Co to jest materiał refrakcyjny?

Materiały ogniotrwałe są kluczowymi materiałami stosowanymi w procesie wytwarzania stalowego w celu ochrony podszewki kadzi i wytrzymania erozji wysokiej temperatury stopionej stali i żużla. Jako główny pojemnik do trzymania i transportu stopionego stali (od pieca elektrycznego / do ciągłego odlewu Tundish), materiały oporne na kadzi muszą pozostać stabilne w skrajnych warunkach termodynamicznych i chemicznych, przy jednoczesnym przystosowaniu się do częstego uderzenia stali stopionej, zmiany temperatury i reakcji brutalnych reakcji. Poniżej znajdują się kluczowe elementy, wymagania dotyczące wydajności i wyzwania techniczne materiałów ogniotrwałych:

Co to są materiały refrakcyjne?

Materiały ogniotrwałe kadzi składają się głównie z kadzi podszewki i kadzi opornych na oporność funkcjonalne. Jego wewnętrzne materiały ogniotrwałe muszą wytrzymać ekstremalne warunki, takie jak szorowanie, erozja chemiczna i wstrząs termiczny wysokiej temperatury stopionej stali.

Podszewka ladle jest zwykle podzielona na następujące części zgodnie z różnymi obszarami w kontakcie ze stopioną stalą i wymaganiami funkcjonalnymi:

Warstwa stała (warstwa bezpieczeństwa):

Materiał: lekkie cegły izolacyjne lub niskie odlewy przewodności cieplnej (takie jak glina).

Funkcja: Izolacja termiczna, zmniejszenie temperatury skorupy kadzi i zmniejszenie utraty ciepła.

Warstwa robocza (bezpośredni kontakt z stopioną stalą i żużlą):

Obszar linii żużli:

Materiał: Magnezyjna cegła węglowa (MGO-C, zawierająca 10% ~ 20% grafitu).

Cechy: Wysoka odporność na erozję żużla (szczególnie w stosunku do żucza alkalicznego), grafit zapewnia oporność na wstrząsy termiczne i smar.

Obszar ściany:

Materiał: Aluminiowa cegła węglowa magnezu (AL₂O₃-MGO-C) lub wysokie aluminiowe odlewane (Al₂o₃≥80%).
Cechy: Równoważy odporność na stopioną erozję stali i koszt, odpowiedni dla obszarów linii innych niż SLAG.

Obszar dolny:

Materiał: Wysoka cegła aluminiowa lub Corundum Castable (Al₂o₃≥90%).
Cechy: Wysoka wytrzymałość mechaniczna, odporność na stopionym stalowym ciśnieniu statycznym i zużycie uderzenia.

Komponenty funkcjonalne:

Ogniotrwała brama przesuwna:

Materiał: Aluminiowy kompozyt węglowy (Al₂o₃-Zro₂-C) lub węgiel magnezowy (MGO-C).

Funkcja: Dokładnie kontroluj przepływ stopionej stali i należy odporić na erozję wysokiej temperatury i wstrząs cieplny.

Oczyszczanie wtyczki:

Materiał: corundum-spinel (al₂o₃-mgal₂o₄) lub magnez (MGO).

Funkcja: Wymieszaj stopioną stal poprzez wydmuchanie argonów / azot, jednolita temperatura i skład, wymagana jest wysoka przepuszczalność i anty-termabilność.

Block:

Materiał: Wysokowy węgiel aluminiowy lub magnezowy.

Funkcja: Napraw bramę i wytrzymaj mechaniczny wpływ stopionego przepływu stali.

Wymagania dotyczące wydajności materiałów refrakcyjnych

• Odporność na erozję żużla: Obszar linii żużli musi oprzeć się chemicznej erozji żużla o dużej bazowości (Cao / SiO₂> 2).
• Odporność na wstrząsy termiczne: temperatura znacznie waha się podczas obrotu kadzi (takiego jak chłodzenie pustej kadzi od 1600 ° C do temperatury pokojowej), a materiał musi unikać pękania.
• Wysokość temperatury: wytrzymaj ciśnienie statyczne stopionej stali (takie jak dolne ciśnienie 200-tonowego, dociera do ~ 0,3 MPa) i wstrząs mechaniczny.
• Niskie zanieczyszczenie: Unikaj zanieczyszczeń w materiałach opornych (takich jak SiO₂) od reakcji ze stopioną stalą i wpływając na czystość stali.

Ewolucja i wyzwania technologii materialnej

Optymalizacja cegieł węglowych magnezji

Tradycyjne cegły węglowe magnezji: polegają na graficie w celu poprawy odporności na wstrząsy termiczne, ale grafit można łatwo utleniać (należy dodać przeciwutleniacze, takie jak Al i Si).

Niski trend karbonizacji: Opracuj niskoemisyjne cegły węglowe magnezji (zawartość grafitu <8%), zastąp część grafitu nanokarbonem (takim jak sadza węglowa) lub struktura węgla wygenerowana przez rynek (taką jak karbonizacja żywicy) w celu zmniejszenia ryzyka utleniania.

Ochrona środowiska i bez chromu

Problem zanieczyszczenia chromu: Tradycyjne cegły magnezji chromu (MGO-CR₂O₃) są ograniczone z powodu rakotwórczości CR⁶⁺.

Rozwiązanie alternatywne: Użyj materiałów Spinel (mgal₂o₄) lub magnezu-kalcium (MGO-CAO), które są zarówno odporne na żużla, jak i przyjazne dla środowiska.

Rozszerzenie aplikacji Castable

Technologia odlewów integralnych: Użyj glinu-magnezji lub spinelowych, aby zastąpić tradycyjną cegły, zmniejszyć erozję wspólną i przedłużyć żywotność usług.

Samopoziomujące palety: Konstrukcja bez wibracji osiąga się poprzez optymalizację wielkości cząstek, zmniejszając koszty siły roboczej.

Typowe tryby awarii materiałów refrakcyjnych kadzi

Erozja linii żużli: penetracja żużla powoduje tworzenie faz o niskiej zawartości pomiaru (takich jak układ Cao-Mgo-Sio₂) na powierzchni cegieł węgierowych magnezji, a struktura się zrywa.

Odciąganie naprężeń termicznych: Częste zmiany temperatury powodują rozszerzenie mikrokreakcji wewnątrz materiału, a ostatecznie warstwowe zrzucanie.

Zablokowanie cegieł powietrznych: wtrącenia w stopionej stali (takiej jak al₂o₃) są osadzone w otworach powietrza, wpływając na efekt dmuchania argonu.

Zastosowanie materiałów refrakcyjnych:

Czyste stalowe wytopie: Użyj cegieł Corundum Air (Al₂o₃> 99%), aby zmniejszyć wprowadzenie zanieczyszczeń.

Projekt długiego życia: Optymalizuj koszty i żywotność poprzez strukturę gradientową (takie jak cegły węglowe magnezu w obszarze linii żużli i aluminium-magnezeum do ściany kadzi).

Inteligentne monitorowanie: Użyj obrazów termicznych podczerwieni lub technologii emisji akustycznej, aby monitorować status erozji podszewki kadzi w czasie rzeczywistym.

Materiały ogniotrwałe LADLE są podstawowymi materiałami eksploatacyjnymi w procesie tworzenia stali, a ich wydajność bezpośrednio wpływa na jakość stopionej stali, bezpieczeństwa produkcji i kosztów. W porównaniu z tundiskowymi materiałami ogniotrwałymi materiały kadzi muszą wytrzymać dłuższy czas przebywania stali stopionego, bardziej złożone reakcje ze stali żużli i wyższe obciążenia mechaniczne. Przyszłe kierunki rozwoju obejmują materiały niskoemisyjne i przyjazne dla środowiska, projektowanie długoterminowe i inteligentną technologię konserwacji. Na przykład zastosowanie materiałów magnezu-kalcium i odbiorników bez węgla może nie tylko poprawić odporność na żużla, ale także spełniać wymagania produkcji zielonej.