ひしゃく耐火物とは何ですか？

ひしゃく耐火物は、鉄鋼製造プロセスで使用される重要な材料であり、ひしゃくの裏地を保護し、高温溶融鋼とスラグの侵食に耐えます。溶融鋼を保持および輸送するための主要な容器として（コンバーター /電気炉から連続鋳造タンディングまで）、ひしゃくの難治性材料は、極端な熱力学的および化学的条件下で安定したままでありながら、スラグスチールインターフェースでの頻繁な溶融鋼の衝撃、温度変化、暴力反応に適応する必要があります。以下は、ひしゃく耐火物の主要なコンポーネント、パフォーマンス要件、技術的課題です。

ひしゃく耐火物とは何ですか？

ひしゃく耐火材料は、主にひしゃくの裏地とひしゃく抵抗性の機能製品で構成されています。その内部難治性材料は、高温溶融鋼の洗掘、化学侵食、熱衝撃などの極端な条件に耐える必要があります。

ひしゃくの裏地は、通常、溶融鋼と機能的な要件と接触しているさまざまな領域に従って、次の部分に分割されます。

永久層（安全層）：

材料：軽量の断熱材レンガまたは低熱伝導性鋳造物（粘土など）。

機能：熱断熱、ひしゃくの殻の温度を下げ、熱損失を減らします。

作業層（溶融鋼およびスラグとの直接接触）：

スラグラインエリア：

材料：マグネシアカーボンレンガ（MGO-C、10％〜20％グラファイトを含む）。

特徴：スラグ侵食に対する高い耐性（特にアルカリスラグに対して）、グラファイトは熱衝撃耐性と潤滑性を提供します。

壁の領域：

材料：アルミニウムマグネシウムカーボンレンガ（Al₂O₃-MGO-C）または高アルミニウム鋳造可能（Alo₃≥80％）。
特徴：溶融鋼の侵食とコストに対する抵抗のバランス、非スラグラインエリアに適しています。

一番下の領域：

材料：高アルミニウムレンガまたはコランダム鋳造可能（al₂o₃≥90％）。
特徴：高機械強度、溶融鋼の静的圧力、衝撃摩耗に対する耐性。

機能コンポーネント：

耐火物のスライディングゲート：

材料：アルミニウムジルコニウム炭素複合材料（Alo₃-Zro₂-C）またはマグネシウム炭素（MGO-C）。

機能：溶融鋼の流れを正確に制御し、高温の侵食と熱ショックに抵抗する必要があります。

プラグのパージ：

材料：Corundum-Spinel（al₂o₃-mgal₂o₄）またはマグネシウム（MGO）。

機能：Argon /窒素、均一な温度と組成、高い透過性と抗透過性を吹くことで溶融鋼をかき混ぜます。

まあブロック：

材料：高アルミニウムまたはマグネシウム炭素。

機能：ゲートを修正し、溶融鋼の流れの機械的影響に耐えます。

ひしゃく耐火物のパフォーマンス要件

• スラグ侵食抵抗：ひしゃくのスラグライン領域は、高塩基性スラグの化学的侵食に抵抗する必要があります（Cao /Sio₂> 2）。
• 熱衝撃耐性：ひしゃくには温度が大きく変動し（1600°Cから室温まで空のひしゃくを冷却するなど）、材料は割れを避ける必要があります。
• 高温強度：溶融鋼の静圧（200トンのひしゃくの底圧が約0.3mpaに達する）と機械的ショックに耐えます。
• 低汚染：難治性材料（SIO₂など）の不純物は、溶融鋼との反応と鋼の純度に影響を及ぼさないようにします。

材料技術の進化と課題

マグネシアカーボンレンガの最適化

従来のマグネシアカーボンレンガ：熱衝撃耐性を改善するためにグラファイトに依存していますが、グラファイトは簡単に酸化されます（ALやSIなどの抗酸化剤を追加する必要があります）。

低炭化の傾向：低炭素マグネシア炭素レンガ（グラファイト含有量<8％）を開発し、グラファイトの一部をナノカーボン（炭素黒など）または酸化リスクを減らすためにナノカーボン（炭素黒など）またはin-situ生成炭素構造（樹脂炭化など）に置き換えます。

環境保護とクロムフリー

クロム汚染問題：Cr.の発がん性のため、伝統的なマグネシアクロームレンガ（MGO-CR₂O₃）は制限されています。

代替ソリューション：スピネル（mgal₂o₄）またはマグネシウムカルシウム（MGO-CAO）材料を使用します。

鋳造可能なアプリケーションの拡張

積分鋳造技術：アルミナマグネシアまたはスピネルキャステブルを使用して、従来のレンガ造りを交換し、関節の侵食を減らし、サービスの寿命を延ばします。

セルフレベルのキャステル：振動のない構造は、粒子サイズの最適化により達成され、人件費が削減されます。

ひしゃく耐火物の典型的な障害モード

スラグラインの侵食：スラグの浸透により、マグネシアカーボンレンガの表面に低い溶融点相（CaO-Mgo-Sio-Systemなど）が形成され、構造が剥がれます。

熱応力の噴霧：頻繁な温度変化により、材料内のマイクロクラックが膨張し、最終的に層状の脱落が発生します。

空気レンガの詰まり：溶融鋼（al₂o₃など）への包含物が空気穴に堆積し、アルゴンの吹き付け効果に影響します。

ひしゃく耐火物の適用：

クリーンスチール製錬：高純度のコランダムエアブリック（al₂o₃> 99％）を使用して、不純物の導入を減らします。

長期的な設計：グラデーション構造（スラグラインエリアのマグネシウムカーボンレンガや、ひしゃく壁のアルミニウムマグネシウム鋳造物など）を通じてコストと生命を最適化します。

インテリジェント監視：赤外線熱イメージャーまたは音響排出技術を使用して、リアルタイムでひしゃくの侵食状態を監視します。

ひしゃく耐火物は、鋼製造プロセスの中核的な消耗品であり、そのパフォーマンスは溶融鋼の品質、生産の安全性、コストに直接影響します。タンディッシュの耐火物材料と比較して、ひしゃく材料は、より長い溶融鋼の滞留時間、より複雑なスラグ鋼の反応、およびより高い機械的負荷に耐える必要があります。将来の開発の方向性には、低炭素および環境に優しい素材、長命の設計、インテリジェントなメンテナンス技術が含まれます。たとえば、マグネシウムカルシウム材料と炭素を含まない鋳造品の適用は、スラグ抵抗を改善するだけでなく、グリーン製造の要件を満たすこともできます。