Que é unha boquilla refractaria?

O nome da boquilla refractaria vén da súa función: a palabra "boquilla" describe vivamente o seu papel como canle fundamental, mentres que "refractario" resalta a súa durabilidade en ambientes de alta temperatura. Segundo o seu uso específico, as boquillas refractarias pódense dividir en moitos tipos, como boquillas superiores, boquillas inferiores, boquillas coleccionistas, boquillas de entrada mergulladas (SEN), etc. Cada tipo ten diferenzas de estrutura e materiais para cumprir diferentes requisitos de proceso.

Que é unha boquilla refractaria?

A boquilla refractaria é un produto de material refractario usado para metal fundido de alta temperatura (como aceiro fundido, ferro fundido) ou control de fluxo de fusión non metálico, normalmente instalado na toma de saída ou un sistema de boquilla deslizante de equipos metalúrxicos (como Ladle, convertedor, Tundish).

Asegura a estabilidade e seguridade do proceso de fundición e fundición controlando con precisión o caudal, o caudal e a dirección do fluxo da fusión. As boquillas refractarias non só precisan soportar temperaturas extremas altas (normalmente máis de 1500 ° C), senón que tamén deben resistir a erosión química, a lacra mecánica e o dano de choque térmico por fusión e escoria.

Composición e materiais de boquillas refractarias

O rendemento das boquillas refractarias depende directamente da súa selección de materiais e deseño estrutural. Os seguintes son os seus principais compoñentes e características do material:

1. Materiais principais

O carbono de aluminio (Al₂o₃-C): a alúmina de alta pureza (Al₂o₃) úsase como compoñente principal e engádense materiais de carbono (como o grafito) para mellorar a resistencia ao choque térmico e a resistencia á erosión. As boquillas de carbono de aluminio son amplamente utilizadas en lentes e tundishs, e son adecuadas para lanzar aceiro carbono común.
O carbono de circonio de aluminio (Al₂o₃-Zro₂-C): engádese o óxido de circonio (ZRO₂) ao carbono de aluminio para mellorar a resistencia á erosión de alta temperatura e choque térmico, e é adecuado para aceiro alto de manganeso ou outras cualificacións especiais de aceiro.
Alta alumina: con bauxita de alta alumina como materia prima principal, é adecuada para ocasións de baixo requirimento ou fundición ordinaria de aceiro carbono e ten un baixo custo.
O magnesio-carbono (MGO-C): con óxido de magnesio (MGO) A medida que se engade a matriz, os materiais de carbono, adecuados para o ambiente de escoria de alta alcalinidade ou os graos especiais de aceiro.
Cuarzo fundido: usado para lanzar algunhas aliaxes de aceiro baixo carbono ou non férreas, ten unha boa resistencia ao choque térmico, pero unha débil resistencia á erosión.
Materiais compostos: como as boquillas compostas con núcleo de óxido de circonio e capa exterior de alto aluminio, combinando as vantaxes de diferentes materiais para optimizar o rendemento.

2. Deseño estrutural

Boquillas refractariasnormalmente son cilíndricos ou cónicos, con canles de fluxo precisas dentro (a abertura é xeralmente 10-100 mm) para controlar o caudal de fusión. Algunhas boquillas (como boquillas de inmersión) están deseñadas con formas especiais, como buracos laterais ou tomas elípticas, para optimizar a distribución do campo de fluxo de aceiro fundido no cristalizador. A capa exterior pode estar cuberta cunha manga metálica (como unha manga de ferro) para mellorar a resistencia mecánica e evitar o choque térmico.

3. Aditivos funcionais

Para mellorar o rendemento, adoitan engadirse os seguintes aditivos a boquillas refractarias:

Antioxidantes: como o silicio (SI) e os po de aluminio (Al), para evitar que os materiais de carbono se oxiden a altas temperaturas.

Estabilizadores: como os óxidos como o calcio (CAO) e o magnesio (MGO), para mellorar a resistencia ao choque térmico e a resistencia á erosión.

Ligantes: como resinas e asfalto, para mellorar a forza de moldura e a estabilidade de alta temperatura.

Funcións de boquillas refractarias

As boquillas refractarias realizan varias funcións clave en procesos metalúrxicos de alta temperatura:

1. Control de fluxo

As boquillas refractarias controlan con precisión o caudal e o fluxo do fundido polo tamaño e a forma das súas canles de fluxo interno. Por exemplo, no proceso de fundición continua, a boquilla mergullada coopera co sistema de boquilla deslizante para axustar a velocidade coa que o aceiro fundido entra no cristalizador para evitar defectos causados ​​por demasiado rápido ou demasiado lento.

2. Protexa o fundido

A boquilla mergullada afonda no cristalizador para evitar que o aceiro fundido estea exposto ao aire, reduce a formación de oxidación e inclusión e mellore a calidade do billete. Ademais, o bo deseño da parede interna da boquilla pode reducir a turbulencia no fluxo de fusión e reducir o risco de inclusión da escoria.

3. Alta temperatura e resistencia á erosión

Oboquilla refractariaNecesita soportar o impacto de aceiro ou escoria fundida a 1500-1700 ° C. A alta refractaría e a resistencia á erosión do material aseguran que permaneza estable durante múltiples castings e prolonga a súa vida útil.

4. Estabilidade de choque térmico

Cando a culler sexa substituída ou se inicia e se detén o casting, a boquilla experimentará un forte cambio de temperatura. As boquillas refractarias de alta calidade reducen o risco de fisuras de choques térmicos ao optimizar a formulación de materiais e o deseño estrutural.

5. Evite o obstrución

Para o aceiro de alto aluminio ou aceiro que contén calcio, pódense xerar inclusións de alúmina no aceiro fundido, provocando obstrucións de boquilla. As boquillas refractarias adoitan empregar materiais anti-adhesión (como materiais compostos que conteñen CAO) para evitar obstrucións xerando substancias de punto baixo (como Cao · al₂o₃).

Campos de aplicación de boquillas refractarias

As boquillas refractarias son amplamente utilizadas nos seguintes campos:

1. Metalurxia de ferro e aceiro

Ladle: as boquillas superiores e inferiores úsanse na parte inferior da culler e cooperan co sistema de boquilla deslizante para controlar o fluxo de aceiro fundido ata o canteiro.
Tundish: a boquilla de colección e a boquilla inmersa úsanse para transferir aceiro fundido do Tundish ao cristalizador para optimizar o proceso de fundición continua.
Converter e forno eléctrico: úsanse boquillas refractarias para a toma de aceiro para soportar a erosión de ferro e escoria de alta temperatura.

2. Soding de metal non férreos

Na fundición de metais non férreos como o aluminio, o cobre e o magnesio, úsanse boquillas refractarias para a transmisión e fundición de fusión, como boquillas guía no fundido de aliaxe de aluminio.

3. Industria de vidro e cerámica

As boquillas refractarias úsanse para o control de fluxo de vidro ou cerámica de alta temperatura e deben ter unha resistencia á corrosión extremadamente alta e a estabilidade dimensional.

4. Outras industrias de alta temperatura

Como incineradores de lixo, reactores químicos de alta temperatura, etc., úsanse boquillas refractarias para controlar a descarga ou transmisión de fluídos de alta temperatura.

Proceso de produción de boquillas refractarias

A produción de boquillas refractarias implica moitos procesos complexos para garantir que o seu rendemento cumpra os estándares industriais:

1. Selección de materias primas e ingredientes
Seleccione Alúmina de alta pureza, óxido de circonio, grafito e outras materias primas e controle estrictamente o contido de impureza. Engade antioxidantes, ligantes, etc. Segundo a relación de fórmulas e mestura uniformemente.

2. Moldura
Use tecnoloxía de moldeo de prensa isostática ou de alta presión para garantir que a estrutura da boquilla sexa densa e a canle de fluxo sexa precisa. Hai que formar algunhas boquillas (como boquillas de inmersión) en formas complexas mediante moldes de precisión.

3. Sinterización
A sinterización a alta temperatura (1400-1800 ° C) nunha atmosfera sen osíxeno ou protectora (como o nitróxeno) aumenta a resistencia do material e a resistencia ao choque térmico. Algúns produtos usan a sinterización secundaria ou o tratamento térmico para optimizar aínda máis o rendemento.

4. Tratamento superficial
Pulir a canle de fluxo ou aplicar unha capa anti-adhesión (como o revestimento Zro₂) para mellorar a resistencia á corrosión e a fluidez. A capa exterior pode estar cuberta cunha manga metálica ou tratamento anti-oxidación.

5. Inspección de calidade
A porosidade, as fendas e a precisión dimensional da boquilla son comprobadas por métodos de proba non destrutivos como raios X e ultrasóns. O rendemento refractario e a resistencia á erosión verifícanse mediante probas de simulación de laboratorio.

Vantaxes de boquillas refractarias

A ampla aplicación de boquillas refractarias en industrias de alta temperatura deriva das seguintes vantaxes:

Alta durabilidade: materiais e procesos de alta calidade garanten que as boquillas poidan usarse durante moito tempo en ambientes extremos e a vida única pode chegar a varias horas a varios días.
Control preciso: a precisión do deseño da canle de fluxo asegura a estabilidade do fluxo de fusión e mellora a calidade do produto.
Resistencia á erosión: ten unha forte resistencia á erosión química e á erosión mecánica de aceiro fundido e escoria, reducindo os custos de mantemento.
Estabilidade de choque térmico: a fórmula de material optimizada reduce o risco de rachaduras de choque térmico e adapta aos requirimentos do proceso de inicio frecuente.
Deseño diversificado: boquillas de diferentes tipos e especificacións cumpren varios requisitos de proceso e teñen unha ampla gama de escenarios de aplicacións.

Como o compoñente principal da industria de alta temperatura, a boquilla refractaria integra múltiples funcións como a alta resistencia á temperatura, a resistencia á corrosión e o control do fluxo. É un "heroe detrás das escenas" na metalurxia de ferro e aceiro, fundición de metais non férreos e outras industrias.