Apa itu nosel refraktori?

Nama nozzle refraktori berasal dari fungsinya - kata "nozzle" dengan jelas menggambarkan perannya sebagai saluran lelehan, sementara "refraktori" menyoroti daya tahannya di lingkungan suhu tinggi. Menurut penggunaan spesifiknya, nozel refraktori dapat dibagi menjadi banyak jenis, seperti nozel atas, nozel yang lebih rendah, nozel kolektor, nozel entri terendam (SEN), dll. Setiap jenis memiliki perbedaan dalam struktur dan bahan untuk memenuhi persyaratan proses yang berbeda.

Apa itu nosel refraktori?

Nozzle refraktori adalah produk bahan refraktori yang digunakan untuk logam cair suhu tinggi (seperti baja cair, besi cair) atau kontrol aliran leleh non-logam, biasanya dipasang di outlet atau sistem nosel geser peralatan metalurgi (seperti sendok, konverter, tundish).

Ini memastikan stabilitas dan keamanan proses peleburan dan pengecoran dengan secara akurat mengendalikan laju aliran, laju aliran dan arah aliran leleh. Nozel refraktori tidak hanya perlu menahan suhu tinggi yang ekstrem (biasanya lebih dari 1500 ° C), tetapi juga harus menahan erosi kimia, penggosok mekanis, dan kerusakan kejut termal dari leleh dan slag.

Komposisi dan bahan nozel refraktori

Kinerja nozel refraktori tergantung langsung pada pemilihan material dan desain struktural mereka. Berikut ini adalah komponen utamanya dan karakteristik material:

1. Bahan utama

Aluminium Carbon (Al₂o₃-C): Alumina dengan kemurnian tinggi (Al₂O₃) digunakan sebagai komponen utama, dan bahan karbon (seperti grafit) ditambahkan untuk meningkatkan ketahanan guncangan termal dan resistansi erosi. Nozel karbon aluminium banyak digunakan dalam sendok dan tundish, dan cocok untuk melemparkan baja karbon biasa.
Aluminium zirkonium karbon (al₂o₃-zro₂-c): Zirkonium oksida (ZRO₂) ditambahkan ke karbon aluminium untuk meningkatkan resistensi terhadap erosi suhu tinggi dan guncangan termal, dan cocok untuk baja mangan tinggi atau nilai baja khusus lainnya.
High-Alumina: Dengan baukit alumina tinggi sebagai bahan baku utama, cocok untuk acara-acara yang berkaitan rendah atau pengecoran baja karbon biasa, dan memiliki biaya rendah.
Magnesium-karbon (MGO-C): dengan magnesium oksida (MGO) sebagai matriks, bahan karbon ditambahkan, cocok untuk lingkungan slag alkalinitas tinggi atau nilai baja khusus.
Kuarsa yang menyatu: Digunakan untuk melemparkan beberapa paduan baja rendah karbon atau non-ferrous, ia memiliki ketahanan guncangan termal yang baik, tetapi ketahanan erosi yang lemah.
Bahan Komposit: Seperti nozel komposit dengan inti zirkonium oksida dan lapisan luar aluminium tinggi, menggabungkan keunggulan bahan yang berbeda untuk mengoptimalkan kinerja.

2. Desain Struktural

Nozel refraktoribiasanya silindris atau kerucut, dengan saluran aliran yang tepat di dalam (apertur umumnya 10-100 mm) untuk mengontrol laju aliran leleh. Beberapa nozel (seperti nozel perendaman) dirancang dengan bentuk khusus, seperti lubang samping atau outlet elips, untuk mengoptimalkan distribusi medan aliran baja cair dalam kristalisasi. Lapisan luar dapat ditutupi dengan selongsong logam (seperti lengan besi) untuk meningkatkan kekuatan mekanik dan mencegah retak goncangan termal.

3. Aditif fungsional

Untuk meningkatkan kinerja, aditif berikut sering ditambahkan ke nozel refraktori:

Antioksidan: seperti bubuk silikon (SI) dan aluminium (AL), untuk mencegah bahan karbon mengoksidasi pada suhu tinggi.

Penstabil: seperti oksida seperti kalsium (CAO) dan magnesium (MGO), untuk meningkatkan ketahanan guncangan termal dan resistensi erosi.

Binders: seperti resin dan aspal, untuk meningkatkan kekuatan cetakan dan stabilitas suhu tinggi.

Fungsi nozel refraktori

Nozel refraktori melakukan beberapa fungsi utama dalam proses metalurgi suhu tinggi:

1. Kontrol aliran

Nozel refraktori secara tepat mengontrol laju aliran dan aliran lelehan melalui ukuran dan bentuk saluran aliran internal mereka. Misalnya, dalam proses pengecoran kontinu, nozzle terendam bekerja sama dengan sistem nosel geser untuk menyesuaikan kecepatan di mana baja cair memasuki kristalisasi untuk menghindari cacat yang disebabkan oleh terlalu cepat atau terlalu lambat.

2. Lindungi lelehan

Nozzle terendam masuk jauh ke dalam kristalisasi untuk mencegah baja cair terpapar ke udara, mengurangi oksidasi dan pembentukan inklusi, dan meningkatkan kualitas billet. Selain itu, desain halus dinding bagian dalam nozzle dapat mengurangi turbulensi dalam aliran leleh dan mengurangi risiko inklusi terak.

3. Suhu tinggi dan resistensi erosi

Itunosel refraktoriperlu menahan dampak baja cair atau terak pada 1500-1700 ° C. Refraktorisitas tinggi dan ketahanan erosi material memastikan bahwa ia tetap stabil selama beberapa coran dan memperpanjang masa pakai layanannya.

4. Stabilitas guncangan termal

Ketika sendok diganti atau casting dimulai dan dihentikan, nozzle akan mengalami perubahan suhu yang tajam. Nozel refraktori berkualitas tinggi mengurangi risiko retak goncangan termal dengan mengoptimalkan formulasi material dan desain struktural.

5. Mencegah penyumbatan

Untuk baja aluminium tinggi atau baja yang mengandung kalsium, inklusi alumina dapat dihasilkan dalam baja cair, menyebabkan penyumbatan nosel. Nozel refraktori sering menggunakan bahan anti-adhesi (seperti bahan komposit yang mengandung CAO) untuk mencegah penyumbatan dengan menghasilkan zat titik melelting rendah (seperti CAO · al₂o₃).

Bidang aplikasi nozel refraktori

Nozel refraktori banyak digunakan di bidang berikut:

1. Metalurgi besi dan baja

Ladle: Nozel atas dan bawah digunakan di bagian bawah sendok, dan bekerja sama dengan sistem nosel geser untuk mengontrol aliran baja cair ke tundish.
Tundish: Nozzle pengumpul dan nosel yang direndam digunakan untuk mentransfer baja cair dari tundish ke kristalisasi untuk mengoptimalkan proses pengecoran kontinu.
Konverter dan Tungku Listrik: Nozel refraktori digunakan untuk outlet baja untuk menahan erosi besi cair suhu tinggi dan terak.

2. Peleburan logam non-ferrous

Dalam peleburan logam non-ferrous seperti aluminium, tembaga, dan magnesium, nozel refraktori digunakan untuk transmisi dan casting leleh, seperti nozel panduan dalam casting paduan aluminium.

3. Industri Kaca dan Keramik

Nozel refraktori digunakan untuk kontrol aliran kaca suhu tinggi atau leleh keramik, dan harus memiliki ketahanan korosi yang sangat tinggi dan stabilitas dimensi.

4. Industri suhu tinggi lainnya

Seperti insinerator sampah, reaktor suhu tinggi kimia, dll., Nozel refraktori digunakan untuk mengontrol pelepasan atau transmisi cairan suhu tinggi.

Proses produksi nozel refraktori

Produksi nozel refraktori melibatkan banyak proses kompleks untuk memastikan bahwa kinerja mereka memenuhi standar industri:

1. Pemilihan dan bahan bahan baku
Pilih alumina dengan kemurnian tinggi, zirkonium oksida, grafit dan bahan baku lainnya, dan secara ketat mengontrol kandungan pengotor. Tambahkan antioksidan, pengikat, dll. Menurut rasio formula dan aduk rata.

2. Molding
Penggunaan penekan isostatik atau teknologi cetakan bertekanan tinggi untuk memastikan bahwa struktur nozzle padat dan saluran aliran tepat. Beberapa nozel (seperti nozel perendaman) perlu dibentuk menjadi bentuk kompleks dengan cetakan presisi.

3. Sintering
Sintering pada suhu tinggi (1400-1800 ° C) dalam atmosfer bebas oksigen atau pelindung (seperti nitrogen) meningkatkan kekuatan material dan ketahanan guncangan termal. Beberapa produk menggunakan sintering sekunder atau perlakuan panas untuk lebih mengoptimalkan kinerja.

4. Perawatan Permukaan
Memoles saluran aliran atau menerapkan lapisan anti-adhesi (seperti lapisan Zro₂) untuk meningkatkan resistensi korosi dan fluiditas. Lapisan luar dapat ditutupi dengan lengan logam atau perlakuan anti-oksidasi.

5. Inspeksi Kualitas
Porositas, retak, dan akurasi dimensi nozzle diperiksa dengan metode pengujian non-destruktif seperti sinar-X dan ultrasound. Kinerja refraktori dan resistensi erosi diverifikasi oleh tes simulasi laboratorium.

Keuntungan dari nozel refraktori

Aplikasi luas nozel refraktori dalam industri suhu tinggi berasal dari keunggulan berikut:

Daya tahan tinggi: Bahan dan proses berkualitas tinggi memastikan bahwa nozel dapat digunakan untuk waktu yang lama di lingkungan yang ekstrem, dan kehidupan tunggal dapat mencapai beberapa jam hingga beberapa hari.
Kontrol yang tepat: Keakuratan desain saluran aliran memastikan stabilitas aliran leleh dan meningkatkan kualitas produk.
Resistensi erosi: Ini memiliki resistensi yang kuat terhadap erosi kimia dan erosi mekanik baja dan terak cair, mengurangi biaya perawatan.
Stabilitas kejut termal: Formula material yang dioptimalkan mengurangi risiko keretakan kejut termal dan beradaptasi dengan persyaratan proses start-stop yang sering.
Desain yang Diversifikasi: Nozel dari berbagai jenis dan spesifikasi memenuhi berbagai persyaratan proses dan memiliki berbagai skenario aplikasi.

Sebagai komponen inti dari industri suhu tinggi, nozzle refraktori mengintegrasikan beberapa fungsi seperti resistensi suhu tinggi, resistensi korosi dan kontrol aliran. Ini adalah "pahlawan di belakang layar" yang sangat diperlukan dalam metalurgi besi dan baja, peleburan logam non-ferrous dan industri lainnya.