Что такое рефрактерный сопло?

Название рефрактерного сопла исходит от его функции - слово «сог» ярко описывает свою роль в качестве канала расплава, в то время как «рефрактерный» подчеркивает его долговечность в высокотемпературных средах. В соответствии с его конкретным использованием, рефрактерные форсунки можно разделить на многие типы, такие как верхние форсунки, более низкие форсунки, сборщики коллекционеров, погруженные вкладные форсунки (SEN) и т. Д. Каждый тип имеет различия в структуре и материалах для удовлетворения различных требований к процессу.

Что такое рефрактерный сопло?

Рефрактерный сопло-это изделия из рефрактерного материала, используемый для высокотемпературного расплавленного металла (такого как расплавленная сталь, расплавленное железо) или неметаллическое управление потоком расплава, обычно установленное в системе выхода или раздвижного сопла металлургического оборудования (такого как коврик, преобразователь, Tundish).

Это обеспечивает стабильность и безопасность процесса плавки и литья путем точного управления расходом потока, скорости потока и направления потока расплава. Рефрактерные форсунки не только должны выдерживать чрезвычайные высокие температуры (обычно более 1500 ° C), но также должны противостоять химической эрозии, механическому исчезновению и повреждению теплового амортизатора от расплава и шлака.

Композиция и материалы рефрактерных форсунок

Производительность рефрактерных сопла зависит непосредственно от их выбора материала и структурного дизайна. Ниже приведены его основные компоненты и материальные характеристики:

1. Основные материалы

Алюминиевый углерод (al₂o₃-c): глинозем с высокой точностью (Al₂o₃) используется в качестве основного компонента, а углеродные материалы (такие как графит) добавляются для повышения сопротивления тепловой амортизации и устойчивости к эрозии. Алюминиевые углеродные форсунки широко используются в ковшах и тундирах и подходят для литья обычной углеродистой стали.
Алюминиевый цирконий углерод (al₂o₃-zro₂-c): оксид циркония (Zro₂) добавляется в алюминиевый углерод для повышения устойчивости к высокотемпературной эрозии и тепловому шоку и подходит для высоких марганцевых стали или других специальных стали.
Высоко-алюминий: с высоким содержанием алюминия в качестве основного сырья, он подходит для низкокачественных случаев или обычного литья из углеродистой стали и имеет низкую стоимость.
Магний-углерод (MGO-C): с оксидом магния (MGO) в качестве матрикса добавляются углеродные материалы, подходящие для высококачественной среды шлака или специальных стальных сортов.
Переплаченный кварц: используемый для литья некоторых низкоуглеродистых стали или небрежных сплавов, он обладает хорошей сопротивлением тепловым шоком, но слабой эрозионной стойкостью.
Композитные материалы: такие как композитные форсунки с ядром оксида циркония и высоким алюминиевым внешним слоем, сочетающие преимущества различных материалов для оптимизации производительности.

2. Структурный дизайн

Рефрактерные форсункиобычно цилиндрические или конические, с точными каналами потока внутри (апертура, как правило, составляет 10-100 мм) для контроля скорости расплава. Некоторые форсунки (такие как погружения) разработаны со специальными формами, такими как боковые отверстия или эллиптические розетки, чтобы оптимизировать распределение поля потока в кристаллизаторе. Внешний слой может быть покрыт металлическим рукавом (например, железной рукав), чтобы усилить механическую прочность и предотвратить растрескивание теплового шока.

3. Функциональные добавки

Чтобы повысить производительность, в рефрактерных соплах часто добавляются следующие добавки:

Антиоксиданты: такие как кремниевые (SI) и алюминиевые (AL) порошки, чтобы предотвратить окислитель углеродных материалов при высоких температурах.

Стабилизаторы: такие как оксиды, такие как кальций (CAO) и магний (MGO), для повышения устойчивости к тепловым ударам и устойчивости к эрозии.

Связывание: например, смолы и асфальт, для улучшения прочности на литью и высокотемпературной стабильности.

Функции рефрактерных соплав

Рефрактерные форсунки выполняют несколько ключевых функций в высокотемпературных металлургических процессах:

1. Управление потоком

Рефрактерные форсунки точно контролируют расход и поток расплава через размер и форму их внутренних каналов потока. Например, в процессе непрерывного литья затопленная насадка сотрудничает с системой скользящей форсунки, чтобы отрегулировать скорость, с которой расплавленная сталь попадает в кристаллизатор, чтобы избежать дефектов, вызванных слишком быстрыми или слишком медленными.

2. Защитите расплав

Погруженная насадка углубляется в кристаллизатор, чтобы предотвратить воздействие расплавленной стали, уменьшить образование окисления и включения и улучшить качество заготовки. Кроме того, гладкая конструкция внутренней стенки сопла может уменьшить турбулентность в потоке расплава и снизить риск включения шлака.

3. Высокая температура и эрозионная стойкость

Арефрактерный соплонеобходимо противостоять воздействию расплавленной стали или шлака при 1500-1700 ° C. Высокая рефрактерность и устойчивость к эрозии материала гарантируют, что он остается стабильным во время нескольких отливок и продлевает срок службы.

4. Стабильность теплового шока

Когда ковш заменен или литья запускается и останавливается, сопла будет испытывать резкое изменение температуры. Высококачественные рефрактерные форсунки снижают риск растрескивания теплового шока, оптимизируя состав материала и конструктивную конструкцию.

5. предотвратить засорение

Для высокоалюминиевой стали или кальция, содержащей сталь, в расплавленной стали можно генерировать алюминия, вызывая засорение сопла. Рефрактерные форсунки часто используют антиадгезионные материалы (такие как композитные материалы, содержащие CAO), чтобы предотвратить засорение путем генерации веществ с низким содержанием точечных счетов (таких как CAO · al₂o₃).

Поля применения рефрактерных форсунок

Рефрактерные форсунки широко используются в следующих полях:

1. Железная и стальная металлургия

Острова: верхние и нижние сопла используются в нижней части ковша и сотрудничают с системой скользящей форсунки, чтобы контролировать поток расплавленной стали к тундишу.
Tundish: Коллективное сопло и погруженная форсунка используются для переноса расплавленной стали от тундиша в кристаллизатор для оптимизации процесса непрерывного литья.
Преобразователь и электрическая печь: рефрактерные форсунки используются для стальной розетки, чтобы противостоять эрозии высокотемпературного расплавленного железа и шлака.

2. Необразное плавание металлов

В плалельном плане нерухозных металлов, таких как алюминий, медь и магний, рефрактерные сопла используются для передачи и литья расплава, такие как образующие форсунки в литье с сплава алюминиевого сплава.

3. Стеклянная и керамическая промышленность

Рефрактерные форсунки используются для контроля потока высокотемпературного стекла или керамических расплавов, и должны иметь чрезвычайно высокую коррозионную стойкость и размерную стабильность.

4. Другие высокотемпературные отрасли промышленности

Такие, как мусоросжигательные заводы, химические высокотемпературные реакторы и т. Д., Для контроля разряда или передачи высокотемпературных жидкостей используются рефрактерные форсунки.

Процесс процесса рефрактерных форсунок

Производство рефрактерных форсунок включает в себя множество сложных процессов, чтобы обеспечить их эффективность соответствовать промышленным стандартам:

1. Выбор сырья и ингредиенты
Выберите глинозем с высокой точностью, оксид циркония, графит и другое сырье и строго контролируйте содержание примесей. Добавьте антиоксиданты, связующие и т. Д. В соответствии с соотношением формулы и равномерно перемешайте.

2. Линг
Используйте изостатическое прессование или технологию формования высокого давления, чтобы гарантировать, что структура сопла является плотной и точным каналом потока. Некоторые форсунки (такие как погружения) должны быть сформированы в сложные формы с помощью точных форм.

3. спекание
Спекание при высокой температуре (1400-1800 ° C) в безразличной или защитной атмосфере (такой как азот) усиливает прочность материала и устойчивость к тепловым ударам. Некоторые продукты используют вторичное спекание или термообработку для дальнейшей оптимизации производительности.

4. Обработка поверхности
Отличить канал потока или применить антиадгезионный слой (например, покрытие Zro₂), чтобы улучшить коррозионную устойчивость и текучесть. Внешний слой может быть покрыт металлическим рукавом или антиоксидической обработкой.

5. качественная проверка
Пористость, трещины и размерная точность сопла проверяются с помощью неразрушающих методов тестирования, таких как рентгеновские лучи и ультразвук. Рефрактерные характеристики и устойчивость к эрозии подтверждаются лабораторными моделирующими тестами.

Преимущества рефрактерных форсунок

Широкое применение рефрактерных форсунок в высокотемпературных отраслях связано с его следующими преимуществами:

Высокая долговечность: высококачественные материалы и процессы гарантируют, что форсунки могут использоваться в течение длительного времени в экстремальных средах, а один срок службы может достигать нескольких часов до нескольких дней.
Точный контроль: точность конструкции канала потока обеспечивает стабильность потока расплава и улучшает качество продукта.
Устойчивость к эрозии: он обладает сильной устойчивостью к химической эрозии и механической эрозии расплавленной стали и шлака, снижая затраты на техническое обслуживание.
Стабильность теплового шока: оптимизированная формула материала снижает риск растрескивания теплового шока и приспосабливается к требованиям процесса частых запуска.
Диверсифицированный дизайн: сопла различных типов и спецификаций соответствуют различным требованиям процесса и имеют широкий спектр сценариев применения.

В качестве основного компонента высокотемпературной промышленности, рефрактерная сопла интегрирует несколько функций, таких как высокая температурная сопротивление, коррозионная сопротивление и контроль потока. Это незаменимый «закулисный герой» в железной и стальной металлургии, нерехозном плалели в металле и других отраслях промышленности.