วัสดุวัสดุทนไฟคืออะไร?

วัสดุทนไฟแบบทัพพีเป็นวัสดุสำคัญที่ใช้ในกระบวนการทำเหล็กเพื่อปกป้องซับในทัพพีและทนต่อการพังทลายของเหล็กหลอมเหลวอุณหภูมิสูงและตะกรัน ในฐานะที่เป็นภาชนะหลักสำหรับการเก็บและขนส่งเหล็กหลอมเหลว (จากตัวแปลง / เตาไฟฟ้าไปจนถึงการหล่ออย่างต่อเนื่อง) วัสดุทนไฟของทัพพีจำเป็นต้องมีความเสถียรภายใต้สภาวะทางอุณหพลศาสตร์และสารเคมีที่รุนแรง ต่อไปนี้เป็นองค์ประกอบสำคัญข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพและความท้าทายทางเทคนิคของวัสดุทนไฟทัพพี:

วัสดุวัสดุทนไฟคืออะไร?

วัสดุทนไฟของทัพพีส่วนใหญ่ประกอบด้วยบุทเนอร์และผลิตภัณฑ์ที่ใช้งานได้วัสดุทนไฟ วัสดุทนไฟภายในของมันจำเป็นต้องทนต่อสภาวะที่รุนแรงเช่นการกัดเซาะการกัดเซาะทางเคมีและการกระแทกด้วยความร้อนของเหล็กหลอมเหลวอุณหภูมิสูง

ซับบุตรมักจะแบ่งออกเป็นส่วนต่อไปนี้ตามพื้นที่ต่าง ๆ ที่สัมผัสกับเหล็กหลอมเหลวและข้อกำหนดการใช้งาน:

เลเยอร์ถาวร (เลเยอร์ความปลอดภัย):

วัสดุ: อิฐฉนวนน้ำหนักเบาหรือ castables การนำความร้อนต่ำ (เช่นดิน)

ฟังก์ชั่น: ฉนวนกันความร้อนลดอุณหภูมิของเปลือกทัพพีและลดการสูญเสียความร้อน

ชั้นทำงาน (สัมผัสโดยตรงกับเหล็กหลอมเหลวและตะกรัน):

พื้นที่เส้นสแลค:

วัสดุ: อิฐแมกนีเซียคาร์บอน (MGO C มีกราไฟท์ 10% ~ 20%)

คุณสมบัติ: ความต้านทานสูงต่อการพังทลายของตะกรัน (โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับตะกรันอัลคาไลน์) กราไฟท์ให้ความต้านทานต่อการกระแทกด้วยความร้อนและการหล่อลื่น

พื้นที่ผนัง:

วัสดุ: อิฐอลูมิเนียมแมกนีเซียมคาร์บอน (Al₂o₃ Mgo C) หรืออลูมิเนียมสูง (Al₂o₃≥80%)
คุณสมบัติ: ความต้านทานสมดุลกับการกัดเซาะของเหล็กและค่าใช้จ่ายซึ่งเหมาะสำหรับพื้นที่เส้นที่ไม่ใช่สล็ก

พื้นที่ด้านล่าง:

วัสดุ: อิฐอลูมิเนียมสูงหรือ corundum castable (Al₂o₃≥90%)
คุณสมบัติ: ความแข็งแรงเชิงกลสูงความต้านทานต่อแรงดันไฟฟ้าคงที่ของเหล็กหลอมเหลวและการสึกหรอของแรงกระแทก

ส่วนประกอบการทำงาน:

ประตูเลื่อนทนไฟ:

วัสดุ: อลูมิเนียมเซอร์โคเนียมคาร์บอนคอมโพสิต (Al₂o₃ zro₂ C) หรือแมกนีเซียมคาร์บอน (MGO C)

ฟังก์ชั่น: ควบคุมการไหลของเหล็กหลอมเหลวอย่างแม่นยำและจำเป็นต้องต้านทานการกัดเซาะอุณหภูมิสูงและการกระแทกด้วยความร้อน


ปลั๊กล้าง:

วัสดุ: corundum spinel (al₂o₃ mgal₂o₄) หรือแมกนีเซียม (MGO)

ฟังก์ชั่น: ผัดเหล็กหลอมเหลวโดยการเป่า Argon / ไนโตรเจน, อุณหภูมิและองค์ประกอบที่สม่ำเสมอ, การซึมผ่านสูงและการต่อต้านการซึมผ่านเป็นสิ่งจำเป็น


บล็อกดี:

วัสดุ: อลูมิเนียมสูงหรือแมกนีเซียมคาร์บอน

ฟังก์ชั่น: แก้ไขประตูและทนต่อผลกระทบเชิงกลของการไหลของเหล็กหลอมเหลว

ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของวัสดุทนไฟทัพพี

• ความต้านทานการพังทลายของตะกรัน: พื้นที่เส้นตะกรันของทัพพีจำเป็นต้องต้านทานการพังทลายของสารเคมีของตะกรันที่มีพื้นฐานสูง (Cao / sio₂> 2)
• ความต้านทานการกระแทกด้วยความร้อน: อุณหภูมิผันผวนอย่างมากในระหว่างการหมุนเวียนของทัพพี (เช่นการระบายความร้อนทัพพีที่ว่างเปล่าจาก 1600 ° C ถึงอุณหภูมิห้อง) และวัสดุจำเป็นต้องหลีกเลี่ยงการแตกร้าว
• ความแข็งแรงของอุณหภูมิสูง: ทนต่อแรงดันคงที่ของเหล็กหลอมเหลว (เช่นแรงดันด้านล่างของทัพพี 200 ตันถึง ~ 0.3mpa) และแรงกระแทกเชิงกล
• มลพิษต่ำ: หลีกเลี่ยงสิ่งสกปรกในวัสดุทนไฟ (เช่นSIO₂) จากการทำปฏิกิริยากับเหล็กหลอมเหลวและส่งผลต่อความบริสุทธิ์ของเหล็ก

วิวัฒนาการและความท้าทายของเทคโนโลยีวัสดุ

การเพิ่มประสิทธิภาพของอิฐคาร์บอนแมกนีเซีย

อิฐคาร์บอนแมกนีเซียแบบดั้งเดิม: พึ่งพากราไฟท์เพื่อปรับปรุงความต้านทานการกระแทกด้วยความร้อน แต่กราไฟท์นั้นถูกออกซิไดซ์ได้ง่าย (สารต้านอนุมูลอิสระเช่น AL และ SI ต้องเพิ่ม)

แนวโน้มการทำให้เป็นคาร์บอนต่ำ: พัฒนาอิฐคาร์บอนแมกนีเซียคาร์บอนต่ำ (ปริมาณกราไฟท์ <8%) แทนที่ส่วนหนึ่งของกราไฟท์ด้วยนาโนคาร์บอน (เช่นคาร์บอนแบล็ก) หรือโครงสร้างคาร์บอนที่สร้างขึ้นในแหล่งกำเนิด (เช่นคาร์บอนเรซิน) เพื่อลดความเสี่ยงต่อการเกิดออกซิเดชัน

การป้องกันสิ่งแวดล้อมและปราศจากโครเมียม

ปัญหามลพิษโครเมียม: อิฐ Magnesia chrome แบบดั้งเดิม (Mgo cr₂o₃) ถูก จำกัด เนื่องจากการก่อมะเร็งของCr⁶⁺

วิธีแก้ปัญหาทางเลือก: ใช้วัสดุ Spinel (MGAL₂O₄) หรือ Magnesium Calcium (MGO CAO) ซึ่งเป็นทั้งที่ทนทานต่อตะกรันและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

ส่วนขยายของแอปพลิเคชัน castable

เทคโนโลยีการคัดเลือกนักแสดงอินทิกรัล: ใช้ Alumina Magnesia หรือ Spinel Castables เพื่อแทนที่งานก่ออิฐแบบดั้งเดิมลดการกัดเซาะร่วมและยืดอายุการใช้งาน

Castables ระดับตนเอง: การก่อสร้างที่ปราศจากการสั่นสะเทือนทำได้ผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพขนาดอนุภาคลดต้นทุนแรงงาน

โหมดความล้มเหลวทั่วไปของวัสดุทนไฟทัพพี

การพังทลายของสายสแลค: การเจาะตะกรันทำให้เกิดการก่อตัวของเฟสจุดต่ำ (เช่นระบบ CAO MGO SIO₂) บนพื้นผิวของอิฐแมกนีเซีย คาร์บอนและโครงสร้างปิด

ความเครียดจากความร้อน: การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิบ่อยครั้งทำให้เกิดการขยายตัวของ microcracks ภายในวัสดุและในที่สุดการไหลของชั้น

การอุดตันของอิฐอากาศ: การรวมในเหล็กหลอมเหลว (เช่นAl₂o₃) จะถูกฝากไว้ในหลุมอากาศซึ่งมีผลต่อเอฟเฟกต์อาร์กอน

การประยุกต์ใช้วัสดุทนไฟทัพพี:

การถลุงเหล็กสะอาด: ใช้อิฐอากาศที่มีความบริสุทธิ์สูง (Al₂o₃> 99%) เพื่อลดการแนะนำสิ่งสกปรก

การออกแบบที่มีอายุการใช้งานยาวนาน: ปรับค่าใช้จ่ายและชีวิตให้เหมาะสมผ่านโครงสร้างการไล่ระดับสี (เช่นอิฐแมกนีเซียมคาร์บอนในพื้นที่เส้นตะกรันและอลูมิเนียม แมกนีเซียม castables สำหรับผนังทัพพี)

การตรวจสอบอัจฉริยะ: ใช้อิมเมจความร้อนด้วยอินฟราเรดหรือเทคโนโลยีการปล่อยอะคูสติกเพื่อตรวจสอบสถานะการกัดเซาะของซับทัพพีแบบเรียลไทม์

วัสดุทนไฟแบบทัพพีเป็นวัสดุสิ้นเปลืองหลักในกระบวนการทำเหล็กและประสิทธิภาพของพวกเขาส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของเหล็กหลอมเหลวความปลอดภัยการผลิตและค่าใช้จ่าย เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุทนไฟทนไฟ Tundish วัสดุทัพพีจำเป็นต้องทนต่อเวลาที่อยู่อาศัยของเหล็กหลอมเหลวอีกต่อไปปฏิกิริยาเหล็กตะกรันที่ซับซ้อนมากขึ้นและโหลดเชิงกลที่สูงขึ้น ทิศทางการพัฒนาในอนาคตรวมถึงวัสดุคาร์บอนต่ำและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมการออกแบบที่ยาวนานและเทคโนโลยีการบำรุงรักษาอัจฉริยะ ตัวอย่างเช่นการประยุกต์ใช้วัสดุแมกนีเซียม แคลเซียมและ castables ที่ปราศจากคาร์บอนไม่เพียง แต่สามารถปรับปรุงความต้านทานตะกรัน แต่ยังเป็นไปตามข้อกำหนดของการผลิตสีเขียว