Ladle refrakter malzeme nedir?

Ladle refrakter malzemeleri, kepçe astarını korumak ve yüksek sıcaklıkta erimiş çelik ve cüruf erozyonuna dayanmak için çelik yapım işleminde kullanılan anahtar malzemelerdir. Erimiş çeliğin tutulması ve taşınması için ana kap (dönüştürücüden / elektrikli fırından sürekli döküm tundish'e), kepçenin refrakter malzemelerinin aşırı termodinamik ve kimyasal koşullar altında stabil kalması gerekir, sık sık erimiş çelik darbeye, sıcaklık değişikliklerine ve slag-stajyer arayüzündeki şiddetli reaksiyonlara uyum sağlar. Ladle refrakter malzemelerinin temel bileşenleri, performans gereksinimleri ve teknik zorlukları aşağıdadır:

Ladle refrakter malzemeleri nelerdir?

Ladle refrakter malzemeleri esas olarak kepçe astar ve kepçe refrakter fonksiyonel ürünlerden oluşur. İç refrakter malzemeleri, yüksek sıcaklıklı erimiş çeliğin ovma, kimyasal erozyon ve termal şok gibi aşırı koşullara dayanmalıdır.

Ladle astarı genellikle erimiş çelik ve fonksiyonel gereksinimlerle temas eden farklı alanlara göre aşağıdaki parçalara ayrılır:

Kalıcı Katman (Güvenlik Katmanı):

Malzeme: Hafif yalıtım tuğlaları veya düşük termal iletkenlik dökümleri (kil gibi).

Fonksiyon: Termal yalıtım, kepçe kabuğunun sıcaklığını azaltma ve ısı kaybını azaltma.

Çalışma katmanı (erimiş çelik ve cüruf ile doğrudan temas):

Cüruf hattı alanı:

Malzeme: Magnezya karbon tuğlası (MGO-C,% 10 ~% 20 grafit içeren).

Özellikler: Cüruf erozyonuna (özellikle alkalin cürufuna karşı) yüksek direnç olan grafit, termal şok direnci ve yağlama sağlar.

Duvar alanı:

Malzeme: Alüminyum Magnezyum Karbon Tuğla (Al₂o₃-MGO-C) veya yüksek alüminyum dökülebilir (al₂o₃ ≥%80).
Özellikler: Yasavatılmayan çizgi alanları için uygun, erimiş çelik erozyona ve maliyete karşı direnci dengeler.

Alt alan:

Malzeme: Yüksek alüminyum tuğla veya korundum dökülebilir (%90).
Özellikler: Yüksek mekanik mukavemet, erimiş çelik statik basınç ve darbe aşınmasına karşı direnç.

Fonksiyonel Bileşenler:

Refrakter Kayan Kapı:

Malzeme: Alüminyum Zirkonyum Karbon Kompozit (Al₂o₃-Zro₂-C) veya Magnezyum Karbon (MGO-C).

Fonksiyon: Erimiş çelik akışını doğru bir şekilde kontrol edin ve yüksek sıcaklık erozyonuna ve termal şoka direnmek gerekir.


Tasfiye fişi:

Malzeme: Korundum-spinel (al₂o₃-mgal₂o₄) veya magnezyum (MGO).

Fonksiyon: Erimiş çeliği argon / azot, düzgün sıcaklık ve bileşim, yüksek geçirgenlik ve anti-geçirgenlik gereklidir.


Kuyu Blok:

Malzeme: Yüksek alüminyum veya magnezyum karbon.

Fonksiyon: Kapıyı düzeltin ve erimiş çelik akışının mekanik etkisine dayanın.

Ladle refrakter malzemelerinin performans gereksinimleri

• Cüruf erozyonu direnci: Kepçenin cüruf hattı alanının, yüksek kanatlı cürufun kimyasal erozyonuna direnmesi gerekir (Cao / sio₂> 2).
• Termal şok direnci: Sıcaklık, ladle cirosu sırasında büyük ölçüde dalgalanır (boş bir kepçenin 1600 ° C'den oda sıcaklığına kadar soğutulması gibi) ve malzemenin çatlamayı önlemesi gerekir.
• Yüksek sıcaklık mukavemeti: Erimiş çeliğin statik basıncına (200 tonluk bir kepçenin alt basıncı ~ 0.3MPa'ya ulaşır) ve mekanik şoka dayanır.
• Düşük kirlilik: Refrakter malzemelerdeki (Sio₂ gibi) erimiş çelikle reaksiyona girmesini ve çeliğin saflığını etkilemesinden kaçının.

Malzeme teknolojisinin evrimi ve zorlukları

Magnezya karbon tuğlalarının optimizasyonu

Geleneksel Magnezya Karbon Tuğlaları: Termal şok direncini iyileştirmek için grafite güvenin, ancak grafit kolayca oksitlenir (Al ve Si gibi antioksidanların ilave edilmesi gerekir).

Düşük karbonizasyon eğilimi: Düşük karbonlu magnezya karbon tuğlaları (grafit içeriği <%8) geliştirin, grafitin bir kısmını oksidasyon riskini azaltmak için nanokarbon (karbon siyahı gibi) veya yerinde üretilen karbon yapısı (reçine karbonizasyonu gibi) ile değiştirin.

Çevre Koruma ve Krom içermeyen

Krom kirliliği problemi: Geleneksel magnezya-krom tuğlalar (MGO-Cr₂o₃) Cr⁶⁺'nin kanserojenliği nedeniyle kısıtlanmıştır.

Alternatif çözüm: Hem cüruf dirençli hem de çevre dostu olan spinel (mgal₂o₄) veya magnezyum kalsiyum (MGO-CAO) malzemeleri kullanın.

Dökülebilir uygulamanın uzatılması

İntegral Döküm Teknolojisi: Geleneksel tuğla işlerinin yerini almak, eklem erozyonunu azaltmak ve servis ömrünü uzatmak için alümina-magnezi veya spinel dökümlerini kullanın.

Kendi kendini seven dökümler: Titreşimsiz yapı, parçacık boyutu optimizasyonu yoluyla sağlanır ve işçilik maliyetlerini azaltır.

Kepçe refrakter malzemelerinin tipik arıza modları

Cüruf çizgisi erozyonu: Cüruf penetrasyonu, magnezia-karbon tuğlalarının yüzeyinde düşük eritme noktalı fazların (Cao-MGO-sio₂ sistemi gibi) oluşumuna neden olur ve yapı soyulur.

Termal Stres Spalling: Sık sıcaklık değişiklikleri, mikro çatlakların malzeme içindeki genişlemesine ve sonunda katmanlı dökülmeye neden olur.

Hava tuğlalarının tıkanması: erimiş çelikte (al₂o₃ gibi) kapanımlar, argon üfleme etkisini etkileyen hava deliklerine bırakılır.

Kepçe refrakter malzemelerinin uygulanması:

Temiz Çelik Eritme: Kirliliklerin tanıtımını azaltmak için yüksek saflıkta korundum hava tuğlaları (al₂o₃>%99) kullanın.

Uzun Yaşam Tasarımı: Gradyan yapısı (cüruf hattı alanındaki magnezyum karbon tuğlaları ve kepçe duvarı için alüminyum-magnezyum dökülebilir ürünler gibi) maliyet ve ömrü optimize edin.

Akıllı İzleme: Kepçe astarının erozyon durumunu gerçek zamanlı olarak izlemek için kızılötesi termal görüntüleyiciler veya akustik emisyon teknolojisi kullanın.

Ladle refrakter malzemeleri çelik üretim sürecinde temel sarf malzemeleridir ve performansları erimiş çelik, üretim güvenliği ve maliyetini doğrudan etkiler. Tundish refrakter malzemelerle karşılaştırıldığında, kepçe malzemelerinin daha uzun erimiş çelik kalma süresine, daha karmaşık cüruf çelik reaksiyonlarına ve daha yüksek mekanik yüklere dayanması gerekir. Gelecekteki geliştirme talimatları arasında düşük karbon ve çevre dostu malzemeler, uzun ömürlü tasarım ve akıllı bakım teknolojisi bulunmaktadır. Örneğin, magnezyum-kalsiyum malzemelerinin ve karbon içermeyen dökümlerin uygulanması sadece cüruf direncini iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda yeşil üretimin gereksinimlerini de karşılayabilir.