Qu'est-ce qu'une buse réfractaire?

Le nom de la buse réfractaire vient de sa fonction - le mot "buse" décrit de façon vivante son rôle de canal de fonte, tandis que "réfractaire" met en évidence sa durabilité dans des environnements à haute température. Selon son utilisation spécifique, les buses réfractaires peuvent être divisées en de nombreux types, telles que les buses supérieures, les buses plus basses, les buses de collecteur, les buses d'entrée submergées (SEN), etc. Chaque type a des différences de structure et de matériaux pour répondre à différentes exigences de processus.

Qu'est-ce qu'une buse réfractaire?

La buse réfractaire est un produit de matériau réfractaire utilisé pour le métal fondu à haute température (tel que l'acier fondu, le fer fondu) ou le contrôle du débit de fusion non métallique, généralement installé dans la sortie ou le système de buse coulissante d'équipement métallurgique (comme la louche, le convertisseur, le tundish).

Il assure la stabilité et la sécurité du processus de fusion et de coulée en contrôlant avec précision le débit, le débit et la direction d'écoulement de la fusion. Les buses réfractaires ont non seulement besoin de résister à des températures extrêmes élevées (généralement plus de 1500 ° C), mais doivent également résister à l'érosion chimique, à la disparition mécanique et aux dommages aux chocs thermiques provenant de la fusion et du scorie.

Composition et matériaux de buses réfractaires

Les performances des buses réfractaires dépendent directement de leur sélection de matériaux et de leur conception structurelle. Voici ses principaux composants et caractéristiques matérielles:

1. Matériaux principaux

Le carbone en aluminium (al₂o₃-c): l'alumine de haute pureté (al₂o₃) est utilisée comme composant principal, et les matériaux de carbone (tels que le graphite) sont ajoutés pour améliorer la résistance aux chocs thermiques et la résistance à l'érosion. Les buses de carbone en aluminium sont largement utilisées dans les couches et les tundises, et conviennent à la coulée de l'acier de carbone ordinaire.
Le carbone en zirconium en aluminium (al₂o₃-zro₂-c): l'oxyde de zirconium (zro₂) est ajouté au carbone en aluminium pour améliorer la résistance à l'érosion et aux chocs thermiques à haute température, et convient à un acier à manganèse élevé ou à d'autres niveaux spéciaux en acier.
High-alumine: avec une bauxite à haute alumine comme principale matière première, elle convient aux occasions à faible réadaptation ou à la coulée ordinaire en acier en carbone et a un faible coût.
Magnésium-carbone (MGO-C): avec l'oxyde de magnésium (MGO) comme matrice, des matériaux de carbone sont ajoutés, adaptés à un environnement de scories à haute alcalinité ou à des grades en acier spéciaux.
Quartz fusionné: utilisé pour couler des alliages en acier à faible teneur en carbone ou non ferreux, il a une bonne résistance aux chocs thermiques, mais une faible résistance à l'érosion.
Matériaux composites: tels que les buses composites avec le noyau d'oxyde de zirconium et la couche externe à haute aluminium, combinant les avantages de différents matériaux pour optimiser les performances.

2. Conception structurelle

Buses réfractairessont généralement cylindriques ou coniques, avec des canaux d'écoulement précis à l'intérieur (l'ouverture est généralement de 10 à 100 mm) pour contrôler le débit de fusion. Certaines buses (comme les buses d'immersion) sont conçues avec des formes spéciales, telles que les trous latéraux ou les prises elliptiques, pour optimiser la distribution du champ d'écoulement de l'acier fondu dans le cristalliseur. La couche externe peut être recouverte d'un manchon métallique (comme un manchon de fer) pour améliorer la résistance mécanique et empêcher la fissuration des chocs thermiques.

3. Additifs fonctionnels

Pour améliorer les performances, les additifs suivants sont souvent ajoutés aux buses réfractaires:

Antioxydants: comme le silicium (Si) et les poudres en aluminium (AL), pour empêcher les matériaux de carbone de s'oxyder à des températures élevées.

Stabilisateurs: tels que les oxydes tels que le calcium (CaO) et le magnésium (MGO), pour améliorer la résistance aux chocs thermiques et la résistance à l'érosion.

Bonnes: comme les résines et l'asphalte, pour améliorer la résistance au moulage et la stabilité à haute température.

Fonctions des buses réfractaires

Les buses réfractaires remplissent plusieurs fonctions clés dans les processus métallurgiques à haute température:

1. Contrôle du débit

Les buses réfractaires contrôlent précisément le débit et l'écoulement de la fusion à travers la taille et la forme de leurs canaux d'écoulement internes. Par exemple, dans le processus de coulée continue, la buse submergée coopère avec le système de buse coulissant pour ajuster la vitesse à laquelle l'acier fondu pénètre dans le cristalliseur pour éviter les défauts causés par trop rapidement ou trop lents.

2. Protéger la fusion

La buse submergée va profondément dans le cristalliseur pour éviter que l'acier en fusion d'être exposé à l'air, de réduire la formation d'oxydation et d'inclusion et d'améliorer la qualité de la billette. De plus, la conception lisse de la paroi intérieure de la buse peut réduire les turbulences dans le flux de fusion et réduire le risque d'inclusion du laitier.

3. Résistance à haute température et à l'érosion

Lebuse réfractaireDoit résister à l'impact de l'acier ou des laitiers en fusion à 1500-1700 ° C. La forte réfractarité et la résistance à l'érosion du matériau garantissent qu'elle reste stable pendant plusieurs pièces moulées et prolonge sa durée de vie.

4. Stabilité des chocs thermiques

Lorsque la louche est remplacée ou que la coulée est démarrée et arrêtée, la buse connaîtra un changement de température nette. Les buses réfractaires de haute qualité réduisent le risque de fissuration thermique en optimisant la formulation des matériaux et la conception structurelle.

5. Empêcher le colmatage

Pour l'acier à haute teneur en aluminium ou en acier contenant du calcium, des inclusions d'alumine peuvent être générées dans l'acier fondu, provoquant un obstacle de buse. Les buses réfractaires utilisent souvent des matériaux anti-adhérentes (tels que les matériaux composites contenant du CAO) pour empêcher le colmatage en générant des substances à points à faible tentative (comme Cao · al₂o₃).

Champs d'application des buses réfractaires

Les buses réfractaires sont largement utilisées dans les champs suivants:

1. Métallurgie du fer et de l'acier

La louche: Les buses supérieures et inférieures sont utilisées au bas de la louche et coopèrent avec le système de buse coulissant pour contrôler l'écoulement de l'acier fondu vers le tundish.
Tundish: La buse de collecte et la buse immergée sont utilisées pour transférer l'acier fondu du tundish au cristalliseur pour optimiser le processus de coulée continue.
Convertisseur et four de four électrique: les buses réfractaires sont utilisées pour la sortie en acier pour résister à l'érosion du fer et du scoriel en fusion à haute température.

2. Fongeation en métal non ferreuse

Dans la fusion de métaux non ferreux tels que l'aluminium, le cuivre et le magnésium, des buses réfractaires sont utilisées pour la transmission et la coulée de fonte, tels que les buses de guidage dans la coulée en alliage d'aluminium.

3. Industrie du verre et de la céramique

Des buses réfractaires sont utilisées pour le contrôle de l'écoulement des fusions de verre ou de céramique à haute température, et doivent avoir une résistance à la corrosion extrêmement élevée et une stabilité dimensionnelle.

4. Autres industries à haute température

Comme les incinérateurs de déchets, les réacteurs chimiques à haute température, etc., des buses réfractaires sont utilisées pour contrôler la décharge ou la transmission de fluides à haute température.

Processus de production des buses réfractaires

La production de buses réfractaires implique de nombreux processus complexes pour garantir que leur performance répond aux normes industrielles:

1. Sélection et ingrédients des matières premières
Sélectionnez l'alumine de haute pureté, l'oxyde de zirconium, le graphite et d'autres matières premières et contrôler strictement le contenu des impuretés. Ajouter les antioxydants, les liants, etc. en fonction du rapport de formule et mélangez uniformément.

2. Moulage
Utilisez une technologie de pressage isostatique ou de moulage à haute pression pour vous assurer que la structure de la buse est dense et que le canal d'écoulement est précis. Certaines buses (comme les buses d'immersion) doivent être formées en formes complexes par des moules de précision.

3. Frittage
Le frittage à haute température (1400-1800 ° C) dans une atmosphère sans oxygène ou protectrice (comme l'azote) améliore la résistance du matériau et la résistance aux chocs thermiques. Certains produits utilisent un frittage secondaire ou un traitement thermique pour optimiser davantage les performances.

4. Traitement de surface
Pisonnez le canal d'écoulement ou appliquez une couche anti-adhérence (comme le revêtement zro₂) pour améliorer la résistance et la fluidité de la corrosion. La couche externe peut être recouverte d'un manchon métallique ou d'un traitement anti-oxydation.

5. Inspection de la qualité
La porosité, les fissures et la précision dimensionnelle de la buse sont vérifiées par des méthodes de test non destructeurs telles que les rayons X et l'échographie. Les performances réfractaires et la résistance à l'érosion sont vérifiées par des tests de simulation de laboratoire.

Avantages des buses réfractaires

La large application de buses réfractaires dans les industries à haute température découle de ses avantages suivants:

Durabilité élevée: les matériaux et les processus de haute qualité garantissent que les buses peuvent être utilisées pendant longtemps dans des environnements extrêmes, et la vie de seule vie peut atteindre plusieurs heures à plusieurs jours.
Contrôle précis: La précision de la conception du canal d'écoulement garantit la stabilité du flux de fusion et améliore la qualité du produit.
Résistance à l'érosion: Il a une forte résistance à l'érosion chimique et à l'érosion mécanique de l'acier fondu et des scories, réduisant les coûts d'entretien.
Stabilité des chocs thermiques: la formule de matériau optimisée réduit le risque de fissuration thermique et s'adapte aux exigences de processus de démarrage fréquent.
Conception diversifiée: les buses de différents types et spécifications répondent à diverses exigences de processus et ont un large éventail de scénarios d'application.

En tant que composant central de l'industrie à haute température, la buse réfractaire intègre plusieurs fonctions telles que la résistance à haute température, la résistance à la corrosion et le contrôle du débit. Il s'agit d'un «héros en coulisses» indispensable dans la métallurgie du fer et de l'acier, une fusion métallique non ferreuse et d'autres industries.