מהו זרבובית עקשן?

שם הזרבובית העקשן מגיע מהפונקציה שלה - המילה "זרבובית" מתארת ​​בצורה חיה את תפקידה כערוץ נמס, ואילו "עקשן" מדגיש את עמידותה בסביבות טמפרטורה גבוהה. על פי השימוש הספציפי שלה, ניתן לחלק חרירים עקשן לסוגים רבים, כמו חרירים עליונים, חרירים תחתונים, חרירי אספן, חרירי כניסה שקועים (SEN) וכו '. לכל סוג יש הבדלים במבנה ובחומרים כדי לעמוד בדרישות התהליך השונות.

מהו זרבובית עקשן?

זרבובית עקשן היא מוצר חומר עקשן המשמש למתכת מותכת בטמפרטורה גבוהה (כגון פלדה מותכת, ברזל מותך) או בקרת זרימת נמס לא מתכתי, המותקנת בדרך כלל בשקע או במערכת זרבובית הזזה של ציוד מתכתי (כגון מצקת, ממיר, טונדיש).

זה מבטיח את היציבות והבטיחות של תהליך ההתכה והליהוק על ידי שליטה מדויקת על קצב הזרימה, קצב הזרימה וכיוון הזרימה של ההמסה. חרירים עקשן לא רק צריכים לעמוד בטמפרטורות גבוהות קיצוניות (בדרך כלל מעל 1500 מעלות צלזיוס), אלא גם חייבות לעמוד בפני שחיקה כימית, סריקה מכנית ונזק להלם תרמי ממיס וסיגים.

קומפוזיציה וחומרים של חרירים עקשן

הביצועים של חרירים עקשן תלויים ישירות בבחירת החומרים ובעיצוב המבני שלהם. להלן המרכיבים העיקריים שלה ומאפייני החומר:

1. חומרים עיקריים

פחמן אלומיניום (AL₂O₃-C): אלומינה טוהרת גבוהה (AL₂O₃) משמשת כמרכיב העיקרי, וחומרי פחמן (כגון גרפיט) ​​מתווספים כדי לשפר את עמידות הזעזועים התרמית והתנגדות לשחיקה. חרירי פחמן אלומיניום נמצאים בשימוש נרחב בצרקות ובהתפקידים, ומתאימים ליציקת פלדת פחמן רגילה.
פחמן אלומיניום זירקוניום (al₂o₃-zro₂-c): תחמוצת זירקוניום (zro₂) מתווסף לפחמן אלומיניום כדי לשפר את ההתנגדות לשחיקה בטמפרטורה גבוהה ולהלם תרמי, ומתאים לפלדה גבוהה מנגן או ציוני פלדה מיוחדים אחרים.
אלומינה גבוהה: עם בוקסיט באלומינה גבוהה כחומר הגלם העיקרי, הוא מתאים לאירועים בהנחיה נמוכה או ליציקת פלדת פחמן רגילה, ובעלות נמוכה בעלות נמוכה.
מגנזיום-פחמן (MGO-C): עם תחמוצת מגנזיום (MGO) כמטריקס, חומרי פחמן מתווספים, המתאימים לסביבת סיגים באלקליות גבוהה או ציוני פלדה מיוחדים.
קוורץ התמזג: משמש ליציקת פלדה דלת פחמן או סגסוגות שאינן ברזליות, יש לו עמידות טובה בפני זעזועים תרמיים, אך עמידות לשחיקה חלשה.
חומרים מורכבים: כגון חרירים מורכבים עם ליבת תחמוצת זירקוניום ושכבה חיצונית גבוהה-אלומיניום, המשלבים את היתרונות של חומרים שונים כדי לייעל את הביצועים.

2. תכנון מבני

חרירים עקשןהם בדרך כלל גליליים או חרוטי, עם תעלות זרימה מדויקות בפנים (צמצם הוא בדרך כלל 10-100 מ"מ) כדי לשלוט בקצב זרימת ההמסה. כמה חרירים (כמו חרירי טבילה) מעוצבים עם צורות מיוחדות, כמו חורים צדדיים או חנויות אליפטיות, כדי לייעל את חלוקת שדה הזרימה של פלדה מותכת בגביש. השכבה החיצונית עשויה להיות מכוסה בשרוול מתכת (כמו שרוול ברזל) כדי לשפר את החוזק המכני ולמנוע פיצוח זעזועים תרמי.

3. תוספים פונקציונליים

כדי לשפר את הביצועים, התוספים הבאים מתווספים לרוב לחרירים עקשן:

נוגדי חמצון: כמו סיליקון (SI) ואבקות אלומיניום (AL), כדי למנוע חומרי חומרי פחמן בטמפרטורות גבוהות.

מייצבים: כמו תחמוצות כמו סידן (CAO) ומגנזיום (MGO), כדי לשפר את עמידות הלם תרמי ועמידות לשחיקה.

קלסרים: כמו שרפים ואספלט, כדי לשפר את חוזק הדפוס ויציבות בטמפרטורה גבוהה.

פונקציות של חרירים עקשן

חרירי עקשן מבצעים פונקציות מפתח מרובות בתהליכים מטלורגיים בטמפרטורה גבוהה:

1. בקרת זרימה

חרירים עקשן שולטים במדויק על קצב הזרימה וזרימת ההמסה דרך גודל וצורתם של תעלות הזרימה הפנימיות שלהם. לדוגמה, בתהליך היציקה הרציף, הזרבובית השקועה משתפת פעולה עם מערכת הזרבובית הזזה כדי להתאים את המהירות בה הפלדה המותכת נכנסת לגביש כדי להימנע מליקויים הנגרמים על ידי מהיר מדי או איטי מדי.

2. הגן על ההמסה

הזרבובית השקועה נכנסת עמוק לתוך הגביש כדי למנוע את חשף הפלדה המותכת לאוויר, להפחית את היווצרות החמצון וההכללה ולשפר את איכות החוברת. בנוסף, העיצוב החלק של הקיר הפנימי של הזרבובית יכול להפחית את הסערה בזרימת ההמסה ולהפחית את הסיכון להכללת סיגים.

3. התנגדות לטמפרטורה גבוהה ושחיקה

THEזרבובית עקשןצריך לעמוד בהשפעה של פלדה מותכת או סיגים בטמפרטורה של 1500-1700 מעלות צלזיוס. העמידות הגבוהה והתנגדות השחיקה של החומר מבטיחים שהוא נשאר יציב במהלך יציקות מרובות ומאריך את חיי השירות שלו.

4. יציבות הלם תרמי

כאשר מחליפה את מצקת או שהליהוק מתחילה ונעצר, הזרבובית תחווה שינוי טמפרטורה חד. חרירים עקשן באיכות גבוהה מפחיתים את הסיכון לפיצוח הלם תרמי על ידי אופטימיזציה של ניסוח חומרים ותכנון מבני.

5. מנע סתימה

עבור פלדה גבוהה-אלומיניום או פלדה המכילה סידן, ניתן ליצור תכלילי אלומינה בפלדה המותכת, ולגרום לסתימת זרבובית. חרירים עקשן משתמשים לעתים קרובות בחומרים נגד הידבקות (כגון חומרים מורכבים המכילים CAO) כדי למנוע סתימת סתימה על ידי יצירת חומרים של נקודת הפזה נמוכה (כגון CAO · al₂o₃).

שדות יישומים של חרירים עקשן

חרירים עקשן נמצאים בשימוש נרחב בשדות הבאים:

1. מתכות ברזל ופלדה

מצקת: החרירים העליונים והתחתונים משמשים בתחתית המצקת, ומשתפים פעולה עם מערכת הזרבובית הזזה כדי לשלוט על זרימת הפלדה המותכת לטאנדיש.
טונדיש: זרבובית האיסוף והזרבוב השקוע משמשים להעברת פלדה מותכת מהטונדיש לגביש כדי לייעל את תהליך היציקה הרציף.
ממיר ותנור חשמלי: חרירים עקשן משמשים לשקע הפלדה כדי לעמוד בשחיקה של ברזל וסגים מותכים בטמפרטורה גבוהה.

2. התכת מתכת לא ברזלית

בהתכה של מתכות לא ברזליות כמו אלומיניום, נחושת ומגנזיום, חרירים עקשן משמשים להעברת נמס וליהוק, כמו חרירי מדריך בליהוק סגסוגת אלומיניום.

3. תעשיית זכוכית וקרמיקה

חרירים עקשן משמשים לבקרת זרימה של נמסים זכוכית או קרמיקה בטמפרטורה גבוהה, ועליהם להיות בעלי עמידות לקורוזיה גבוהה במיוחד ויציבות ממדית.

4. תעשיות אחרות בטמפרטורה גבוהה

כמו משרפות זבל, כורים כימיים בטמפרטורה גבוהה וכו ', חרירים עקשן משמשים לבקרת הפריקה או העברת נוזלים בטמפרטורה גבוהה.

תהליך ייצור של חרירים עקשן

ייצור חרירים עקשן כרוך בתהליכים מורכבים רבים כדי להבטיח שביצועיהם עומדים בסטנדרטים תעשייתיים:

1. בחירת חומרי גלם ומרכיבים
בחר אלומינה בעלת טוהר גבוה, תחמוצת זירקוניום, גרפיט וחומרי גלם אחרים, ושולטים בקפדנות בתוכן הטומאה. הוסף נוגדי חמצון, קלסרים וכו 'לפי יחס הנוסחה ומערבב באופן שווה.

2. דפוס
השתמש בטכנולוגיית לחיצה או דפוס בלחץ גבוה כדי להבטיח שמבנה הזרבובית צפוף ותעלת הזרימה מדויקת. יש ליצור כמה חרירים (כמו חרירי טבילה) לצורות מורכבות על ידי תבניות מדויקות.

3. סינטינג
הסינון בטמפרטורה גבוהה (1400-1800 מעלות צלזיוס) באטמוספירה נטולת חמצן או מגן (כמו חנקן) משפר את חוזק החומר ועמידות הלם תרמי. מוצרים מסוימים משתמשים בסינון משני או בטיפול בחום כדי לייעל את הביצועים עוד יותר.

4. טיפול פני השטח
ללטש את תעלת הזרימה או מיישמים שכבה נגד הידבקות (כגון ציפוי ZRO₂) כדי לשפר את עמידות הקורוזיה והנזילות. השכבה החיצונית עשויה להיות מכוסה בטיפול בשרוול מתכת או בטיפול נגד חמצון.

5. בדיקה איכותית
הנקבוביות, הסדקים והדיוק הממדי של הזרבובית נבדקים על ידי שיטות בדיקה לא הרסניות כמו צילומי רנטגן ואולטרסאונד. הביצועים העקשן והתנגדות השחיקה מאומתים על ידי בדיקות סימולציה במעבדה.

יתרונות של חרירים עקשן

היישום הרחב של חרירים עקשן בענפים בטמפרטורה גבוהה נובע מהיתרונות הבאים:

עמידות גבוהה: חומרים ותהליכים באיכות גבוהה מבטיחים שניתן להשתמש בחרירים במשך זמן רב בסביבות קיצוניות, והחיים הרווקים יכולים להגיע למספר שעות עד מספר ימים.
בקרה מדויקת: הדיוק של תכנון ערוץ הזרימה מבטיח את היציבות של זרימת ההמסה ומשפר את איכות המוצר.
עמידות לשחיקה: יש לה עמידות חזקה לשחיקה כימית ושחיקה מכנית של פלדה מותכת וסיגים, ומפחיתים את עלויות התחזוקה.
יציבות הלם תרמי: נוסחת החומר המותאמת מפחיתה את הסיכון לפיצוח הלם תרמי והסתגלות לדרישות התהליך של תחילת התחלה תכופה.
תכנון מגוון: חרירים מסוגים ומפרטים שונים עומדים בדרישות תהליכים שונים ויש להם מגוון רחב של תרחישי יישומים.

כמרכיב הליבה בתעשייה בטמפרטורה גבוהה, זרבובית עקשן משלבת פונקציות מרובות כמו עמידות לטמפרטורה גבוהה, עמידות בפני קורוזיה ובקרת זרימה. זהו "גיבור מאחורי הקלעים" חיוני במתכת הברזל והפלדה, התכת מתכת לא ברזלית ותעשיות אחרות.