, samas kui "tulekindla" rõhutab selle vastupidavust kõrge temperatuuriga keskkonnas. Selle konkreetse kasutamise kohaselt võib tulekindlad pihustid jagada paljudeks tüüpideks, näiteks ülemised pihustid, madalamad pihustid, kollektori pihustid, sukeldatud sisenemispihustid (SEN) jne. Igal tüübil on erinevused struktuuris ja materjalid erinevate protsessinõuete täitmiseks.

Mis on tulekindla otsik?

Tulekindlad otsik on tulekindla materjali produkt, mida kasutatakse kõrge temperatuuriga sulametalli jaoks (näiteks sulateras, sularaud) või mittemetallilise sulavoolu juhtimise jaoks, mis on tavaliselt paigaldatud metallurgiliste seadmete väljalaskeava või libiseva düüsi süsteemi (näiteks kald, muundur, tund).

See tagab sulatus- ja valamisprotsessi stabiilsuse ja ohutuse, kontrollides täpselt sulatamise voolukiirust, voolukiirust ja voolu suunda. Tulekindlad pihustid ei pea mitte ainult vastu pidama äärmisele kõrgele temperatuurile (tavaliselt üle 1500 ° C), vaid peavad vastu võtma ka keemilisele erosioonile, mehaanilisele küürimisele ja sulatatud soojuskahjustustele.

Tulekindlate pihustide kompositsioon ja materjalid

Tulekindlate pihustite jõudlus sõltub otseselt nende materjali valikust ja konstruktsiooni kujundamisest. Selle peamised komponendid ja materiaalsed omadused on järgmised:

1. peamised materjalid

Põhikomponendina kasutatakse alumiiniumist süsinikku (al₂o₃-c): kõrge puhtusastmega alumiiniumoksiid (al₂o₃) ja soojuse löögiresistentsuse ja erosiooniresistentsuse suurendamiseks lisatakse süsinikmaterjale (näiteks grafiidi). Alumiiniumist süsiniku pihustid kasutatakse laialdaselt lappide ja tundides ning need sobivad tavalise süsinikterase valamiseks.
Alumiiniumist tsirkooniumoksiumisüsinikku (al₂o₃-zro₂-c): alumiiniumist süsinikule lisatakse tsirkooniumoksiid (Zro₂), et parandada kõrge temperatuuriga erosiooni ja soojusšoki vastupidavust ning sobib kõrge mangaanterase või muude spetsiaalsete teraseklasside jaoks.
Kõrge alumiiniumoksiidiga: peamiseks tooraineks on kõrge alumiiniumoksiidiga boksiit, see sobib madala hinnangute või tavalise süsinikterase valamiseks ning sellel on odavad kulud.
Magneesium-karbon (MGO-C): magneesiumoksiidiga (MGO) kui maatriks, lisatakse süsinikmaterjale, mis sobivad kõrgetasemelisusega räbukeskkonnaks või spetsiaalseteks teraseklassideks.
Sulatatud kvarts: kasutatakse mõne vähese süsinikusisaldusega terasest või mittepüree sulamite valamiseks, sellel on hea termiline löögikindlus, kuid nõrk erosioonikindlus.
Komposiitmaterjalid: näiteks komposiitpihustid tsirkooniumoksiidi südamiku ja kõrge alumiiniumist väliskihiga, ühendades erinevate materjalide eelised jõudluse optimeerimiseks.

2. konstruktsioonidisain

Tulekindlad pihustidon tavaliselt silindrilised või koonilised, mille sees on täpsed voolukanalid (ava on tavaliselt 10–100 mm) sulavoolu kiiruse juhtimiseks. Mõned pusled (näiteks keelekümbluspihustid) on konstrueeritud spetsiaalse kujuga, näiteks külgmised või elliptilised väljalaskeavad, et optimeerida sulaterase vooluvälja jaotust kristallisaalis. Väline kiht võib olla kaetud metallist varrukaga (näiteks raudvarrukaga), et suurendada mehaanilist tugevust ja vältida termilist šoki purunemist.

3. funktsionaalsed lisandid

Jõudluse parandamiseks lisatakse tulekindlatele pihustidele sageli järgmised lisandid:

Antioksüdandid: nagu räni (SI) ja alumiinium (AL) pulbrid, et vältida süsinikumaterjalide oksüdeerumist kõrgetel temperatuuridel.

Stabilisaatorid: näiteks oksiidid nagu kaltsium (CAO) ja magneesium (MGO), et suurendada termilist šokikindlust ja erosioonikindlust.

Kinnitused: nagu vaigud ja asfalt, et parandada vormimistugevust ja kõrgtemperatuuriga stabiilsust.

Tulekindlate pihustite funktsioonid

Tulekindlad pihustid täidavad kõrgtemperatuurilistes metallurgilistes protsessides mitut võtmefunktsiooni:

1. Voolu juhtimine

Tulekindlad pihustid kontrollivad täpselt sula voolukiirust ja voolu nende sisemiste voolukanalite suuruse ja kuju kaudu. Näiteks teeb pidevas valamisprotsessis sukeldatud otsik libiseva düüsisüsteemiga koostööd, et reguleerida sulaterast kristallisaatorisse sisenemise kiirust, et vältida liiga kiiret või liiga aeglast põhjustatud puudusi.

2. kaitske sula

Sukeldatud otsik läheb sügavale kristallisaatorisse, et vältida sulaterase õhuga kokkupuutumist, vähendada oksüdatsiooni ja kaasamise moodustumist ning parandada tooriku kvaliteeti. Lisaks võib düüsi siseseina sujuv disain vähendada sulavoolu turbulentsi ja vähendada räbu kaasamise riski.

3. Kõrge temperatuur ja erosioonikindlus

Selletulekindlad otsikpeab taluma sula terase või räbu mõju temperatuuril 1500–1700 ° C. Materjali kõrge refraktor ja erosiooni vastupidavus tagavad, et see püsib stabiilsena mitme valamise ajal ja pikendab selle kasutusaega.

4. termiline šoki stabiilsus

Kui redel on välja vahetatud või valamist alustatakse ja peatatakse, on otsik terav temperatuurimuutus. Kvaliteetsed tulekindlad pihustid vähendavad termilise šoki purunemise riski, optimeerides materjali koostist ja konstruktsiooni kujundust.

5. Ummistumist vältida

Kõrge alumiiniumterase või kaltsiumi sisaldava terase korral võib sulaterases genereerida alumiiniumoksiid, põhjustades düüsi ummistumist. Tulekindlad pihustid kasutavad ummistumise vältimiseks sageli adhesioonivastaseid materjale (näiteks komposiitmaterjale, mis sisaldavad CAO-d), genereerides madala sulamise punktiaineid (näiteks CAO · Al₂O₃).

Tulekindlate pihustite rakendusväljad

Tulekindlaid pihuseid kasutatakse järgmistel väljadel laialdaselt:

1. raua- ja terasest metallurgia

Ladle: ülemist ja alumist pihustit kasutatakse kande allosas ning teha koostööd libiseva düüsi süsteemiga, et juhtida sulaterase voogu tundi.
Tundi: kogumistotsik ja sukeldatud otsik kasutatakse sula terase ülekandmiseks tundist kristallisaatorisse, et optimeerida pidevat valamisprotsessi.
Muundur ja elektriahju: terase väljalaskeava jaoks kasutatakse tulekindlaid pihustid, et taluda kõrge temperatuuriga sularaua ja räbu erosiooni.

2.

Värskelike metallide nagu alumiiniumi, vase ja magneesiumi sulatamisel kasutatakse sulavaid pihustid sulamiseks ja valamiseks, näiteks alumiiniumsulami valamiseks mõeldud juhendpihustid.

3. klaas- ja keraamikatööstus

Kõrgtemperatuuriliste klaasi- või keraamiliste sulamiste voolujuhtimiseks kasutatakse tulekindlaid pihuseid ning sellel peab olema äärmiselt kõrge korrosioonikindlus ja mõõtmete stabiilsus.

4. muud kõrgtemperatuuri tööstused

Nagu prügipõletusahjud, keemilised kõrgtemperatuurilised reaktorid jne, kasutatakse kõrgete temperatuuride vedelike tühjenemise või edastamise kontrollimiseks tulekindlaid pihustid.

Tulekindlate pihustide tootmisprotsess

Tulekindlate pihustite tootmine hõlmab paljusid keerulisi protsesse, et tagada nende tööstusstandarditele vastavus:

1. tooraine valik ja koostisosad
Valige kõrge puhtusega alumiiniumoksiid, tsirkooniumoksiid, grafiit ja muud toorained ning kontrollige rangelt lisandite sisaldust. Lisage antioksüdandid, sideained jne vastavalt valemi suhtele ja segage ühtlaselt.

2. Vormimine
Kasutage isostaatilist pressi- või kõrgsurvevormimistehnoloogiat, et tagada otsiku struktuur tihe ja voolukanal täpne. Mõned pusled (näiteks sukeldamise pihustid) tuleb täppisvormide abil moodustada keerukate kujunditega.

3. paagutamine
Paagutamine kõrgel temperatuuril (1400–1800 ° C) hapnikuvabas või kaitseamosfääris (näiteks lämmastik) suurendab materjali tugevust ja termilist šokikindlust. Mõned tooted kasutavad jõudluse veelgi optimeerimiseks sekundaarset paagutamist või kuumtöötlust.

4. pinna töötlemine
Korrosiooniresistentsuse ja voolavuse parandamiseks poleerige voolukanalit või kandke vastase adhesioonikihi (näiteks Zro₂ kate). Väline kiht võib olla kaetud metallist varrukaga või antioksüdatsiooni töötlemisega.

5. Kvaliteedikontroll
Porrositeeti, pragusid ja mõõtmete täpsust kontrollitakse mittepurustavate testimismeetoditega nagu röntgenikiirgus ja ultraheli. Refraktoorset jõudlust ja erosiooniresistentsust kontrollitakse laboratoorsete simulatsiooni testidega.

Tulekindlate pihustite eelised

Tulekindlate pihustite lai kasutamine kõrgtemperatuurides tuleneb selle järgmistest eelistest:

Kõrge vastupidavus: kvaliteetsed materjalid ja protsessid tagavad, et pusle saab pikka aega kasutada ekstreemses keskkonnas ja üksik elu võib ulatuda mitu tundi kuni mitu päeva.
Täpne kontroll: voolukanali kujunduse täpsus tagab sulavoolu stabiilsuse ja parandab toote kvaliteeti.
Erosiooniresistentsus: sellel on tugev vastupidavus keemilisele erosioonile ning sulaterase ja räbu mehaanilisele erosioonile, vähendades hoolduskulusid.
Termiline šoki stabiilsus: optimeeritud materjali valem vähendab termilise šoki purunemise riski ja kohaneb sagedase stardiplaadi protsessinõuetega.
Mitmekesised disainilahendused: eri tüüpi ja spetsifikatsioonide pihustid vastavad erinevatele protsessinõuetele ja neil on lai valik rakenduse stsenaariume.

Kõrgtemperatuuri tööstuse põhikomponendina integreerib tulekindlad otsikad mitu funktsiooni, näiteks kõrge temperatuurikindlus, korrosioonikindlus ja voolu juhtimine. See on hädavajalik "kulissidetagune kangelane" raua- ja terasest metallurgias, mittepüree metalli sulatamises ja muudes tööstusharudes.