Cos'è un ugello refrattario?

Il nome dell'ugello refrattario deriva dalla sua funzione: la parola "ugello" descrive vividamente il suo ruolo di canale di fusione, mentre "refrattario" evidenzia la sua durata in ambienti ad alta temperatura. Secondo il suo uso specifico, gli ugelli refrattari possono essere divisi in molti tipi, come ugelli superiori, ugelli inferiori, ugelli da collezione, ugelli di ingresso sommersi (SEN), ecc. Ogni tipo ha differenze di struttura e materiali per soddisfare diversi requisiti di processo.

Cos'è un ugello refrattario?

L'ugello refrattario è un prodotto di materiale refrattario utilizzato per il metallo fuso ad alta temperatura (come acciaio fuso, ferro fuso) o controllo del flusso di fusione non metallico, generalmente installato nell'uscita o nel sistema di ugelli scorrevoli di apparecchiature metallurgiche (come mestolo, convertitore, tundish).

Garantisce la stabilità e la sicurezza del processo di fusione e fusione controllando accuratamente la portata, la portata e la direzione del flusso del fuso. Gli ugelli refrattari non devono solo resistere alle alte temperature estreme (di solito oltre 1500 ° C), ma devono anche resistere all'erosione chimica, al pulizia meccanica e al danno da shock termico da fusione e scorie.

Composizione e materiali di ugelli refrattari

Le prestazioni degli ugelli refrattari dipendono direttamente dalla selezione dei materiali e dalla progettazione strutturale. I seguenti sono i suoi componenti principali e le caratteristiche del materiale:

1. Materiali principali

Il carbonio in alluminio (Al₂o₃-C): l'allumina ad alta purezza (Al₂o₃) viene utilizzata come componente principale e i materiali di carbonio (come la grafite) vengono aggiunti per migliorare la resistenza alle shock termiche e la resistenza all'erosione. Gli ugelli di carbonio in alluminio sono ampiamente utilizzati in mestoli e tundish e sono adatti per la gettatura di acciaio al carbonio ordinario.
Il carbonio di zirconio in alluminio (al₂o₃-zro₂-C): l'ossido di zirconio (ZRO₂) viene aggiunto al carbonio di alluminio per migliorare la resistenza all'erosione ad alta temperatura e all'archivia termica ed è adatto per l'acciaio ad alto manganese o altri gradi speciali in acciaio.
Alumina alta: con bauxite ad alta allumina come materia prima principale, è adatto per occasioni a basso consumo o fusione ordinaria in acciaio al carbonio e ha un basso costo.
Magnesio-carbonio (MGO-C): con ossido di magnesio (MGO) come matrice, i materiali di carbonio sono aggiunti, adatti per l'ambiente scolastico ad alta altopinanza o i gradi speciali in acciaio.
Quarzo fuso: usato per lanciare in acciaio a basse emissioni di carbonio o leghe non ferrose, ha una buona resistenza agli shock termici, ma una debole resistenza all'erosione.
Materiali compositi: come ugelli compositi con nucleo di ossido di zirconio e strato esterno ad alto alluminio, combinando i vantaggi di materiali diversi per ottimizzare le prestazioni.

2. Design strutturale

Ugelli refrattarisono generalmente cilindrici o conici, con canali di flusso precisi all'interno (l'apertura è generalmente 10-100 mm) per controllare la portata del fusione. Alcuni ugelli (come ugelli di immersione) sono progettati con forme speciali, come fori laterali o prese ellittiche, per ottimizzare la distribuzione del campo di flusso di acciaio fuso nel cristallizzatore. Lo strato esterno può essere coperto con un manicotto di metallo (come un manicotto di ferro) per migliorare la resistenza meccanica e prevenire la cracking di shock termico.

3. Aditivi funzionali

Per migliorare le prestazioni, i seguenti additivi vengono spesso aggiunti agli ugelli refrattari:

Antiossidanti: come polveri di silicio (SI) e alluminio (AL), per impedire ai materiali di carbonio di ossidazione ad alte temperature.

Stabilizzatori: come ossidi come calcio (CAO) e magnesio (MGO), per migliorare la resistenza alle shock termiche e la resistenza all'erosione.

Connessi: come resine e asfalto, per migliorare la resistenza allo stampaggio e la stabilità ad alta temperatura.

Funzioni di ugelli refrattari

Gli ugelli refrattari eseguono più funzioni chiave nei processi metallurgici ad alta temperatura:

1. Controllo del flusso

Gli ugelli refrattari controllano con precisione la portata e il flusso del fuso attraverso le dimensioni e la forma dei loro canali di flusso interno. Ad esempio, nel processo di fusione continua, l'ugello sommerso collabora con il sistema di ugelli scorrevoli per regolare la velocità con cui l'acciaio fuso entra nel cristallizzatore per evitare difetti causati da troppo veloci o troppo lenti.

2. Proteggi il fuso

L'ugello sommerso va in profondità nel cristallizzatore per impedire che l'acciaio fuso venga esposto all'aria, ridurre la formazione di ossidazione e inclusione e migliorare la qualità della billetta. Inoltre, la progettazione regolare della parete interna dell'ugello può ridurre la turbolenza nel flusso di fusione e ridurre il rischio di inclusione delle scorie.

3. Resistenza ad alta temperatura ed erosione

ILugello refrattarioDeve resistere all'impatto dell'acciaio fuso o delle scorie a 1500-1700 ° C. L'elevata refrattarietà e la resistenza all'erosione del materiale assicurano che rimanga stabile durante più getti e prolunga la sua durata di servizio.

4. Stabilità degli shock termici

Quando il mestolo viene sostituito o il casting viene avviato e fermato, l'ugello sperimenterà un forte cambiamento di temperatura. Gli ugelli refrattari di alta qualità riducono il rischio di crack di shock termico ottimizzando la formulazione del materiale e la progettazione strutturale.

5. Prevenire l'intasamento

Per acciaio ad alto contenuto di alluminio o acciaio contenente calcio, le inclusioni di allumina possono essere generate in acciaio fuso, causando intasamento degli ugelli. Gli ugelli refrattari utilizzano spesso materiali anti-adesione (come materiali compositi contenenti CAO) per prevenire l'intasamento generando sostanze a basso punto di fusione (come CAO · al₂o₃).

Campi di applicazione degli ugelli refrattari

Gli ugelli refrattari sono ampiamente utilizzati nei seguenti campi:

1. Metallurgia del ferro e dell'acciaio

Morto: gli ugelli superiori e inferiori sono usati nella parte inferiore del mestolo e cooperano con il sistema di ugelli scorrevoli per controllare il flusso di acciaio fuso al tundish.
Tundish: l'ugello di raccolta e l'ugello immerso vengono utilizzati per trasferire l'acciaio fuso dal Tundish al cristallizzatore per ottimizzare il processo di fusione continua.
Convertitore e fornace elettrico: gli ugelli refrattari vengono utilizzati per l'uscita in acciaio per resistere all'erosione di ferro fuso ad alta temperatura e scorie.

2. Fondamento in metallo non ferroso

Nella fusione di metalli non ferrosi come alluminio, rame e magnesio, gli ugelli refrattari vengono utilizzati per la trasmissione e la fusione di fusione, come gli ugelli guida nella fusione in lega di alluminio.

3. Industria del vetro e della ceramica

Gli ugelli refrattari vengono utilizzati per il controllo del flusso di vetri ad alta temperatura o fusione in ceramica e devono avere resistenza alla corrosione estremamente elevata e stabilità dimensionale.

4. Altre industrie ad alta temperatura

Come inceneritori di immondizia, reattori chimici ad alta temperatura, ecc., Vengono utilizzati ugelli refrattari per controllare la scarica o la trasmissione di fluidi ad alta temperatura.

Processo di produzione di ugelli refrattari

La produzione di ugelli refrattari coinvolge molti processi complessi per garantire che le loro prestazioni soddisfino gli standard industriali:

1. Selezione e ingredienti delle materie prime
Seleziona allumina di alta purezza, ossido di zirconio, grafite e altre materie prime e controlla rigorosamente il contenuto di impurità. Aggiungi antiossidanti, leganti, ecc. Secondo il rapporto formula e mescola uniformemente.

2. Modanatura
Utilizzare la tecnologia di stampaggio isostatico o ad alta pressione per garantire che la struttura degli ugelli sia densa e che il canale di flusso sia preciso. Alcuni ugelli (come gli ugelli di immersione) devono essere formati in forme complesse da stampi di precisione.

3. Sintering
La sinterizzazione ad alta temperatura (1400-1800 ° C) in un'atmosfera priva di ossigeno o protettivo (come l'azoto) migliora la resistenza del materiale e la resistenza agli shock termici. Alcuni prodotti utilizzano la sinterizzazione secondaria o il trattamento termico per ottimizzare ulteriormente le prestazioni.

4. Trattamento superficiale
Solontanare il canale di flusso o applicare uno strato anti-adesione (come il rivestimento Zro₂) per migliorare la resistenza alla corrosione e la fluidità. Lo strato esterno può essere coperto con un manicotto metallico o un trattamento antiossidazione.

5. Ispezione di qualità
La porosità, le crepe e l'accuratezza dimensionale dell'ugello sono controllate con metodi di test non distruttivi come raggi X e ultrasuoni. Le prestazioni refrattarie e la resistenza all'erosione sono verificate dai test di simulazione di laboratorio.

Vantaggi degli ugelli refrattari

L'ampia applicazione di ugelli refrattari nelle industrie ad alta temperatura deriva dai seguenti vantaggi:

Elevata durata: materiali e processi di alta qualità assicurano che gli ugelli possano essere utilizzati a lungo in ambienti estremi e la vita singola può raggiungere da diverse ore a diversi giorni.
Controllo preciso: l'accuratezza del design del canale di flusso garantisce la stabilità del flusso di fusione e migliora la qualità del prodotto.
Resistenza all'erosione: ha una forte resistenza all'erosione chimica e all'erosione meccanica di acciaio fuso e scorie, riducendo i costi di manutenzione.
Stabilità degli shock termici: la formula del materiale ottimizzata riduce il rischio di crack di shock termico e si adatta ai requisiti di processo di frequente start-stop.
Progettazione diversificata: ugelli di diversi tipi e specifiche soddisfano vari requisiti di processo e hanno una vasta gamma di scenari di applicazione.

Come componente principale dell'industria ad alta temperatura, l'ugello refrattario integra più funzioni come resistenza ad alta temperatura, resistenza alla corrosione e controllo del flusso. È un "eroe dietro le quinte" indispensabile nella metallurgia del ferro e dell'acciaio, la fusione di metalli non ferrosi e altre industrie.