O que é um bico refratário?

O nome do bico refratário vem de sua função - a palavra "bico" descreve vividamente seu papel como um canal de fusão, enquanto "refratário" destaca sua durabilidade em ambientes de alta temperatura. De acordo com seu uso específico, os bicos refratários podem ser divididos em muitos tipos, como bocais superiores, bocais inferiores, bocais de coletores, bocais submersos de entrada (sen) etc. Cada tipo tem diferenças de estrutura e materiais para atender aos diferentes requisitos de processo.

O que é um bico refratário?

O bico refratário é um produto de material refratário usado para metal fundido de alta temperatura (como aço fundido, ferro fundido) ou controle de fluxo de fusão não metálico, geralmente instalado na saída ou no sistema de bicos deslizantes de equipamentos metalúrgicos (como concha, conversor, tundish).

Ele garante a estabilidade e a segurança do processo de fundição e fundição, controlando com precisão a vazão, a vazão e a direção do fluxo do fundido. Os bicos refratários não apenas precisam suportar temperaturas extremas altas (geralmente acima de 1500 ° C), mas também devem resistir à erosão química, limpeza mecânica e danos ao choque térmico de derretimento e escória.

Composição e materiais de bicos refratários

O desempenho de bicos refratários depende diretamente de sua seleção de materiais e design estrutural. A seguir, são apresentados seus principais componentes e características do material:

1. Materiais principais

Carbono de alumínio (Al₂o₃-C): A alumina de alta pureza (Al₂o₃) é usada como componente principal, e os materiais de carbono (como grafite) são adicionados para melhorar a resistência ao choque térmico e a resistência à erosão. Os bocais de carbono de alumínio são amplamente utilizados em conchas e tundishes e são adequados para fundir o aço carbono comum.
Carbono de zircônio de alumínio (Al₂o₃-zro₂-C): O óxido de zircônio (ZRO₂) é adicionado ao carbono de alumínio para melhorar a resistência à erosão de alta temperatura e ao choque térmico e é adequado para a aço de alto manganês ou outros graus de aço especial.
High-Alumina: Com bauxita de alta alumina como matéria-prima principal, é adequada para ocasiões de baixo requisito ou fundição comum de aço carbono e tem um baixo custo.
Magnésio-carbono (MGO-C): Com óxido de magnésio (MGO) como matriz, os materiais de carbono são adicionados, adequados para o ambiente de escória de alta alqualinidade ou graus de aço especiais.
Quartzo fundido: usado para fundir algumas ligas de aço de baixo carbono ou não ferrosas, ele tem boa resistência ao choque térmico, mas fraca resistência à erosão.
Materiais compósitos: como bocais compostos com núcleo de óxido de zircônio e camada externa de alta alumínio, combinando as vantagens de diferentes materiais para otimizar o desempenho.

2. Projeto estrutural

Bocais refratáriossão geralmente cilíndricos ou cônicos, com canais de fluxo precisos dentro (a abertura é geralmente de 10 a 100 mm) para controlar a taxa de fluxo de fusão. Alguns bicos (como bicos de imersão) são projetados com formas especiais, como orifícios laterais ou tomadas elípticas, para otimizar a distribuição do campo de fluxo do aço fundido no cristalizador. A camada externa pode ser coberta com uma manga de metal (como uma manga de ferro) para melhorar a resistência mecânica e evitar rachaduras de choque térmico.

3. Aditivos funcionais

Para melhorar o desempenho, os seguintes aditivos são frequentemente adicionados aos bicos refratários:

Antioxidantes: como o silício (SI) e os pós de alumínio (AL), para impedir que os materiais de carbono oxidam em altas temperaturas.

Estabilizadores: como óxidos como cálcio (CaO) e magnésio (MGO), para aumentar a resistência ao choque térmico e a resistência à erosão.

Finders: como resinas e asfalto, para melhorar a força de moldagem e a estabilidade de alta temperatura.

Funções de bicos refratários

Os bicos refratários desempenham várias funções-chave em processos metalúrgicos de alta temperatura:

1. Controle de fluxo

Os bicos refratários controlam com precisão a taxa de fluxo e o fluxo do derretimento através do tamanho e forma de seus canais de fluxo interno. Por exemplo, no processo de fundição contínua, o bico submerso coopera com o sistema de bicos deslizantes para ajustar a velocidade na qual o aço fundido entra no cristalizador para evitar defeitos causados ​​por muito rápido ou muito lento.

2. Proteja o derretimento

O bico submerso entra profundamente no cristalizador para impedir que o aço fundido seja exposto ao ar, reduza a oxidação e a formação de inclusão e melhore a qualidade do tarugo. Além disso, o design suave da parede interna do bico pode reduzir a turbulência no fluxo de fusão e reduzir o risco de inclusão de escória.

3. Alta temperatura e resistência à erosão

Obico refratárioprecisa suportar o impacto de aço fundido ou escória a 1500-1700 ° C. A alta resistência e resistência à erosão do material garante que ele permaneça estável durante várias peças fundidas e prolonga sua vida útil.

4. Estabilidade de choque térmico

Quando a concha é substituída ou a fundição é iniciada e parada, o bico experimentará uma mudança de temperatura acentuada. Os bicos refratários de alta qualidade reduzem o risco de rachadura de choque térmico, otimizando a formulação do material e o projeto estrutural.

5. Evite entupimento

Para aço de alto alumínio ou aço contendo cálcio, as inclusões de alumina podem ser geradas no aço fundido, causando entupimento do bico. Os bicos refratários geralmente usam materiais anti-adesão (como materiais compostos que contêm CAO) para impedir o entupimento, gerando substâncias de baixo ponto de fusão (como Cao · al₂o₃).

Campos de aplicação de bicos refratários

Os bicos refratários são amplamente utilizados nos seguintes campos:

1. Metalurgia de ferro e aço

Conda: Os bicos superior e inferior são usados ​​na parte inferior da concha e cooperam com o sistema de bicos deslizantes para controlar o fluxo de aço fundido para o Tundish.
Tundish: o bico de coleta e o bico imerso são usados ​​para transferir aço fundido do tundish para o cristalizador para otimizar o processo de fundição contínua.
Conversor e forno elétrico: Os bicos refratários são usados ​​para a tomada de aço para suportar a erosão de ferro e escória fundidos de alta temperatura.

2. Fundição de metal não ferrosa

Na fundição de metais não ferrosos, como alumínio, cobre e magnésio, os bicos refratários são usados ​​para transmissão e fundição por fusão, como bicos-guia na fundição de liga de alumínio.

3. Indústria de vidro e cerâmica

Os bicos refratários são usados ​​para o controle de fluxo de derretimentos de vidro ou cerâmica de alta temperatura e devem ter resistência à corrosão extremamente alta e estabilidade dimensional.

4. Outras indústrias de alta temperatura

Como incineradores de lixo, reatores químicos de alta temperatura, etc., bicos refratários são usados ​​para controlar a descarga ou a transmissão de fluidos de alta temperatura.

Processo de produção de bicos refratários

A produção de bicos refratários envolve muitos processos complexos para garantir que seu desempenho atenda aos padrões industriais:

1. Seleção de matéria -prima e ingredientes
Selecione Alumina de alta pureza, óxido de zircônio, grafite e outras matérias-primas e controla estritamente o conteúdo de impureza. Adicione antioxidantes, ligantes, etc. De acordo com a proporção de fórmula, e misture uniformemente.

2. Moldagem
Use a tecnologia de moldagem por prensagem isostática ou de alta pressão para garantir que a estrutura do bico seja densa e o canal de fluxo seja preciso. Alguns bicos (como bicos de imersão) precisam ser formados em formas complexas por moldes de precisão.

3. Sintering
A sinterização a alta temperatura (1400-1800 ° C) em uma atmosfera protetora livre de oxigênio (como o nitrogênio) aumenta a força do material e a resistência ao choque térmico. Alguns produtos usam sinterização secundária ou tratamento térmico para otimizar ainda mais o desempenho.

4. Tratamento de superfície
Polgo o canal de fluxo ou aplique uma camada anti-adesão (como o revestimento de Zro₂) para melhorar a resistência e a fluidez da corrosão. A camada externa pode ser coberta com uma manga de metal ou tratamento antioxidação.

5. Inspeção de qualidade
A porosidade, rachaduras e precisão dimensional do bico são verificadas por métodos de teste não destrutivos, como raios-X e ultrassom. O desempenho refratário e a resistência à erosão são verificados por testes de simulação de laboratório.

Vantagens de bicos refratários

A ampla aplicação de bicos refratários em indústrias de alta temperatura decorre de suas seguintes vantagens:

Alta durabilidade: materiais e processos de alta qualidade garantem que os bicos possam ser usados ​​por um longo tempo em ambientes extremos, e a vida única pode atingir várias horas a vários dias.
Controle preciso: a precisão do design do canal de fluxo garante a estabilidade do fluxo de fusão e melhora a qualidade do produto.
Resistência à erosão: tem forte resistência à erosão química e à erosão mecânica do aço e escória fundidos, reduzindo os custos de manutenção.
Estabilidade de choque térmico: a fórmula de material otimizada reduz o risco de rachaduras de choque térmico e adapta-se aos requisitos de processo de start-stop frequente.
Design diversificado: Os bocais de diferentes tipos e especificações atendem a vários requisitos de processo e têm uma ampla gama de cenários de aplicação.

Como o componente principal da indústria de alta temperatura, o bico refratário integra várias funções, como resistência à alta temperatura, resistência à corrosão e controle de fluxo. É um indispensável "herói dos bastidores" na metalurgia de ferro e aço, fundição de metal não ferrosa e outras indústrias.