Qu'est-ce que le matériau réfractaire à ladle?

Les matériaux réfractaires à la louche sont des matériaux clés utilisés dans le processus d'acier pour protéger la doublure de la louche et résister à l'érosion de l'acier et de scories fondus à haute température. En tant que récipient principal pour la maintenance et le transport de l'acier fondu (du convertisseur / le four électrique à la coulée continue en tundish), les matériaux réfractaires de la louche doivent rester stables dans des conditions thermodynamiques et chimiques extrêmes, tout en s'adaptant à un impact fréquente en acier fondu, aux changements de température et aux réactions violentes à l'interface slevel. Voici les composants clés, les exigences de performance et les défis techniques des matériaux réfractaires de ladle:

Que sont les matériaux réfractaires de ladle?

Les matériaux réfractaires à la louche sont principalement composés de doublure de ladle et de produits fonctionnels réfractaires à la louche. Ses matériaux réfractaires internes doivent résister à des conditions extrêmes telles que le parc, l'érosion chimique et le choc thermique de l'acier fondu à haute température.

La doublure de la louche est généralement divisée en parties suivantes en fonction des différentes zones en contact avec l'acier fondu et les exigences fonctionnelles:

Couche permanente (couche de sécurité):

Matériel: Briques d'isolation légère ou castables à faible conductivité thermique (comme l'argile).

Fonction: Isolation thermique, réduisant la température de la coquille de la louche et réduisant la perte de chaleur.

Couche de travail (contact direct avec l'acier fondu et le laitier):

Zone de la ligne de laitier:

Matériel: Brique de carbone de magnésie (MGO-C, contenant 10% ~ 20% de graphite).

Caractéristiques: haute résistance à l'érosion des scories (en particulier contre les scories alcalines), le graphite fournit une résistance et une lubricité thermiques.

Zone murale:

Matériel: Brique en carbone de magnésium en aluminium (al₂o₃-mgo-c) ou en aluminium élevé castable (al₂o₃ ≥ 80%).
Caractéristiques: Équilibre la résistance à l'érosion et au coût de l'acier fondu, adapté aux zones de lignes non de la glisser.

Zone inférieure:

Matériel: brique en aluminium élevé ou corundum coulable (al₂o₃ ≥ 90%).
Caractéristiques: Force mécanique élevée, résistance à la pression statique en acier fondu et usure d'impact.

Composants fonctionnels:

Porte de glissement réfractaire:

MATÉRIEL: Composite en carbone en zirconium en aluminium (al₂o₃-zro₂-c) ou en carbone de magnésium (MGO-C).

Fonction: Contrôlez avec précision l'écoulement de l'acier fondu et doit résister à l'érosion à haute température et à un choc thermique.

Purge de purge:

Matériel: Corundum-Spinel (al₂o₃-mgal₂o₄) ou magnésium (MGO).

Fonction: Remuer l'acier fondu en soufflant de l'argon / azote, une température et une composition uniformes, une perméabilité élevée et une anti-perméabilité sont nécessaires.

Bloc de puits:

Matériel: carbone élevé en aluminium ou en magnésium.

Fonction: fixer la porte et résister à l'impact mécanique de l'écoulement en acier fondu.

Exigences de performance des matériaux réfractaires de ladle

• Résistance à l'érosion du laitier: La zone de la ligne du laitier de la louche doit résister à l'érosion chimique des laitiers à haute bassicité (Cao / Sio₂> 2).
• Résistance aux chocs thermiques: La température fluctue considérablement pendant le renouvellement de la louche (comme le refroidissement d'une louche vide de 1600 ° C à la température ambiante), et le matériau doit éviter la fissuration.
• Résistance à haute température: résister à la pression statique de l'acier fondu (comme la pression inférieure d'une louche de 200 tonnes atteint ~ 0,3 MPa) et un choc mécanique.
• Faible pollution: éviter les impuretés dans les matériaux réfractaires (comme le Sio₂) de réagir avec l'acier fondu et d'affecter la pureté de l'acier.

Évolution et défis de la technologie matérielle

Optimisation des briques de carbone de magnésie

Briques de carbone de magnésie traditionnelles: compter sur le graphite pour améliorer la résistance aux chocs thermiques, mais le graphite est facilement oxydé (les antioxydants tels que Al et Si doivent être ajoutés).

Tendance à faible carbonisation: développer des briques de carbone de magnésie à faible teneur en carbone (teneur en graphite <8%), remplacer une partie du graphite par du nanocarbone (comme le noir de carbone) ou une structure de carbone générée in situ (comme la carbonisation de la résine) pour réduire le risque d'oxydation.

Protection de l'environnement et sans chrome

Problème de pollution du chrome: les briques traditionnelles de magnésie-chrome (MgO-Cr₂o₃) sont limitées en raison de la cancérogénicité de Cr⁶⁺.

Solution alternative: utilisez des matériaux Spinel (MGAL₂O₄) ou magnésium-calcium (MGO-CAO), qui sont à la fois résistants aux scories et respectueuses de l'environnement.

Extension de l'application couvable

Technologie de coulée intégrale: utilisez l'alumine-magnésie ou les castables spinelles pour remplacer la maçonnerie traditionnelle, réduire l'érosion articulaire et prolonger la durée de vie.

Castables auto-nivelants: La construction sans vibration est obtenue grâce à l'optimisation de la taille des particules, réduisant les coûts de main-d'œuvre.

Modes de défaillance typiques des matériaux réfractaires de la louche

Érosion de la ligne du laitier: La pénétration du laitier provoque la formation de phases à faible point de fusion (telles que le système Cao-Mgo-Sio₂) à la surface des briques de magnésie-carbone, et la structure se déroge.

Écaillage de la contrainte thermique: les changements de température fréquents provoquent l'expansion des microfissures à l'intérieur du matériau, et éventuellement la perte en couches.

Blocage des briques d'air: les inclusions en acier fondu (comme l'al₂o₃) sont déposées dans les trous d'air, affectant l'effet de soufflage de l'argon.

Application de matériaux réfractaires à ladle:

Fonctionnement en acier propre: Utilisez des briques d'air de Corundum de haute pureté (al₂o₃> 99%) pour réduire l'introduction d'impuretés.

Conception à longue durée de vie: optimiser le coût et la durée de vie grâce à la structure du gradient (telles que les briques de carbone de magnésium dans la zone du laitier et les moulages en aluminium-magnésium pour le mur de la louche).

Surveillance intelligente: utilisez des imageurs thermiques infrarouges ou une technologie d'émission acoustique pour surveiller le statut d'érosion de la doublure de la louche en temps réel.

Les matériaux réfractaires à la louche sont les principaux consommables du processus d'acier, et leurs performances affectent directement la qualité de l'acier fondu, la sécurité et le coût de la production. Par rapport aux matériaux réfractaires en tundish, les matériaux de la louche doivent résister à un temps de séjour en acier fondu plus long, à des réactions plus complexes en acier de scories et à des charges mécaniques plus élevées. Les orientations futures de développement comprennent des matériaux à faible teneur en carbone et respectueux de l'environnement, une conception à longue durée de vie et une technologie de maintenance intelligente. Par exemple, l'application de matériaux de magnésium-calcium et de castables sans carbone peut non seulement améliorer la résistance aux scories, mais également répondre aux exigences de la fabrication verte.