Kas ir ugunsizturīga sprausla?

Ugunsizturīgās sprauslas nosaukums nāk no tā funkcijas - vārds "sprausla" spilgti raksturo tā kā kausēšanas kanāla lomu, savukārt "ugunsizturīgais" izceļ tā izturību vidē augstā temperatūrā. Saskaņā ar tā īpašo izmantošanu ugunsizturīgās sprauslas var iedalīt daudzos veidos, piemēram, augšējās sprauslās, apakšējās sprauslās, kolekcionāru sprauslās, iegremdētās ieejas sprauslās (SEN) utt. Katram veidam ir atšķirības struktūrā un materiālos, lai izpildītu dažādas procesa prasības.

Kas ir ugunsizturīga sprausla?

Ugunsizturīgā sprausla ir ugunsizturīgs materiāla produkts, ko izmanto augstas temperatūras izkausētam metālam (piemēram, izkausētam tēraudam, izkausētam dzelzs) vai nemetāliskai kausējuma plūsmas kontrolei, parasti uzstādīta metāla aprīkojuma izejvielās vai bīdāmās sprauslas sistēmai (piemēram, kauss, pārveidotājs, vējīgs).

Tas nodrošina kausēšanas un liešanas procesa stabilitāti un drošību, precīzi kontrolējot kausējuma plūsmas ātrumu, plūsmas ātrumu un plūsmas virzienu. Ugunsizturīgām sprauslām ir jāiztur ne tikai ārkārtīgi augsta temperatūra (parasti vairāk nekā 1500 ° C), bet arī jāizturas pret ķīmisko eroziju, mehānisku beršanu un termisko triecienu bojājumiem no kausējuma un izdedēm.

Ugunsizturīgu sprauslu sastāvs un materiāli

Ugunsizturīgu sprauslu veiktspēja ir tieši atkarīga no to materiāla izvēles un konstrukcijas dizaina. Šīs ir tās galvenās sastāvdaļas un materiālās īpašības:

1. Galvenie materiāli

Alumīnija ogleklis (al₂o₃-C): par galveno sastāvdaļu izmanto augstas tīrības alumīnija oksīda (al₂o₃), un, lai uzlabotu termisko triecienu pretestību un erozijas izturību, tiek pievienoti oglekļa materiāli (piemēram, grafīts). Alumīnija oglekļa sprauslas plaši izmanto ķērēs un vējš, un tās ir piemērotas parastā oglekļa tērauda liešanai.
Alumīnija cirkonija ogleklis (al₂o₃-zro₂-C): cirkonija oksīds (ZRO₂) tiek pievienots alumīnija ogleklim, lai uzlabotu izturību pret augstas temperatūras eroziju un termisko triecienu, un tas ir piemērots augsta mangāna tērauda vai citām īpašām tērauda pakāpēm.
Augstas alumīnija oksīda: ar galveno izejvielu ar augstu alumīnija oksīda boksītu tas ir piemērots zemas prasības gadījumiem vai parastai oglekļa tērauda liešanai, un tam ir zemas izmaksas.
Magnija-oglekļa (MGO-C): ar magnija oksīdu (MGO) kā matricu pievieno oglekļa materiālus, kas piemēroti augstas sārmas sārņu videi vai īpašām tērauda pakāpēm.
Kausētais kvarcs: Izmanto dažu zema oglekļa satura tērauda vai nederīgu sakausējumu liešanai, tam ir laba termiskā trieciena izturība, bet vāja izturība pret eroziju.
Kompozītmateriāli: piemēram, kompozītmateriālu sprauslas ar cirkonija oksīda kodolu un augstu alumīnija ārējo slāni, apvienojot dažādu materiālu priekšrocības, lai optimizētu veiktspēju.

2. strukturālais dizains

Ugunsizturīgas sprauslasparasti ir cilindriski vai koniski, ar precīziem plūsmas kanāliem iekšpusē (atvērums parasti ir 10–100 mm), lai kontrolētu kausēšanas plūsmas ātrumu. Dažas sprauslas (piemēram, iegremdēšanas sprauslas) ir veidotas ar īpašām formām, piemēram, sānu caurumiem vai elipsveida kontaktligzdām, lai optimizētu izkausētā tērauda plūsmas lauka sadalījumu kristalizatorā. Ārējo slāni var pārklāt ar metāla piedurkni (piemēram, dzelzs piedurkni), lai pastiprinātu mehānisko izturību un novērstu termisko šoka plaisāšanu.

3. Funkcionālās piedevas

Lai uzlabotu veiktspēju, ugunsizturīgām sprauslām bieži tiek pievienotas šādas piedevas:

Antioksidanti: piemēram, silīcija (SI) un alumīnija (AL) pulveri, lai novērstu oglekļa materiālu oksidēšanu augstā temperatūrā.

Stabilizatori: piemēram, tādi oksīdi kā kalcijs (CAO) un magnijs (MGO), lai uzlabotu termisko trieciena izturību un izturību pret eroziju.

Saistvielas: piemēram, sveķi un asfalts, lai uzlabotu formēšanas izturību un augstas temperatūras stabilitāti.

Ugunsizturīgu sprauslu funkcijas

Ugunsizturīgas sprauslas veic vairākas galvenās funkcijas augstas temperatūras metalurģiskos procesos:

1. Plūsmas kontrole

Ugunsizturīgas sprauslas precīzi kontrolē kausējuma plūsmas ātrumu un plūsmu caur to iekšējo plūsmas kanālu lielumu un formu. Piemēram, nepārtrauktā liešanas procesā iegremdētā sprausla sadarbojas ar bīdāmo sprauslu sistēmu, lai pielāgotu ātrumu, ar kādu izkusis tērauds nonāk kristalizatorā, lai izvairītos no defektiem, ko rada pārāk ātri vai pārāk lēni.

2. Aizsargājiet kausējumu

Iegremdētā sprausla nonāk dziļi kristalizatorā, lai novērstu izkausētā tērauda pakļaušanu gaisā, samazinātu oksidācijas un iekļaušanas veidošanos un uzlabotu sagataves kvalitāti. Turklāt sprauslas iekšējās sienas gluda konstrukcija var samazināt kausēšanas plūsmas turbulenci un samazināt izdedžu iekļaušanas risku.

3. Augsta temperatūra un izturība pret eroziju

Līdzugunsizturīga sprauslaJāiztur izkausēta tērauda vai izdedžu ietekme 1500–1700 ° C temperatūrā. Materiāla augsta refraktoritāte un izturība pret eroziju nodrošina, ka tas ir stabils vairāku lējumu laikā un pagarina tā kalpošanas laiku.

4. Termiskā šoka stabilitāte

Kad kauss tiek nomainīts vai liešanas sākums un apturēts, sprausla piedzīvos asas temperatūras izmaiņas. Augstas kvalitātes ugunsizturīgas sprauslas samazina termiskā trieciena plaisāšanas risku, optimizējot materiāla formulējumu un strukturālo dizainu.

5. Novērst aizsērēšanu

Augsta alumīnija tērauda vai kalcija saturoša tērauda alumīnija oksīda ieslēgumiem var ģenerēt izkausētā tēraudā, izraisot sprauslas aizsērēšanu. Ugunsizturīgās sprauslas bieži izmanto anti-adhēzijas materiālus (piemēram, kompozītmateriālus, kas satur CaO), lai novērstu aizsērēšanu, ģenerējot zemas kausēšanas punktu vielas (piemēram, CaO · al₂o₃).

Ugunsizturīgu sprauslu lietojumprogrammu lauki

Ugunsizturīgas sprauslas tiek plaši izmantotas šādās jomās:

1. Dzelzs un tērauda metalurģija

Kauss: augšējās un apakšējās sprauslas tiek izmantotas kausa apakšā un sadarbojas ar bīdāmo sprauslu sistēmu, lai kontrolētu izkausētā tērauda plūsmu uz tundi.
Tundish: kolekcionējošā sprausla un iegremdētā sprausla tiek izmantota, lai pārnestu izkausēto tēraudu no tundiša uz kristalizatoru, lai optimizētu nepārtraukto liešanas procesu.
Pārveidotājs un elektriskā krāsns: Tērauda kontaktligzdai tiek izmantotas ugunsizturīgas sprauslas, lai izturētu augstas temperatūras izkausētās dzelzs un izdedžu eroziju.

2.

Nerosaino metālu, piemēram, alumīnija, vara un magnija kausējuma kausējumā, ugunsizturīgām sprauslām izmanto kausēšanas un liešanai, piemēram, vadošie sprauslas alumīnija sakausējuma liešanā.

3. stikla un keramikas rūpniecība

Ugunsizturīgas sprauslas tiek izmantotas stikla vai keramikas kausējumu plūsmas kontrolei, un tām jābūt ārkārtīgi augstai izturībai pret koroziju un izmēru stabilitāti.

4. Citas augšas temperatūras nozares

Piemēram, atkritumu sadedzināšanas krāsnī, ķīmiskos augstas temperatūras reaktoros utt., Lai kontrolētu augstas temperatūras šķidrumu izlādi vai pārnešanu, tiek izmantotas ugunsizturīgas sprauslas.

Ugunsizturīgu sprauslu ražošanas process

Ugunsizturīgu sprauslu ražošana ir saistīta ar daudziem sarežģītiem procesiem, lai nodrošinātu, ka to veiktspēja atbilst rūpniecības standartiem:

1. Izejvielu izvēle un sastāvdaļas
Atlasiet augstas tīrības alumīnija oksīda, cirkonija oksīda, grafīta un citas izejvielas un stingri kontrolē piemaisījumu saturu. Pievienojiet antioksidantus, saistvielas utt. Saskaņā ar formulas attiecību un vienmērīgi samaisiet.

2. veidne
Izmantojiet izostatisku presēšanas vai augstspiediena veidņu tehnoloģiju, lai pārliecinātos, ka sprauslas struktūra ir blīva un plūsmas kanāls ir precīzs. Dažas sprauslas (piemēram, iegremdēšanas sprauslas) ir jāveido sarežģītās formās ar precizitātes veidnēm.

3.
Sēršana augstā temperatūrā (1400–1800 ° C) bez skābekļa vai aizsargājoša atmosfēras (piemēram, slāpeklis) pastiprina materiāla stiprību un termisko triecienu izturību. Daži produkti izmanto sekundāru saķepināšanu vai termiskās apstrādes veiktspēju, lai vēl vairāk optimizētu veiktspēju.

4. Virsmas apstrāde
Lai uzlabotu korozijas izturību un plūstamību, pulējiet plūsmas kanālu vai uzklājiet anti-adhēzijas slāni (piemēram, ZRO₂ pārklājumu). Ārējo slāni var pārklāt ar metāla piedurkni vai antioksidācijas apstrādi.

5. Kvalitātes pārbaude
Sprauslas porainība, plaisas un izmēru precizitāte tiek pārbaudīta ar nesagraujošām testēšanas metodēm, piemēram, rentgena stariem un ultraskaņu. Ugunsizturīgā veiktspēja un izturība pret eroziju tiek pārbaudīta ar laboratorijas simulācijas testiem.

Ugunsizturīgu sprauslu priekšrocības

Ugunsizturīgu sprauslu plaša pielietošana augstas temperatūras nozarē izriet no tām šādām priekšrocībām:

Augsta izturība: augstas kvalitātes materiāli un procesi nodrošina, ka sprauslas var ilgu laiku izmantot ekstremālā vidē, un vienotā dzīve var sasniegt vairākas stundas līdz vairākām dienām.
Precīza vadība: plūsmas kanāla dizaina precizitāte nodrošina kausējuma plūsmas stabilitāti un uzlabo produkta kvalitāti.
Erozijas izturība: tai ir izteikta izturība pret izkausēta tērauda un izdedžu ķīmisko eroziju un mehānisko eroziju, samazinot uzturēšanas izmaksas.
Termiskā šoka stabilitāte: optimizētā materiāla formula samazina termiskā trieciena plaisāšanas risku un pielāgojas biežās starta apstāšanās procesa prasībām.
Daudzveidīgs dizains: Dažādu veidu un specifikāciju sprauslas atbilst dažādām procesa prasībām, un tām ir plašs lietojumprogrammu scenāriju klāsts.

Kā augstas temperatūras nozares pamatkomponents, ugunsizturīgā sprausla integrē vairākas funkcijas, piemēram, izturību pret augstu temperatūru, izturību pret koroziju un plūsmas kontroli. Tas ir neaizstājams "aizkulišu varonis" dzelzs un tērauda metalurģijas, nederīgos metāla kausēšanai un citās nozarēs.