Một vòi phun vật liệu chịu lửa là gì?

Tên của vòi phun chịu lửa xuất phát từ chức năng của nó - từ "vòi phun" mô tả sinh động vai trò của nó như một kênh tan chảy, trong khi "vật liệu chịu lửa" làm nổi bật độ bền của nó trong môi trường nhiệt độ cao. Theo cách sử dụng cụ thể của nó, các vòi phun chịu lửa có thể được chia thành nhiều loại, chẳng hạn như vòi phun trên, vòi phun dưới, vòi phun thu, vòi phun nước ngập (SEN), v.v.

Một vòi phun vật liệu chịu lửa là gì?

Vòi phun chịu lửa là một sản phẩm vật liệu chịu lửa được sử dụng cho kim loại nóng chảy ở nhiệt độ cao (như thép nóng chảy, sắt nóng chảy) hoặc điều khiển dòng chảy tan chảy không kim loại, thường được lắp đặt trong hệ thống vòi phun hoặc trượt của thiết bị luyện kim (như muôi, bộ chuyển đổi, bán.

Nó đảm bảo sự ổn định và an toàn của quá trình luyện và đúc bằng cách kiểm soát chính xác tốc độ dòng chảy, tốc độ dòng chảy và hướng dòng chảy của sự tan chảy. Vòi phun chịu lửa không chỉ cần phải chịu được nhiệt độ cao cực cao (thường là hơn 1500 ° C), mà còn phải chống xói mòn hóa học, quét cơ học và tổn thương sốc nhiệt do tan chảy và xỉ.

Thành phần và vật liệu của vòi phun vật liệu chịu lửa

Hiệu suất của vòi phun chịu lửa phụ thuộc trực tiếp vào lựa chọn vật liệu và thiết kế kết cấu của chúng. Sau đây là các thành phần chính và đặc điểm vật chất của nó:

1. Vật liệu chính

Carbon nhôm (Al₂O₃-C): Alumina có độ tinh khiết cao (Al₂O₃) được sử dụng làm thành phần chính và vật liệu carbon (như than chì) được thêm vào để tăng cường khả năng chống sốc nhiệt và kháng xói mòn. Vòi phun carbon bằng nhôm được sử dụng rộng rãi trong mề và xây dựng, và phù hợp để đúc thép carbon thông thường.
Nhôm zirconium carbon (Al₂o₃-Zro₂-C): Zirconium oxit (ZRO₂) được thêm vào carbon nhôm để cải thiện khả năng chống xói mòn nhiệt độ cao và sốc nhiệt, và phù hợp với thép mangan cao hoặc các loại thép đặc biệt khác.
Alumina cao: Với bauxite bằng nhôm cao là nguyên liệu chính, nó phù hợp cho các dịp yêu cầu thấp hoặc đúc thép carbon thông thường, và có chi phí thấp.
Magiê-carbon (MGO-C): Với oxit magiê (MGO) làm ma trận, vật liệu carbon được thêm vào, phù hợp cho môi trường xỉ có độ kiềm cao hoặc các loại thép đặc biệt.
Quartz hợp nhất: Được sử dụng để đúc một số hợp kim thép carbon thấp hoặc hợp kim màu, nó có khả năng chống sốc nhiệt tốt, nhưng khả năng chống xói mòn yếu.
Vật liệu composite: chẳng hạn như vòi phun composite với lõi oxit zirconium và lớp ngoài nhôm cao, kết hợp các lợi thế của các vật liệu khác nhau để tối ưu hóa hiệu suất.

2. Thiết kế kết cấu

Vòi phun chịu lửathường là hình trụ hoặc hình nón, với các kênh dòng chảy chính xác bên trong (khẩu độ thường là 10-100 mm) để kiểm soát tốc độ dòng chảy tan chảy. Một số vòi phun (như vòi phun) được thiết kế với các hình dạng đặc biệt, chẳng hạn như lỗ bên hoặc đầu ra hình elip, để tối ưu hóa sự phân bố trường dòng chảy của thép nóng chảy trong tinh thể. Lớp bên ngoài có thể được bao phủ bằng tay áo kim loại (như tay áo sắt) để tăng cường sức mạnh cơ học và ngăn chặn vết nứt sốc nhiệt.

3. Phụ gia chức năng

Để cải thiện hiệu suất, các chất phụ gia sau thường được thêm vào vòi phun vật liệu chịu lửa:

Chất chống oxy hóa: chẳng hạn như bột silicon (SI) và nhôm (AL), để ngăn vật liệu carbon oxy hóa ở nhiệt độ cao.

Các chất ổn định: chẳng hạn như các oxit như canxi (CAO) và magiê (MGO), để tăng cường khả năng chống sốc nhiệt và kháng xói mòn.

Chất kết dính: chẳng hạn như nhựa và nhựa đường, để cải thiện độ bền đúc và độ ổn định nhiệt độ cao.

Chức năng của vòi phun vật liệu chịu lửa

Vòi phun chịu lửa thực hiện nhiều chức năng chính trong các quá trình luyện kim nhiệt độ cao:

1. Kiểm soát dòng chảy

Vòi phun chịu lửa kiểm soát chính xác tốc độ dòng chảy và dòng chảy của sự tan chảy thông qua kích thước và hình dạng của các kênh dòng chảy bên trong của chúng. Ví dụ, trong quá trình đúc liên tục, vòi phun chìm hợp tác với hệ thống vòi phun trượt để điều chỉnh tốc độ mà thép nóng chảy đi vào chất kết tinh để tránh các khiếm khuyết do quá nhanh hoặc quá chậm.

2. Bảo vệ sự tan chảy

Vòi phun chìm đi sâu vào chất kết tinh để ngăn thép nóng chảy tiếp xúc với không khí, giảm quá trình oxy hóa và hình thành bao gồm và cải thiện chất lượng của phôi. Ngoài ra, thiết kế trơn tru của thành bên trong của vòi có thể làm giảm nhiễu loạn trong dòng chảy tan chảy và giảm nguy cơ bao gồm xỉ.

3. Khả năng chống xói mòn và xói mòn nhiệt độ cao

Cácvòi phun vật liệu chịu lửaCần phải chịu được tác động của thép nóng chảy hoặc xỉ ở 1500-1700 ° C. Độ khúc xạ cao và điện trở xói mòn của vật liệu đảm bảo rằng nó vẫn ổn định trong nhiều vật đúc và kéo dài tuổi thọ dịch vụ của nó.

4. Tính ổn định sốc nhiệt

Khi muôi được thay thế hoặc đúc được bắt đầu và dừng lại, vòi phun sẽ trải qua sự thay đổi nhiệt độ mạnh. Vòi phun chịu lửa chất lượng cao làm giảm nguy cơ nứt giảm nhiệt bằng cách tối ưu hóa công thức vật liệu và thiết kế kết cấu.

5. Ngăn chặn tắc nghẽn

Đối với thép có chứa thép hoặc canxi cao, các vùi alumina có thể được tạo ra trong thép nóng chảy, gây tắc nghẽn vòi phun. Vòi phun chịu lửa thường sử dụng các vật liệu chống dính (như vật liệu composite có chứa CaO) để ngăn chặn tắc nghẽn bằng cách tạo ra các chất điểm dẫn thấp (như CaO · al₂o₃).

Các trường ứng dụng của vòi phun vật liệu chịu lửa

Vòi phun chịu lửa được sử dụng rộng rãi trong các trường sau:

1. SỨC KHỎE BẮT ĐẦU

Mên: Các vòi phun trên và dưới được sử dụng ở dưới cùng của muôi, và hợp tác với hệ thống vòi phun trượt để điều khiển dòng thép nóng chảy đến tiền.
Thundish: Vòi thu thập và vòi phun được sử dụng để chuyển thép nóng chảy từ chất chi tiết sang tinh thể để tối ưu hóa quá trình đúc liên tục.
Bộ chuyển đổi và lò điện: Vòi phun chịu lửa được sử dụng cho ổ cắm bằng thép để chịu được sự xói mòn của sắt nóng chảy ở nhiệt độ cao.

2.

Trong quá trình luyện kim loại kim loại màu như nhôm, đồng và magiê, vòi phun chịu lửa được sử dụng để truyền và đúc tan chảy, chẳng hạn như vòi phun dẫn trong đúc hợp kim nhôm.

3. Ngành công nghiệp thủy tinh và gốm

Vòi phun chịu lửa được sử dụng để kiểm soát dòng chảy của thủy tinh nhiệt độ cao hoặc tan chảy gốm, và phải có khả năng chống ăn mòn cực cao và độ ổn định kích thước.

4. Các ngành công nghiệp nhiệt độ cao khác

Chẳng hạn như lò đốt rác, lò phản ứng nhiệt độ cao hóa học, v.v., vòi phun vật liệu chịu lửa được sử dụng để kiểm soát việc xả hoặc truyền chất lỏng nhiệt độ cao.

Quá trình sản xuất vòi phun vật liệu chịu lửa

Việc sản xuất các vòi phun chịu lửa liên quan đến nhiều quy trình phức tạp để đảm bảo rằng hiệu suất của chúng đáp ứng các tiêu chuẩn công nghiệp:

1. Lựa chọn nguyên liệu và thành phần
Chọn alumina tinh khiết cao, oxit zirconium, than chì và các nguyên liệu thô khác, và kiểm soát nghiêm ngặt hàm lượng tạp chất. Thêm chất chống oxy hóa, chất kết dính, vv theo tỷ lệ công thức và trộn đều.

2. Đúc
Sử dụng công nghệ đúc áp lực hoặc áp suất cao để đảm bảo rằng cấu trúc vòi phun dày đặc và kênh dòng chảy là chính xác. Một số vòi phun (như vòi phun) cần được hình thành thành các hình dạng phức tạp bởi các khuôn chính xác.

3. Thiêu kết
Việc thiêu kết ở nhiệt độ cao (1400-1800 ° C) trong bầu khí quyển không có oxy hoặc bảo vệ (như nitơ) giúp tăng cường sức mạnh vật liệu và khả năng chống sốc nhiệt. Một số sản phẩm sử dụng thiêu kết thứ cấp hoặc xử lý nhiệt để tối ưu hóa hiệu suất hơn nữa.

4. Xử lý bề mặt
Đánh bóng kênh dòng chảy hoặc áp dụng một lớp chống dính (như lớp phủ ZRO₂) để cải thiện khả năng chống ăn mòn và tính lưu động. Lớp bên ngoài có thể được bao phủ bằng tay áo kim loại hoặc điều trị chống oxy hóa.

5. Kiểm tra chất lượng
Độ xốp, vết nứt và độ chính xác kích thước của vòi được kiểm tra bằng các phương pháp thử nghiệm không phá hủy như tia X và siêu âm. Hiệu suất chịu lửa và kháng xói mòn được xác minh bằng các thử nghiệm mô phỏng trong phòng thí nghiệm.

Ưu điểm của vòi phun vật liệu chịu lửa

Việc áp dụng rộng rãi các vòi phun chịu lửa trong các ngành công nghiệp nhiệt độ cao bắt nguồn từ những lợi thế sau đây của nó:

Độ bền cao: Các vật liệu và quy trình chất lượng cao đảm bảo rằng các vòi phun có thể được sử dụng trong một thời gian dài trong môi trường khắc nghiệt và cuộc sống đơn lẻ có thể đạt đến vài giờ đến vài ngày.
Kiểm soát chính xác: Độ chính xác của thiết kế kênh dòng chảy đảm bảo tính ổn định của dòng chảy tan chảy và cải thiện chất lượng sản phẩm.
Kháng xói mòn: Nó có khả năng chống xói mòn hóa học và xói mòn cơ học mạnh mẽ và xói mòn, giảm chi phí bảo trì.
Tính ổn định của sốc nhiệt: Công thức vật liệu được tối ưu hóa làm giảm nguy cơ bẻ khóa sốc nhiệt và thích nghi với các yêu cầu quá trình của start-stop thường xuyên.
Thiết kế đa dạng: Vòi của các loại và thông số kỹ thuật khác nhau đáp ứng các yêu cầu quy trình khác nhau và có một loạt các kịch bản ứng dụng.

Là thành phần cốt lõi của ngành công nghiệp nhiệt độ cao, vòi phun chịu lửa tích hợp nhiều chức năng như kháng nhiệt độ cao, khả năng chống ăn mòn và kiểm soát dòng chảy. Đây là một "anh hùng hậu trường" không thể thiếu trong luyện kim sắt và thép, luyện kim loại màu không có chất hơn và các ngành công nghiệp khác.