Qual è il materiale refrattario della mestolo?

I materiali refrattari della mestolo sono materiali chiave utilizzati nel processo di fabbricazione di acciaio per proteggere il rivestimento del mestolo e resistere all'erosione di acciaio e scorie fuso ad alta temperatura. Poiché il contenitore principale per tenere e trasportare acciaio fuso (dal convertitore / forno elettrico alla fusione continua Tundish), i materiali refrattari del mestolo devono rimanere stabili in condizioni termodinamiche e chimiche estreme, adattandosi a frequenti impatto in acciaio fuso, variazioni di temperatura e reazioni violenti all'interfaccia SLAG. Di seguito sono riportati i componenti chiave, i requisiti delle prestazioni e le sfide tecniche dei materiali refrattari della mestolo:

Quali sono i materiali refrattari della mestolo?

I materiali refrattari della mestolo sono principalmente composti da fodera e prodotti funzionali refrattari della mestolo. I suoi materiali refrattari interni devono resistere a condizioni estreme come perforazione, erosione chimica e shock termico di acciaio fuso ad alta temperatura.

Il rivestimento del mestolo è generalmente diviso nelle seguenti parti in base a diverse aree a contatto con acciaio fuso e requisiti funzionali:

Strato permanente (strato di sicurezza):

Materiale: mattoni isolanti leggeri o castabili a bassa conducibilità termica (come argilla).

Funzione: isolamento termico, riducendo la temperatura del guscio del mestolo e riducendo la perdita di calore.

Strato di lavoro (contatto diretto con acciaio fuso e scorie):

Area della linea scolastica:

Materiale: mattoni in mattoni in carbonio (MGO-C, contenente 10% ~ 20% di grafite).

Caratteristiche: elevata resistenza all'erosione delle scorie (in particolare contro le scorie alcaline), la grafite fornisce resistenza e lubrificienza a shock termico.

Area murale:

Materiale: mattoni in carbonio in alluminio magnesio (al₂o₃-mgo-c) o in alluminio elevato (Al₂o₃ ≥80%).
Caratteristiche: bilancia la resistenza all'erosione e ai costi in acciaio fuso, adatto per le aree di linea non slag.

Area inferiore:

Materiale: elevato mattone in alluminio o corindum castable (al₂o₃≥90%).
Caratteristiche: elevata resistenza meccanica, resistenza alla pressione statica in acciaio fuso e usura dell'impatto.

Componenti funzionali:

Cancello scorrevole refrattario:

Materiale: composito di carbonio di zirconio in alluminio (al₂o₃-zro₂-c) o carbonio di magnesio (MGO-C).

Funzione: controllare accuratamente il flusso di acciaio fuso e deve resistere all'erosione ad alta temperatura e all'ammortizzatore termico.


Pluging spina:

Materiale: corindum-spinel (al₂o₃-mgal₂o₄) o magnesio (MgO).

Funzione: mescolare l'acciaio fuso soffiando argon / azoto, temperatura e composizione uniforme, elevata permeabilità e anti-permeabilità.


Bene blocco:

Materiale: in alluminio alto o carbonio di magnesio.

Funzione: correggere il cancello e resistere all'impatto meccanico del flusso di acciaio fuso.

Requisiti di prestazione dei materiali refrattari del mestolo

• Resistenza all'erosione delle scorie: l'area della linea delle scorie del mestolo deve resistere all'erosione chimica delle scorie ad alta base (Cao / SiO₂> 2).
• Resistenza a shock termico: la temperatura oscilla notevolmente durante il turnover del mestolo (come il raffreddamento di un mestolo vuoto da 1600 ° C a temperatura ambiente) e il materiale deve evitare le crepe.
• Alta temperatura di resistenza: resistere alla pressione statica dell'acciaio fuso (come la pressione inferiore di un mestolo da 200 tonnellate raggiunge ~ 0,3 milioni) e shock meccanico.
• Basso inquinamento: evitare impurità nei materiali refrattari (come SIO₂) dal reagire con l'acciaio fuso e influenzare la purezza dell'acciaio.

Evoluzione e sfide della tecnologia dei materiali

Ottimizzazione dei mattoni di carbonio di magnesia

I mattoni tradizionali in carbonio di magnesia: si basa sulla grafite per migliorare la resistenza agli shock termici, ma la grafite è facilmente ossidata (devono essere aggiunti antiossidanti come Al e Si).

Tensione a bassa carbonizzazione: sviluppare mattoni di carbonio a bassa carbonio di magnesia (contenuto di grafite <8%), sostituire parte della grafite con nanocarbonio (come il nero di carbonio) o una struttura di carbonio generata in situ (come la carbonizzazione della resina) per ridurre il rischio di ossidazione.

Protezione ambientale e senza cromo

Problema di inquinamento del cromo: i tradizionali mattoni di magnesia-cromo (MgO-CR₂O₃) sono limitati a causa della cancerogenicità di CR⁶⁺.

Soluzione alternativa: utilizzare materiali di spinello (MGAL₂O₄) o magnesio-calcio (MgO-CAO), che sono sia resistenti alle scorie che rispettose dell'ambiente.

Estensione dell'applicazione castabile

Tecnologia di fusione integrale: utilizzare la magnesia di allumina o i castarabili di spinello per sostituire la tradizionale muratura, ridurre l'erosione articolare ed estendere la durata di servizio.

Castabili autolivellanti: la costruzione senza vibrazioni si ottiene attraverso l'ottimizzazione delle dimensioni delle particelle, riducendo i costi del lavoro.

Modalità di guasto tipiche dei materiali refrattari a mestoli

Erosione della linea di scorie: la penetrazione delle scorie provoca la formazione di fasi a basso punto di fusione (come il sistema Cao-Mgo-Sio₂) sulla superficie dei mattoni di magnesia-carbonio e la struttura si stacca.

Spalling di stress termico: frequenti variazioni di temperatura causano l'espansione di microcrack all'interno del materiale e infine lo spargimento a strati.

Blocco di mattoni d'aria: le inclusioni in acciaio fuso (come Al₂o₃) vengono depositate nei fori dell'aria, che colpiscono l'effetto di soffiaggio dell'argon.

Applicazione di materiali refrattari della mestolo:

Clean Acciaio Fascitura: utilizzare mattoni di aria corindum ad alta purezza (Al₂o₃> 99%) per ridurre l'introduzione delle impurità.

Design di lunga durata: ottimizzare i costi e la vita attraverso la struttura a gradiente (come mattoni di carbonio di magnesio nell'area della linea delle scorie e castabili in alluminio-magnesio per la parete della mestolo).

Monitoraggio intelligente: utilizzare Imagers termici a infrarossi o la tecnologia di emissione acustica per monitorare lo stato di erosione del rivestimento del mestolo in tempo reale.

I materiali refrattari della mestolo sono i consumatori di base nel processo di produzione di acciaio e le loro prestazioni influiscono direttamente sulla qualità dell'acciaio fuso, nella sicurezza della produzione e nei costi. Rispetto ai materiali refrattari tundish, i materiali a mestole devono resistere a un tempo di permanenza in acciaio fuso più lungo, reazioni più complesse di scorie e carichi meccanici più elevati. Le direzioni di sviluppo future includono materiali a basso contenuto di carbonio e ecologico, progettazione di lunga durata e tecnologia di manutenzione intelligente. Ad esempio, l'applicazione di materiali di magnesio-calcio e castabili privi di carbonio non solo può migliorare la resistenza delle scorie, ma anche soddisfare i requisiti della produzione verde.