Vật liệu chịu lửa múc là gì?

Vật liệu chịu lửa múc là vật liệu chính được sử dụng trong quá trình làm thép để bảo vệ lớp lót muôi và chịu được sự xói mòn của thép nóng chảy ở nhiệt độ cao. Là thùng chứa chính để giữ và vận chuyển thép nóng chảy (từ bộ chuyển đổi / lò điện đến đúc liên tục), các vật liệu chịu lửa của muôi cần phải ổn định trong điều kiện nhiệt động và hóa học cực kỳ, trong khi thích nghi với tác động của thép nóng chảy thường xuyên, thay đổi nhiệt độ và phản ứng bạo lực tại giao tiếp steel slag. Sau đây là các thành phần chính, yêu cầu hiệu suất và thách thức kỹ thuật của vật liệu chịu lửa múc:

Vật liệu chịu lửa múc là gì?

Vật liệu chịu lửa múc chủ yếu bao gồm lớp lót muôi và các sản phẩm chức năng chịu lửa. Các vật liệu chịu lửa bên trong của nó cần phải chịu được các điều kiện khắc nghiệt như cọ rửa, xói mòn hóa học và sốc nhiệt của thép nóng chảy ở nhiệt độ cao.

Lớp lót muôi thường được chia thành các phần sau theo các khu vực khác nhau tiếp xúc với các yêu cầu về thép nóng chảy và chức năng:

Lớp vĩnh viễn (lớp an toàn):

Vật liệu: Gạch cách điện nhẹ hoặc các diễn viên dẫn điện nhiệt thấp (như đất sét).

Chức năng: cách nhiệt nhiệt, giảm nhiệt độ của vỏ muôi và giảm mất nhiệt.

Lớp làm việc (tiếp xúc trực tiếp với thép nóng chảy và xỉ):

Khu vực đường xỉ:

Vật liệu: Gạch carbon magnesia (MGO-C, chứa 10% ~ 20% than chì).

Các tính năng: Khả năng chống xói mòn xỉ cao (đặc biệt là chống lại xỉ kiềm), than chì cung cấp khả năng chống sốc nhiệt và độ bôi trơn.

Vùng tường:

Vật liệu: gạch carbon magiê nhôm (Al₂o₃-Mgo-C) hoặc nhôm có thể đúc cao (Al₂O₃≥80%).
Các tính năng: Cân bằng khả năng chống xói mòn và chi phí của thép nóng chảy, phù hợp cho các khu vực không có vách.

Khu vực dưới cùng:

Vật liệu: Gạch nhôm cao hoặc corundum có thể đúc (al₂o₃≥90%).
Đặc điểm: Độ bền cơ học cao, khả năng chống áp suất tĩnh và hao mòn tác động của thép nóng chảy.

Các thành phần chức năng:

Cổng trượt chịu lửa:

Vật liệu: Nhôm zirconium carbon carbon (Al₂O₃-Zro₂-C) hoặc magiê carbon (MGO-C).

Chức năng: Kiểm soát chính xác dòng chảy của thép nóng chảy, và cần phải chống lại sự xói mòn nhiệt độ cao và sốc nhiệt.


Purging Plug:

Vật liệu: Corundum-spinel (al₂o₃-mgal₂o₄) hoặc magiê (MGO).

Chức năng: Khuấy thép nóng chảy bằng cách thổi argon / nitơ, nhiệt độ và thành phần đồng đều, độ thấm cao và khả năng chống thấm.


Khối tốt:

Vật liệu: nhôm cao hoặc carbon magiê.

Chức năng: Khắc phục cổng và chịu được tác động cơ học của dòng thép nóng chảy.

Yêu cầu về hiệu suất của vật liệu chịu lửa múc

• Khả năng chống xói mòn xỉ: Diện tích đường xỉ của muôi cần phải chống lại sự xói mòn hóa học của xỉ có độ cơ bản cao (Cao / SiO₂> 2).
• Điện trở sốc nhiệt: Nhiệt độ dao động rất nhiều trong quá trình thay đổi muôi (chẳng hạn như làm mát một cái muôi trống từ 1600 ° C đến nhiệt độ phòng) và vật liệu cần tránh bị nứt.
• Cường độ nhiệt độ cao: Chịu được áp suất tĩnh của thép nóng chảy (chẳng hạn như áp suất dưới cùng của muôi 200 tấn đạt ~ 0,3MPa) và sốc cơ học.
• Ô nhiễm thấp: Tránh các tạp chất trong vật liệu chịu lửa (như SiO₂) phản ứng với thép nóng chảy và ảnh hưởng đến độ tinh khiết của thép.

Sự phát triển và thách thức của công nghệ vật chất

Tối ưu hóa gạch magnesia carbon

Gạch carbon magnesia truyền thống: dựa vào than chì để cải thiện khả năng chống sốc nhiệt, nhưng than chì dễ bị oxy hóa (các chất chống oxy hóa như Al và Si cần được thêm vào).

Xu hướng cacbon hóa thấp: Phát triển gạch carbon magnesia carbon thấp (hàm lượng than chì <8%), thay thế một phần của than chì bằng nanocarbon (như đen carbon) hoặc cấu trúc carbon tạo ra tại chỗ (như cacbon hóa nhựa) để giảm nguy cơ oxy hóa.

Bảo vệ môi trường và không có crom

Vấn đề ô nhiễm crom: gạch magnesia-chrome truyền thống (MGO-cr₂o₃) bị hạn chế do tính gây ung thư của CR⁶⁺.

Giải pháp thay thế: Sử dụng các vật liệu spinel (mgal₂o₄) hoặc magiê-calcium (MGO-CAO), cả hai đều chống xỉ và thân thiện với môi trường.

Mở rộng ứng dụng có thể đúc

Công nghệ đúc tích phân: Sử dụng các diễn viên alumina-Magnesia hoặc Spinel để thay thế công trình gạch truyền thống, giảm xói mòn chung và kéo dài tuổi thọ dịch vụ.

Các diễn viên tự cấp độ: Xây dựng không rung đạt được thông qua tối ưu hóa kích thước hạt, giảm chi phí lao động.

Các chế độ thất bại điển hình của vật liệu chịu lửa muôi

Xói mòn đường xóc: Sự xâm nhập của xỉ gây ra sự hình thành các pha đặc điểm thấp (như hệ thống CaO-MGO-SIO₂) trên bề mặt gạch magnesia-carbon và cấu trúc bong ra.

Ứng suất nhiệt Spalling: Thay đổi nhiệt độ thường xuyên gây ra sự mở rộng của các vicrocracks bên trong vật liệu, và cuối cùng là sự rụng lá.

Sự tắc nghẽn của gạch không khí: Các vùi trong thép nóng chảy (như al₂o₃) được lắng đọng trong các lỗ không khí, ảnh hưởng đến hiệu ứng thổi argon.

Áp dụng vật liệu chịu lửa múc:

Thép sạch: Sử dụng gạch không khí Corundum tinh khiết cao (Al₂O₃> 99%) để giảm sự ra đời của tạp chất.

Thiết kế thời gian dài: Tối ưu hóa chi phí và tuổi thọ thông qua cấu trúc độ dốc (như gạch magiê carbon trong khu vực xỉ và các diễn viên nhôm-magiê cho tường muôi).

Giám sát thông minh: Sử dụng hình ảnh nhiệt hồng ngoại hoặc công nghệ phát thải âm thanh để theo dõi tình trạng xói mòn của lớp lót muôi trong thời gian thực.

Vật liệu chịu lửa mịn là các vật tư tiêu hao cốt lõi trong quá trình sản xuất thép và hiệu suất của chúng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng thép nóng chảy, an toàn sản xuất và chi phí. So với các vật liệu chịu lửa nham hiểm, vật liệu muôi cần phải chịu được thời gian cư trú bằng thép nóng chảy dài hơn, các phản ứng bằng thép xỉ phức tạp hơn và tải trọng cơ học cao hơn. Các hướng phát triển trong tương lai bao gồm các vật liệu carbon thấp và thân thiện với môi trường, thiết kế lâu dài và công nghệ bảo trì thông minh. Ví dụ, việc áp dụng các vật liệu magiê-calcium và các diễn viên không có carbon không chỉ có thể cải thiện khả năng chống xỉ mà còn đáp ứng các yêu cầu của sản xuất xanh.