Ce este o duză refractară?

Numele duzei refractare provine din funcția sa - cuvântul „duză” descrie în mod viu rolul său de canal de topire, în timp ce „refractar” își evidențiază durabilitatea în medii la temperaturi ridicate. Conform utilizării sale specifice, duzele refractare pot fi împărțite în mai multe tipuri, cum ar fi duze superioare, duze inferioare, duze de colecție, duze de intrare scufundate (SEN), etc. Fiecare tip are diferențe de structură și materiale pentru a îndeplini cerințele de proces diferite.

Ce este o duză refractară?

Duza refractară este un produs de material refractar utilizat pentru metalul topit de temperatură ridicată (cum ar fi oțelul topit, fierul topit) sau controlul debitului de topire non-metallic, de obicei instalat în ieșirea sau sistemul de duză glisantă a echipamentelor metalurgice (cum ar fi cățelul, convertorul, tundish).

Acesta asigură stabilitatea și siguranța procesului de topire și turnare prin controlul cu exactitate debitul, debitul și direcția debitului topiturii. Duzele refractare nu numai că trebuie să reziste la temperaturi extreme ridicate (de obicei peste 1500 ° C), dar trebuie să reziste și la eroziunea chimică, la scufundarea mecanică și la deteriorarea șocului termic din topire și zgură.

Compoziție și materiale de duze refractare

Performanța duzelor refractare depinde direct de selecția materialelor și de proiectarea structurală. Următoarele sunt principalele componente și caracteristicile materialului:

1. Materiale principale

Carbonul de aluminiu (Al₂O₃-C): Alumina de înaltă puritate (Al₂O₃) este utilizată ca componentă principală, iar materialele de carbon (cum ar fi grafitul) sunt adăugate pentru a îmbunătăți rezistența la șoc termic și rezistența la eroziune. Duzele de carbon din aluminiu sunt utilizate pe scară largă în Ladles și Tundishes și sunt potrivite pentru turnarea oțelului carbon obișnuit.
Carbonul de zirconiu din aluminiu (Al₂o₃-Zro₂-C): oxidul de zirconiu (Zro₂) este adăugat la carbonul de aluminiu pentru a îmbunătăți rezistența la eroziunea temperaturilor ridicate și șocul termic și este potrivit pentru oțel ridicat de mangan sau alte grade speciale de oțel.
Alumina ridicată: cu bauxit cu alumină ridicată ca materie primă principală, este potrivită pentru ocazii de cerință scăzută sau turnare obișnuită din oțel de carbon și are un cost redus.
Magneziu-carbon (MGO-C): Cu oxid de magneziu (MGO) ca matrice, se adaugă materiale de carbon, potrivite pentru mediul de zgură înaltă alchalinitate sau grade speciale din oțel.
Cuarț fuzionat: utilizat pentru turnarea unor oțel cu conținut scăzut de carbon sau aliaje neferoase, are o rezistență la șoc termică bună, dar o rezistență slabă a eroziunii.
Materiale compozite: cum ar fi duzele compozite cu miezul de oxid de zirconiu și stratul exterior cu aluminiu ridicat, combinând avantajele diferitelor materiale pentru a optimiza performanța.

2. Proiectare structurală

Dururi refractaresunt de obicei cilindrice sau conice, cu canale de debit precise în interior (deschiderea este în general 10-100 mm) pentru a controla debitul de topire. Unele duze (cum ar fi duze de imersiune) sunt proiectate cu forme speciale, cum ar fi găuri laterale sau prize eliptice, pentru a optimiza distribuția câmpului de curgere a oțelului topit în cristalizator. Stratul exterior poate fi acoperit cu o mânecă metalică (cum ar fi o mânecă de fier) ​​pentru a îmbunătăți rezistența mecanică și pentru a preveni fisurarea șocului termic.

3. Aditivi funcționali

Pentru a îmbunătăți performanța, următorii aditivi sunt adesea adăugați la duze refractare:

Antioxidanți: cum ar fi pulberi de siliciu (SI) și aluminiu (AL), pentru a preveni oxidarea materialelor de carbon la temperaturi ridicate.

Stabilizatori: cum ar fi oxizi precum calciu (CaO) și magneziu (MGO), pentru a îmbunătăți rezistența la șoc termic și rezistența la eroziune.

Liantari: cum ar fi rășini și asfalt, pentru a îmbunătăți rezistența la modelare și stabilitatea la temperaturi ridicate.

Funcții ale duzelor refractare

Duzele refractare îndeplinesc mai multe funcții cheie în procesele metalurgice la temperaturi ridicate:

1. Controlul fluxului

Duzele refractare controlează precis debitul și debitul topiturii prin dimensiunea și forma canalelor lor de curgere internă. De exemplu, în procesul de turnare continuă, duza scufundată cooperează cu sistemul duzei glisante pentru a regla viteza cu care oțelul topit intră în cristalizator pentru a evita defectele cauzate de prea rapid sau prea lent.

2. Protejați topirea

Duza scufundată intră adânc în cristalizator pentru a împiedica expunerea oțelului topit la aer, pentru a reduce oxidarea și formarea incluziunii și pentru a îmbunătăți calitatea billetului. În plus, designul neted al peretelui interior al duzei poate reduce turbulența în fluxul de topire și poate reduce riscul de includere a zgurii.

3. Rezistența la temperatură ridicată și eroziune

duză refractarăTrebuie să reziste la impactul oțelului topit sau al zgurii la 1500-1700 ° C. Rezistența ridicată la refractare și eroziune a materialului se asigură că acesta rămâne stabil în timpul pieselor de turnare multiple și își prelungește viața de serviciu.

4. Stabilitatea șocului termic

Când s -a înlocuit cățelul sau turnarea este pornită și oprită, duza va experimenta o schimbare ascuțită a temperaturii. Duzele refractare de înaltă calitate reduc riscul de fisurare a șocurilor termice prin optimizarea formulării materialelor și a proiectării structurale.

5. Preveniți înfundarea

Pentru oțel cu aluminiu ridicat sau oțel conținând calciu, incluziunile de alumină pot fi generate în oțelul topit, provocând înfundarea duzei. Duzele refractare folosesc adesea materiale anti-adeziune (cum ar fi materiale compozite care conțin CAO) pentru a preveni înfundarea prin generarea de substanțe cu punct de topire scăzută (cum ar fi Cao · al₂o₃).

Câmpuri de aplicare ale duzelor refractare

Duzele refractare sunt utilizate pe scară largă în următoarele câmpuri:

1. Metalurgie de fier și oțel

LADLE: Duzele superioare și inferioare sunt utilizate în partea de jos a cățelului și cooperează cu sistemul de duze glisante pentru a controla fluxul de oțel topit până la tundish.
Tundish: duza de colectare și duza cufundată sunt utilizate pentru a transfera oțelul topit de la tundish la cristalizator pentru a optimiza procesul de turnare continuă.
Convertor și cuptor electric: Duzele refractare sunt utilizate pentru ca priza de oțel pentru a rezista la eroziunea fierului și zgurii topite la temperatură ridicată.

2..

În topirea metalelor neferoase, cum ar fi aluminiu, cupru și magneziu, duze refractare sunt utilizate pentru transmiterea topiturii și turnarea, cum ar fi duze de ghidare în turnarea din aliaj de aluminiu.

3. Industria din sticlă și ceramică

Duzele refractare sunt utilizate pentru controlul debitului de sticlă de temperatură ridicată sau topituri ceramice și trebuie să aibă o rezistență la coroziune extrem de ridicată și o stabilitate dimensională.

4. Alte industrii de temperatură ridicată

Cum ar fi incineratoarele de gunoi, reactoarele chimice cu temperatură ridicată etc., duzele refractare sunt utilizate pentru a controla descărcarea sau transmiterea fluidelor cu temperaturi ridicate.

Proces de producție a duzelor refractare

Producția de duze refractare implică multe procese complexe pentru a se asigura că performanța lor respectă standardele industriale:

1.. Selecție de materii prime și ingrediente
Selectați alumină de înaltă puritate, oxid de zirconiu, grafit și alte materii prime și controlați strict conținutul de impuritate. Adăugați antioxidanți, lianți etc. în funcție de raportul de formulă și amestecați uniform.

2. Modelarea
Utilizați tehnologia de presiune izostatică sau de înaltă presiune pentru a vă asigura că structura duzei este densă și canalul de flux este precis. Unele duze (cum ar fi duze de imersiune) trebuie să fie formate în forme complexe prin matrițe de precizie.

3. Sintering
Sinterizarea la temperaturi ridicate (1400-1800 ° C) într-o atmosferă fără oxigen sau protectoare (cum ar fi azot) îmbunătățește rezistența materialului și rezistența la șoc termic. Unele produse folosesc sinterizare secundară sau tratament termic pentru a optimiza în continuare performanța.

4. Tratamentul de suprafață
Pulisați canalul de flux sau aplicați un strat anti-adeziune (cum ar fi acoperirea zro₂) pentru a îmbunătăți rezistența la coroziune și fluiditatea. Stratul exterior poate fi acoperit cu un mânecă metalică sau un tratament anti-oxidare.

5. Inspecție de calitate
Porozitatea, fisurile și precizia dimensională a duzei sunt verificate prin metode de testare nedistructive, cum ar fi raze X și ecografie. Performanța refractară și rezistența la eroziune sunt verificate prin teste de simulare de laborator.

Avantaje ale duzelor refractare

Aplicarea largă a duzelor refractare în industriile de temperatură ridicată provine din următoarele avantaje:

Durabilitate ridicată: materiale și procese de înaltă calitate asigură că duzele pot fi utilizate pentru o lungă perioadă de timp în medii extreme, iar viața unică poate ajunge la câteva ore până la câteva zile.
Control precis: Precizia proiectării canalului de flux asigură stabilitatea fluxului de topire și îmbunătățește calitatea produsului.
Rezistența la eroziune: are o rezistență puternică la eroziunea chimică și eroziunea mecanică a oțelului topit și a zgurii, reducând costurile de întreținere.
Stabilitatea șocului termic: Formula de material optimizată reduce riscul de fisurare a șocului termic și se adaptează la cerințele procesului de pornire frecventă.
Proiectare diversificată: Duzele de diferite tipuri și specificații îndeplinesc diverse cerințe de proces și au o gamă largă de scenarii de aplicații.

Ca componentă de bază a industriei la temperaturi ridicate, duza refractară integrează mai multe funcții, cum ar fi rezistența la temperatură ridicată, rezistența la coroziune și controlul debitului. Este un „erou din spatele scenei indispensabil” în metalurgia de fier și oțel, topirea metalică neferoasă și alte industrii.