مواد نسوز ملاقه چیست؟

مواد نسوز ملاقه مواد کلیدی است که در فرآیند فولاد سازی برای محافظت از آستر ملاقه مورد استفاده قرار می گیرند و در برابر فرسایش فولاد و سرباره مذاب با دمای بالا مقاومت می کنند. به عنوان ظرف اصلی برای نگه داشتن و حمل و نقل فولاد مذاب (از مبدل / کوره برقی گرفته تا چاشنی مداوم) ، مواد نسوز این ملاقه تحت شرایط ترمودینامیکی و شیمیایی شدید ، ضمن تطبیق با ضربه مکرر فولاد مذاب ، تغییرات دما و واکنشهای خشونت آمیز در رابط استیل کشنده ، باید پایدار بمانند. در زیر مؤلفه های اصلی ، الزامات عملکرد و چالش های فنی مواد نسوز ملاقه ای است:

مواد مقاوم در برابر ملاقه چیست؟

مواد نسوز ملاقه عمدتاً از آستر ملاقه و محصولات عملکردی نسوز ملاقه تشکیل شده اند. مواد نسوز داخلی آن باید در برابر شرایط شدید مانند تمیز کردن ، فرسایش شیمیایی و شوک حرارتی فولاد مذاب با دمای بالا مقاومت کنند.

آستر ملاقه معمولاً با توجه به مناطق مختلف در تماس با فولاد مذاب و الزامات عملکردی به قسمت های زیر تقسیم می شود:

لایه دائمی (لایه ایمنی):

مواد: آجرهای عایق سبک یا کاستانهای هدایت حرارتی کم (مانند خاک رس).

عملکرد: عایق حرارتی ، کاهش دمای پوسته ملاقه و کاهش از بین رفتن گرما.

لایه کار (تماس مستقیم با فولاد مذاب و سرباره):

منطقه خط کشنده:

مواد: آجر کربن منیزیم (MGO-C ، حاوی 10 ٪ ~ 20 ٪ گرافیت).

ویژگی ها: مقاومت زیاد در برابر فرسایش سرباره (به ویژه در برابر سرباره قلیایی) ، گرافیت مقاومت در برابر شوک حرارتی و روانکاری را فراهم می کند.

منطقه دیوار:

مواد: آجر کربن منیزیم آلومینیوم (Al₂o₃-MGO-C) یا ریخته گری آلومینیومی بالا (Al₂o₃≥80 ٪).
ویژگی ها: مقاومت در برابر فرسایش و هزینه فولاد مذاب ، مناسب برای مناطق خط غیر SLAG.

منطقه پایین:

مواد: آجر آلومینیومی بالا یا کورندوم ریخته گری (al₂o₃≥90 ٪).
ویژگی ها: استحکام مکانیکی بالا ، مقاومت در برابر فشار استاتیک فولاد مذاب و سایش ضربه.

اجزای عملکردی:

دروازه کشویی نسوز:

مواد: کامپوزیت کربن زیرکونیوم آلومینیوم (Al₂o₃-Zro₂-C) یا کربن منیزیم (MGO-C).

عملکرد: جریان فولاد مذاب را به طور دقیق کنترل کنید و نیاز به مقاومت در برابر فرسایش درجه حرارت بالا و شوک حرارتی دارید.

پلاگین پاکسازی:

مواد: Corundum-spinel (al₂o₃-mgal₂o₄) یا منیزیم (MGO).

عملکرد: فولاد مذاب را با دمیدن آرگون / نیتروژن ، درجه حرارت و ترکیب یکنواخت ، نفوذپذیری بالا و ضد نفوذپذیری لازم است.

خوب بلوک:

مواد: آلومینیوم بالا یا کربن منیزیم.

عملکرد: دروازه را برطرف کرده و در برابر تأثیر مکانیکی جریان فولاد مذاب مقاومت کنید.

الزامات عملکرد مواد مقاوم در برابر ملاقه

• مقاومت در برابر فرسایش سرباره: ناحیه خط سرباره ملاقه برای مقاومت در برابر فرسایش شیمیایی سرباره با طعم بالا (CAO / sio₂> 2) باید مقاومت کند.
• مقاومت در برابر شوک حرارتی: درجه حرارت در طول گردش ملاقه بسیار نوسان می کند (مانند خنک کردن یک ملاقه خالی از 1600 درجه سانتیگراد تا دمای اتاق) و مواد برای جلوگیری از ترک خوردگی نیاز دارند.
• مقاومت در برابر دمای بالا: در برابر فشار استاتیک فولاد مذاب (مانند فشار پایین یک ملاقه 200 تنی به 0.3 مگاپیکست () و شوک مکانیکی مقاومت کنید.
• آلودگی کم: از واکنش در مواد نسوز (مانند SiO₂) از واکنش با فولاد مذاب و تأثیرگذاری بر خلوص فولاد خودداری کنید.

تکامل و چالش های فناوری مواد

بهینه سازی آجرهای کربن منیزیم

آجرهای کربن سنتی منیزیم: برای بهبود مقاومت در برابر شوک حرارتی به گرافیت تکیه می کنند ، اما گرافیت به راحتی اکسیده می شود (آنتی اکسیدان هایی مانند AL و SI نیاز به اضافه شدن دارند).

روند کربن سازی پایین: آجرهای کربن منیزیم کم کربن (محتوای گرافیت <8 ٪) را توسعه دهید ، بخشی از گرافیت را با نانوکربن (مانند کربن سیاه) یا ساختار کربن تولید شده در محل (مانند کربن سازی رزین) جایگزین کنید تا خطر اکسیداسیون را کاهش دهید.

حفاظت از محیط زیست و بدون کروم

مشکل آلودگی کروم: آجرهای سنتی منیزیم-کروم (MGO-CR₂O₃) به دلیل سرطان زایی CR⁶⁺ محدود می شوند.

راه حل جایگزین: از مواد Spinel (Mgal₂o₄) یا منیزیم کلسیم (MGO-CAO) استفاده کنید ، که هم مقاوم به سرباره و سازگار با محیط زیست هستند.

گسترش کاربردهای کاستنی

فناوری ریخته گری انتگرال: برای جایگزینی آجری سنتی ، کاهش فرسایش مشترک و گسترش عمر خدمات ، از آلومینا-مگسیا یا کاستل های اسپینل استفاده کنید.

Castables خود تراز: ساخت و ساز بدون ارتعاش از طریق بهینه سازی اندازه ذرات حاصل می شود و هزینه های نیروی کار را کاهش می دهد.

حالت های خرابی معمولی مواد نسوز ملاقه

فرسایش خط سرباره: نفوذ سرباره باعث تشکیل فازهای کم ذوب (مانند سیستم Cao-Mgo-Sio₂) بر روی سطح آجرهای منیزیم-کربن می شود و ساختار از بین می رود.

استرس حرارتی: تغییرات مکرر دما باعث گسترش ریزگردها در داخل مواد و در نهایت ریختن لایه بندی شده است.

انسداد آجرهای هوا: اجزاء موجود در فولاد مذاب (مانند Al₂o₃) در سوراخ های هوا قرار می گیرند و بر اثر دمیدن آرگون تأثیر می گذارد.

استفاده از مواد نسوز ملاقه:

ذوب فولادی تمیز: برای کاهش معرفی ناخالصی ها از آجرهای هوای Corundum Corundum (Al₂o₃> 99 ٪) استفاده کنید.

طراحی طولانی مدت: هزینه و زندگی را از طریق ساختار شیب بهینه سازی کنید (مانند آجرهای کربن منیزیم در منطقه سرباره و کاستانهای آلومینیومی ماگنده برای دیوار ملاقه).

نظارت هوشمند: از تصویرگرهای حرارتی مادون قرمز یا فناوری انتشار آکوستیک برای نظارت بر وضعیت فرسایش آستر ملاقه در زمان واقعی استفاده کنید.

مواد نسوز مودل مواد مصرفی اصلی در فرآیند ساخت فولاد هستند و عملکرد آنها به طور مستقیم بر کیفیت فولاد مذاب ، ایمنی تولید و هزینه تأثیر می گذارد. در مقایسه با مواد نسوز Tundish ، مواد ملاقه ای باید در برابر زمان اقامت طولانی تر از فولاد مذاب ، واکنشهای پیچیده تر از فولاد سرباره و بارهای مکانیکی بالاتر مقاومت کنند. مسیرهای توسعه آینده شامل مواد کم کربن و سازگار با محیط زیست ، طراحی طولانی مدت و فناوری نگهداری هوشمند است. به عنوان مثال ، استفاده از مواد منیزیم کلسیم و کاستانهای بدون کربن نه تنها می تواند مقاومت سرباره را بهبود بخشد بلکه نیازهای تولید سبز را نیز برآورده می کند.