Refrakter nozul nedir?

Refrakter nozulun adı işlevinden gelir - "nozul" kelimesi, eriyik kanalı olarak rolünü canlı bir şekilde tanımlarken, "refrakter" yüksek sıcaklık ortamlarında dayanıklılığını vurgular. Spesifik kullanımına göre, refrakter nozullar üst nozullar, alt nozullar, toplayıcı nozulları, batık giriş nozulları (SEN) gibi birçok türe ayrılabilir. Her tipte farklı işlem gereksinimlerini karşılamak için yapı ve malzemelerde farklılıklar vardır.

Refrakter nozul nedir?

Refrakter nozul, genellikle metalurjik ekipmanların (kepçe, dönüştürücü, Tundish gibi) çıkışına veya kayar nozul sistemine monte edilmiş yüksek sıcaklıklı erimiş metal (erimiş çelik, erimiş demir gibi) veya metalik olmayan eriyik akış kontrolü için kullanılan refrakter bir malzeme ürünüdür.

Eriyik akış hızını, akış hızını ve akış yönünü doğru bir şekilde kontrol ederek eritme ve döküm işleminin stabilitesini ve güvenliğini sağlar. Refrakter nozulların sadece aşırı yüksek sıcaklıklara (genellikle 1500 ° C'nin üzerinde) dayanması gerekmekle kalmaz, aynı zamanda kimyasal erozyona, mekanik ovma ve eriyik ve cüruftan termal şok hasarına karşı direnmelidir.

Refrakter nozulların bileşimi ve malzemeleri

Refrakter nozulların performansı doğrudan malzeme seçimlerine ve yapısal tasarımlarına bağlıdır. Ana bileşenleri ve malzeme özellikleri aşağıdadır:

1. Ana malzemeler

Alüminyum karbon (al₂o₃-c): Ana bileşen olarak yüksek saflıkta alümina (al₂o₃) kullanılır ve termal şok direncini ve erozyon direncini arttırmak için karbon malzemeleri (grafit gibi) eklenir. Alüminyum karbon nozulları, kepçe ve tundish'lerde yaygın olarak kullanılır ve sıradan karbon çeliğini dökmek için uygundur.
Alüminyum Zirkonyum Karbon (Al₂o₃-Zro₂-C): Zirkonyum oksit (ZRO₂), yüksek sıcaklık erozyonuna ve termal şoka karşı direnci artırmak için alüminyum karbona eklenir ve yüksek manganez çelik veya diğer özel çelik kaliteleri için uygundur.
Yüksek E-ALUMININA: Ana hammadde olarak yüksek alümina boksit ile, düşük ücretli durumlar veya sıradan karbon çelik döküm için uygundur ve düşük bir maliyete sahiptir.
Magnezyum-karbon (MGO-C): Matris olarak magnezyum oksit (MGO) ile karbon malzemeleri ilave edilir, yüksek alkalinite cüruf ortamı veya özel çelik kaliteleri için uygundur.
Kaynaşmış kuvars: Bazı düşük karbonlu çelik veya demir olmayan alaşımlar dökmek için kullanılır, iyi termal şok direncine sahiptir, ancak zayıf erozyon direncine sahiptir.
Kompozit Malzemeler: Zirkonyum oksit çekirdeği ve yüksek alüminyum dış tabakalı kompozit nozullar gibi, performansı optimize etmek için farklı malzemelerin avantajlarını birleştirir.

2. Yapısal tasarım

Refrakter nozullareriyik akış hızını kontrol etmek için içinde hassas akış kanalları (diyafram genellikle 10-100 mm'dir) ile genellikle silindirik veya koniktir. Bazı nozullar (daldırma nozulları gibi), kristalleştiricideki erimiş çeliğin akış alanı dağılımını optimize etmek için yan delikler veya eliptik çıkışlar gibi özel şekillerle tasarlanmıştır. Dış tabaka, mekanik mukavemeti arttırmak ve termal şok çatlamasını önlemek için metal bir manşon (demir manşon gibi) ile kaplanabilir.

3. Fonksiyonel katkı maddeleri

Performansı artırmak için, refrakter nozullara genellikle aşağıdaki katkı maddeleri eklenir:

Antioksidanlar: Karbon malzemelerinin yüksek sıcaklıklarda oksitlenmesini önlemek için silikon (SI) ve alüminyum (AL) tozları gibi.

Stabilizatörler: Termal şok direncini ve erozyon direncini arttırmak için kalsiyum (CAO) ve magnezyum (MGO) gibi oksitler gibi.

Bağlayıcılar: Kalıplama mukavemetini ve yüksek sıcaklık stabilitesini artırmak için reçineler ve asfalt gibi.

Refrakter nozulların işlevleri

Refrakter nozullar, yüksek sıcaklık metalurjik süreçlerde birden fazla anahtar işlevi yerine getirir:

1. Akış Kontrolü

Refrakter nozullar, iç akış kanallarının boyutu ve şekli boyunca eriyiğin akış hızını ve akışını tam olarak kontrol eder. Örneğin, sürekli döküm işleminde, batık nozul, erimiş çeliğin çok hızlı veya çok yavaş nedenlerden kaçınmak için kristalleştiriciye girme hızı ayarlamak için sürgülü nozul sistemi ile işbirliği yapar.

2. Eriyiği koruyun

Dökülen nozul, erimiş çeliğin havaya maruz kalmasını önlemek, oksidasyonu ve dahil etme oluşumunu azaltmak ve kütük kalitesini iyileştirmek için kristalleyicinin derinliklerine girer. Ek olarak, nozulun iç duvarının pürüzsüz tasarımı, eriyik akışındaki türbülansı azaltabilir ve cüruf dahil etme riskini azaltabilir.

3. Yüksek sıcaklık ve erozyon direnci

.refrakter nozulErimiş çelik veya cürufun etkisine 1500-1700 ° C'de dayanmalıdır. Malzemenin yüksek refrakterliği ve erozyon direnci, birden fazla döküm sırasında sabit kalmasını ve servis ömrünü uzatmasını sağlar.

4. Termal şok stabilitesi

Kepçe değiştirildiğinde veya döküm başlatıldığında ve durdurulduğunda, nozul keskin bir sıcaklık değişimi yaşayacaktır. Yüksek kaliteli refrakter nozullar, malzeme formülasyonu ve yapısal tasarımı optimize ederek termal şok çatlaması riskini azaltır.

5. Tıkanmayı önleyin

Yüksek alüminyum çelik veya kalsiyum içeren çelik için, erimiş çelikte alümina inklüzyonları üretilebilir ve nozul tıkanmasına neden olabilir. Refrakter nozullar, düşük eritme nokta maddeleri (CAO · al₂o₃ gibi) üreterek tıkanmayı önlemek için genellikle anti-yapışma malzemeleri (CAO içeren kompozit malzemeler gibi) kullanır.

Refrakter nozulların uygulama alanları

Refrakter nozullar aşağıdaki alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır:

1. Demir ve çelik metalurji

Ladle: Üst ve alt nozullar, kepçenin dibinde kullanılır ve erimiş çeliğin tundish'e akışını kontrol etmek için sürgülü nozul sistemi ile işbirliği yapar.
Tundish: Toplama memesi ve daldırılmış nozul, sürekli döküm işlemini optimize etmek için erimiş çeliği tundish'den kristalleştiriciye aktarmak için kullanılır.
Dönüştürücü ve Elektrikli Fırın: Refrakter nozullar, yüksek sıcaklıkta erimiş demir ve cüruf erozyonuna dayanmak için çelik çıkış için kullanılır.

2. Demirsiz metal eritme

Alüminyum, bakır ve magnezyum gibi demir olmayan metallerin eritilmesinde, alüminyum alaşım dökümündeki kılavuz nozullar gibi eriyik iletim ve döküm için refrakter nozullar kullanılır.

3. Cam ve seramik endüstrisi

Refrakter nozullar, yüksek sıcaklık cam veya seramik eriyiklerin akış kontrolü için kullanılır ve son derece yüksek korozyon direncine ve boyutsal stabiliteye sahip olmalıdır.

4. Diğer yüksek sıcaklık endüstrileri

Çöp yakma fırınları, kimyasal yüksek sıcaklık reaktörleri vb.

Refrakter nozulların üretim süreci

Refrakter nozulların üretimi, performanslarının endüstriyel standartları karşılamasını sağlamak için birçok karmaşık süreç içerir:

1. Hammadde seçimi ve malzemeleri
Yüksek saflıkta alümina, zirkonyum oksit, grafit ve diğer hammaddeler seçin ve safsızlık içeriğini kesinlikle kontrol edin. Formül oranına göre antioksidanlar, bağlayıcılar vb. Ekleyin ve eşit olarak karıştırın.

2. Kalıplama
Nozul yapısının yoğun olmasını ve akış kanalının kesin olmasını sağlamak için izostatik presleme veya yüksek basınçlı kalıplama teknolojisini kullanın. Bazı nozulların (daldırma nozulları gibi) hassas kalıplarla karmaşık şekillere oluşturulması gerekir.

3. Sinterleme
Oksijensiz veya koruyucu bir atmosferde (azot gibi) yüksek sıcaklıkta (1400-1800 ° C) sinterleme, malzeme mukavemetini ve termal şok direncini arttırır. Bazı ürünler performansı daha da optimize etmek için ikincil sinterleme veya ısıl işlem kullanır.

4. Yüzey tedavisi
Korozyon direncini ve akışkanlığını artırmak için akış kanalını cilalayın veya bir anti-adezyon tabakası (zro₂ kaplama gibi) uygulayın. Dış tabaka metal bir manşon veya anti-oksidasyon tedavisi ile kaplanabilir.

5. Kalite muayenesi
Memenin gözenekliliği, çatlakları ve boyutsal doğruluğu, X-ışınları ve ultrason gibi tahribatsız test yöntemleri ile kontrol edilir. Refrakter performans ve erozyon direnci laboratuvar simülasyon testleri ile doğrulanır.

Refrakter nozulların avantajları

Yüksek sıcaklık endüstrilerinde refrakter nozulların geniş uygulaması aşağıdaki avantajlarından kaynaklanmaktadır:

Yüksek dayanıklılık: Yüksek kaliteli malzemeler ve işlemler, nozulların aşırı ortamlarda uzun süre kullanılabilmesini sağlar ve tek yaşam birkaç saatten birkaç güne ulaşabilir.
Kesin kontrol: Akış kanalı tasarımının doğruluğu, eriyik akışının stabilitesini sağlar ve ürün kalitesini iyileştirir.
Erozyon direnci: Kimyasal erozyona ve erimiş çelik ve cüruf mekanik erozyonuna karşı güçlü bir dirence sahiptir ve bakım maliyetlerini azaltır.
Termal şok kararlılığı: Optimize edilmiş malzeme formülü, termal şok çatlama riskini azaltır ve sık başlangıç ​​durağının işlem gereksinimlerine uyum sağlar.
Çeşitlendirilmiş Tasarım: Farklı tür ve özelliklere sahip nozullar çeşitli süreç gereksinimlerini karşılar ve çok çeşitli uygulama senaryolarına sahiptir.

Yüksek sıcaklık endüstrisinin temel bileşeni olarak, refrakter nozul yüksek sıcaklık direnci, korozyon direnci ve akış kontrolü gibi çoklu işlevleri entegre eder. Demir ve çelik metalurjisi, demir olmayan metal eritme ve diğer endüstrilerde vazgeçilmez bir "sahne arkası kahramanı" dır.