Vad är ett eldfast munstycke?

Namnet på det eldfasta munstycket kommer från dess funktion - ordet "munstycke" beskriver livligt sin roll som en smältkanal, medan "eldfasta" belyser dess hållbarhet i miljöer med hög temperatur. Enligt dess specifika användning kan eldfasta munstycken delas upp i många typer, såsom övre munstycken, nedre munstycken, samlarmunstycken, nedsänkta inträdesmunstycken (SEN), etc. Varje typ har skillnader i struktur och material för att uppfylla olika processkrav.

Vad är ett eldfast munstycke?

Refractory Munstycke är en eldfast materialprodukt som används för hög temperatur smält metall (såsom smält stål, smält järn) eller icke-metallisk smältflödeskontroll, vanligtvis installerad i utlopps- eller glidande munstyckssystemet för metallurgisk utrustning (såsom slaggar, omvandlare, toundish).

Det säkerställer stabiliteten och säkerheten för smält- och gjutningsprocessen genom att noggrant kontrollera flödeshastigheten, flödeshastigheten och flödesriktningen för smältan. Effektiva munstycken behöver inte bara motstå extrema höga temperaturer (vanligtvis över 1500 ° C), utan måste också motstå kemisk erosion, mekanisk skurning och termisk chockskada från smälta och slagg.

Komposition och material med eldfasta munstycken

Prestandan för eldfasta munstycken beror direkt på deras materialval och strukturell design. Följande är dess huvudkomponenter och materiella egenskaper:

1. Huvudmaterial

Aluminiumkol (Al₂o₃-C): Alumina med hög renhet (Al₂o₃) används som huvudkomponent och kolmaterial (såsom grafit) tillsätts för att förbättra termisk chockmotstånd och erosionsmotstånd. Aluminiumkolmunstycken används allmänt i slev och avstängningar och är lämpliga för att gjuta vanligt kolstål.
Aluminium zirkoniumkol (Al₂o₃-Zro₂-C): Zirkoniumoxid (Zro₂) tillsätts till aluminiumkol för att förbättra resistensen mot erosion och termisk chock med hög temperatur och är lämplig för hög manganstål eller andra speciella stålkvaliteter.
High-Alasnid: Med bauxit med hög aluminiumoxid som det huvudsakliga råmaterialet är det lämpligt för lågkrav eller vanlig kolstålgjutning och har en låg kostnad.
Magnesium-kol (Mgo-C): Med magnesiumoxid (Mgo) som matris tillsätts kolmaterial, lämpliga för låg-alkalinitetsslaggmiljö eller speciella stålkvaliteter.
Fused Quartz: Används för gjutning av lite stål med låg kolhalt eller icke-järn, har den god termisk chockmotstånd, men svag erosionsmotstånd.
Kompositmaterial: såsom sammansatta munstycken med zirkoniumoxidkärnan och det yttre skiktet med hög aluminium, och kombinerar fördelarna med olika material för att optimera prestanda.

2. Strukturell design

Eldmässiga munstyckenär vanligtvis cylindriska eller koniska, med exakta flödeskanaler inuti (bländare är i allmänhet 10-100 mm) för att kontrollera smältflödeshastigheten. Vissa munstycken (såsom nedsänkningsmunstycken) är utformade med speciella former, såsom sidohål eller elliptiska uttag, för att optimera flödesfältfördelningen av smält stål i kristallisatorn. Det yttre skiktet kan täckas med en metallhylsa (såsom en järnhylsa) för att förbättra mekanisk styrka och förhindra termisk chocksprickning.

3. Funktionella tillsatser

För att förbättra prestandan läggs följande tillsatser ofta till eldfasta munstycken:

Antioxidanter: såsom kisel (Si) och aluminium (AL) pulver, för att förhindra att kolmaterial oxideras vid höga temperaturer.

Stabilisatorer: såsom oxider såsom kalcium (CaO) och magnesium (MGO), för att förbättra termisk chockmotstånd och erosionsmotstånd.

Bindemedel: såsom hartser och asfalt, för att förbättra formstyrkan och hög temperaturstabilitet.

Funktioner av eldfasta munstycken

Eldfasta munstycken utför flera nyckelfunktioner i metallurgiska processer med högtemperatur:

1. Flödeskontroll

Eldfasta munstycken styr exakt flödeshastigheten och flödet av smältan genom storleken och formen på deras inre flödeskanaler. I den kontinuerliga gjutningsprocessen samarbetar till exempel det nedsänkta munstycket med det glidande munstyckssystemet för att justera hastigheten med vilket det smälta stålet kommer in i kristallisatorn för att undvika defekter orsakade av för snabbt eller för långsamt.

2. Skydda smältan

Det nedsänkta munstycket går djupt in i kristallisatorn för att förhindra att det smälta stålet utsätts för luften, minskar oxidation och inkluderingsbildning och förbättrar billets kvalitet. Dessutom kan den smidiga utformningen av munstyckets innervägg minska turbulensen i smältflödet och minska risken för slagg inkludering.

3. Hög temperatur och erosionsmotstånd

Deeldsträckt munstyckemåste motstå effekten av smält stål eller slagg vid 1500-1700 ° C. Materialets höga brytning och erosionsmotstånd säkerställer att det förblir stabilt under flera gjutningar och förlänger dess livslängd.

4. Termisk chockstabilitet

När sleven byts ut eller gjutningen startas och stoppas kommer munstycket att uppleva en kraftig temperaturförändring. Måstyckande munstycken av hög kvalitet minskar risken för termisk chocksprickning genom att optimera materialformulering och strukturell design.

5. Förhindra igensättning

För hög-aluminiumstål eller kalciuminnehållande stål kan inneslutningar av aluminiumoxid genereras i det smälta stålet, vilket orsakar munstycke. Effektiva munstycken använder ofta anti-vidhäftningsmaterial (såsom kompositmaterial som innehåller CAO) för att förhindra igensättning genom att generera ämnen med låg smältpunkt (såsom Cao · al₂o₃).

Applikationsfält av eldfasta munstycken

Eldfasta munstycken används ofta i följande fält:

1. Järn- och stålmetallurgi

Slev: de övre och nedre munstyckena används längst ner i sleven och samarbetar med det glidande munstyckssystemet för att kontrollera flödet av smält stål till tundiska.
Tundish: Uppsamlingsmunstycket och det nedsänkta munstycket används för att överföra smält stål från tundiska till kristallisatorn för att optimera den kontinuerliga gjutningsprocessen.
Omvandlare och elektrisk ugn: eldfasta munstycken används för ståluttaget för att motstå erosionen av högtemperatur smält järn och slagg.

2. Icke-järnmetallsmältning

Vid smältning av icke-järnmetaller såsom aluminium, koppar och magnesium, används eldfasta munstycken för smältöverföring och gjutning, såsom styrmunstycken i gjutning av aluminiumlegering.

3. Glas och keramisk industri

Effektiva munstycken används för flödeskontroll av högtemperaturglas eller keramiska smälter och måste ha extremt hög korrosionsbeständighet och dimensionell stabilitet.

4. Andra högtemperaturindustrier

Såsom skräpförbränningsanläggningar, kemiska högtemperaturreaktorer, etc., används eldfasta munstycken för att kontrollera utsläpp eller överföring av högtemperaturvätskor.

Produktionsprocess av eldfasta munstycken

Produktionen av eldfasta munstycken involverar många komplexa processer för att säkerställa att deras prestanda uppfyller industriella standarder:

1. Val av råvaror och ingredienser
Välj aluminiumoxid, zirkoniumoxid, grafit och andra råvaror och kontrollerar strikt föroreningsinnehållet. Tillsätt antioxidanter, bindemedel etc. beroende på formelförhållandet och blanda jämnt.

2. Gjutning
Använd isostatisk pressning eller högtrycksgjutningsteknik för att säkerställa att munstycksstrukturen är tät och flödeskanalen är exakt. Vissa munstycken (såsom nedsänkningsmunstycken) måste bildas till komplexa former med precisionsformar.

3. Sintring
Sintring vid hög temperatur (1400-1800 ° C) i en syrefri eller skyddande atmosfär (som kväve) förbättrar materialstyrkan och termisk chockmotstånd. Vissa produkter använder sekundär sintring eller värmebehandling för att ytterligare optimera prestanda.

4. Ytbehandling
Polera flödeskanalen eller applicera ett anti-vidhäftningsskikt (såsom Zro₂-beläggning) för att förbättra korrosionsbeständighet och flytande. Det yttre skiktet kan täckas med en metallhylsa eller antioxidationsbehandling.

5. Kvalitetsinspektion
Porositeten, sprickorna och dimensionens noggrannhet hos munstycket kontrolleras med icke-förstörande testmetoder såsom röntgenstrålar och ultraljud. Den eldfasta prestanda och erosionsmotstånd verifieras genom laboratoriets simuleringstester.

Fördelar med eldfasta munstycken

Den breda tillämpningen av eldfasta munstycken i högtemperaturindustrier härrör från dess följande fördelar:

Hög hållbarhet: Material av hög kvalitet och processer säkerställer att munstyckena kan användas under lång tid i extrema miljöer, och det enda livet kan nå flera timmar till flera dagar.
Exakt kontroll: Noggrannheten för flödeskanaldesignen säkerställer stabiliteten för smältflödet och förbättrar produktkvaliteten.
Erosionsbeständighet: Den har stark motstånd mot kemisk erosion och mekanisk erosion av smält stål och slagg, vilket minskar underhållskostnaderna.
Termisk chockstabilitet: Den optimerade materialformeln minskar risken för termisk chocksprickning och anpassar sig till processkraven för ofta startstopp.
Diversifierad design: Munstycken av olika typer och specifikationer uppfyller olika processkrav och har ett brett utbud av applikationsscenarier.

Som kärnkomponenten i hög temperaturindustrin integrerar eldfast munstycke flera funktioner såsom hög temperaturmotstånd, korrosionsbeständighet och flödeskontroll. Det är en oumbärlig "bakom kulisserna hjälte" i järn- och stålmetallurgi, icke-järnmetallsmältning och andra industrier.