חומרי עקשן מצקת הם חומרי מפתח המשמשים בתהליך ייצור הפלדה כדי להגן על רירית המצקת ועומדים בשחיקה של פלדה וסליג מותכים בטמפרטורה גבוהה. כמכולה העיקרית להחזקה והובלת פלדה מותכת (מממיר / תנור חשמלי ועד יציקה רציפה טונדיש), החומרים העקשן של המצקת צריכים להישאר יציבים בתנאים תרמודינמיים וכימיים קיצוניים, תוך הסתגלות להשפעה תכופה של פלדה מותכת, שינויי טמפרטורה ותגובות אלימות בממשק Slag-Stele. להלן רכיבי המפתח, דרישות הביצועים והאתגרים הטכניים של חומרים עקשן מצקת:
מהם חומרים עקשן מצקת?
חומרי עקשן מצקת מורכבים בעיקר מציון מצקת ומוצרים פונקציונליים עקשן מצקת. חומרי העקשן הפנימיים שלה צריכים לעמוד בתנאים קיצוניים כמו סריקה, שחיקה כימית והלם תרמי של פלדה מותכת בטמפרטורה גבוהה.
בטנה מצקת מחולקת בדרך כלל לחלקים הבאים בהתאם לאזורים שונים במגע עם דרישות פלדה מותכת ודרישות פונקציונליות:
שכבה קבועה (שכבת בטיחות):
חומר: לבני בידוד קלות או מוליכות תרמית נמוכה (כגון חימר).
פונקציה: בידוד תרמי, הפחתת הטמפרטורה של מעטפת המצקת והפחתת אובדן החום.
שכבת עבודה (מגע ישיר עם פלדה מותכת וסיגים):
אזור קו סיגים:
חומר: לבני פחמן של מגנזיה (MGO-C, המכיל 10% ~ 20% גרפיט).
מאפיינים: עמידות גבוהה לשחיקת סיגים (במיוחד כנגד סיגים אלקליין), גרפיט מספק עמידות לזעזוע תרמי ושימון.
אזור קיר:
חומר: לבני פחמן מגנזיום אלומיניום (al₂o₃-mgo-c) או אלומיניום גבוה הניתן להטלה (al₂o₃ ≥80%).
מאפיינים: מאזן בין התנגדות לשחיקת פלדה מותכת ועלות, המתאימים לאזורי קו שאינם שמורים.
אזור התחתון:
חומר: לבנים אלומיניום גבוה או Corundum הניתנים לניתוק (Al₂O₃≥90%).
מאפיינים: חוזק מכני גבוה, עמידות בפני לחץ סטטי מפלדה מותכת ובלאי השפעה.
רכיבים פונקציונליים:
שער הזזה עקשן:
חומר: אלומיניום זירקוניום פחמן מורכב (Al₂O₃-Zro₂-C) או פחמן מגנזיום (MGO-C).
פונקציה: שליטה במדויק על זרימת הפלדה המותכת, וצריכה להתנגד לשחיקה בטמפרטורה גבוהה והלם תרמי.
תקע טיהור:
חומר: corundum-spinel (al₂o₃-mgal₂o₄) או מגנזיום (mgo).
פונקציה: מערבבים את הפלדה המותכת על ידי נושבת ארגון / חנקן, טמפרטורה אחידה והרכב, חדירות גבוהה ואנטי-חדירות.
ובכן בלוק:
חומר: אלומיניום גבוה או פחמן מגנזיום.
פונקציה: תקן את השער ועמד בהשפעה המכנית של זרימת פלדה מותכת.
דרישות ביצועים של חומרים עקשן מצקת
- עמידות לשחיקת סיגים: אזור קו הסיגים של המצקת צריך להתנגד לשחיקה כימית של סיגים בעלי בסיס גבוה (Cao / sio₂> 2).
- עמידות בפני זעזוע תרמי: הטמפרטורה משתנה מאוד במהלך מחזור המצקת (כמו קירור מצקת ריקה מ- 1600 מעלות צלזיוס לטמפרטורת החדר), והחומר צריך להימנע מפיצוח.
- חוזק טמפרטורה גבוהה: לעמוד בלחץ הסטטי של פלדה מותכת (כמו הלחץ התחתון של מצקת 200 טון מגיע ~ 0.3MPA) והלם מכני.
- זיהום נמוך: הימנע מזיהומים בחומרים עקשן (כמו SiO₂) מהגיב עם פלדה מותכת ומשפיעה על טוהר הפלדה.
אבולוציה ואתגרים של טכנולוגיה חומרית
אופטימיזציה של לבני פחמן מגנזיה
לבני פחמן מגנזיות מסורתיות: הסתמכו על גרפיט לשיפור עמידות בפני זעזועים תרמיים, אך גרפיט מתחמצן בקלות (יש להוסיף נוגדי חמצון כמו AL ו- SI).
מגמת פחמימות נמוכה: פיתוח לבני פחמן במגנזיה דלת פחמן (תוכן גרפיט <8%), החלף חלק מהגרפיט בננו-פחמן (כמו שחור פחמן) או מבנה פחמן שנוצר במקום (כמו פחמימות שרף) כדי להפחית את סיכון החמצון.
הגנה על הסביבה ונטול כרום
בעיית זיהום כרום: לבני מגנזיה-כרום מסורתיות (MGO-CR₂O₃) מוגבלות בגלל המסרטנים של CR⁶⁺.
פיתרון אלטרנטיבי: השתמש בחומרים ספינל (Mgal₂o₄) או במגנזיום-סידוריום (MGO-CAO), שהם עמידים גם בסיגים וידידותיים לסביבה.

הרחבת היישום הניתן לצילום
טכנולוגיית יציקה אינטגרלית: השתמש באלומינה-מגנזיה או בספינל יצוק כדי להחליף עבודות לבנים מסורתיות, להפחית שחיקה משותפת ולהרחיב את חיי השירות.
גלישת עצמית של מפלס עצמי: בנייה נטולת רטט מושגת באמצעות אופטימיזציה של גודל החלקיקים, ומפחיתה את עלויות העבודה.
מצבי כישלון אופייניים של חומרים עקשן מצקת
שחיקת קו סיגים: חדירת סיגים גורמת להיווצרות שלבי נקודה להפיכה נמוכה (כמו מערכת Cao-Mgo-Sio₂) על פני לבני מגנזיה-פחמן, והמבנה מתקלף.
מתנפנף מתח תרמי: שינויים בתדירות טמפרטורה גורמים להתרחבות של מיקרו -סרקים בתוך החומר, ובסופו של דבר השפיכה בשכבות.
חסימת לבני אוויר: תכלילים בפלדה מותכת (כגון Al₂O₃) מופקדים בחורי האוויר, ומשפיעים על אפקט הארגון לפוצץ.
יישום חומרים עקשן מצקת:
התכת פלדה נקייה: השתמשו לבני אוויר קורונדום טוהרים (Al₂O₃> 99%) כדי להפחית את הכנסת הזיהומים.
עיצוב ארוך חיים: מיטוב על העלות והחיים באמצעות מבנה שיפוע (כמו לבני פחמן מגנזיום באזור קו הסיגים ואלומיניום-מגניום יצוק לקיר המצקת).
ניטור אינטליגנטי: השתמש בתמונות תרמיות אינפרא אדום או בטכנולוגיית פליטה אקוסטית כדי לפקח על מצב השחיקה של רירית המצקת בזמן אמת.
חומרי עקשן מצקת הם מתכלים הליבה בתהליך ייצור הפלדה, וביצועיהם משפיעים ישירות על איכות הפלדה המותכת, בטיחות הייצור והעלות. בהשוואה לחומרים עקשן עקשן, חומרי מצקת צריכים לעמוד בזמן מגורים מפלדה מותך ארוך יותר, תגובות מפלדת סיגים מורכבות יותר ועומסים מכניים גבוהים יותר. כיווני פיתוח עתידיים כוללים חומרים בעלי פחמן נמוך וידידותי לסביבה, תכנון ארוך חיים וטכנולוגיית תחזוקה חכמה. לדוגמה, יישום של חומרי מגנזיום-סידוריום ומוצרי פחמן נטולי פחמן לא יכול רק לשפר את עמידות הסיגים אלא גם לעמוד בדרישות הייצור הירוק.