Die verschiedenen Materialien für die Untereintrittsdüse

Als wichtiger Teil der “drei Hauptteile” des Stranggusses, Die Untereingangsdüse hat eine kontinuierliche Entwicklung von einer geschmolzenen Quarzdüse zu einer Aluminiumkohlenstoffdüse erlebt, und dann zur aktuellen Aluminium-Kohlenstoff-Zirkonium-Kohlenstoff-Verbunddüse. Aufgrund seiner hervorragenden Beständigkeit gegen Schlackenerosion und Thermoschock, Die untergetauchte Düse mit Aluminium-Kohlenstoff-Zirkonium-Kohlenstoffverbund wurde häufig als Mainstream eingesetzt Tauchdüse. Die grundlegenden Anforderungen für das Material der untergetauchten Düse sind ein guter Widerstand gegen geschmolzene Stahlauflösung, starker Widerstand gegen Schlackenerosion, und gute Thermoschockbeständigkeit, Und es ist nicht einfach, die Düse blockieren zu lassen.

Schmutzkieseldüse

Fusionsquarzprodukte haben gute Eigenschaften: kleiner Wärmeausdehnungskoeffizient, und gute Volumenstabilität; Aufgrund des kleinen thermischen Expansionskoeffizienten, Es hat eine gute thermische Schockstabilität mit hohem Temperatur; gute chemische Stabilität, und gute Säureresistenz, mit Ausnahme von Hydrofluorsäure und konzentrierter Phosphorsäure über 300 ℃, Es hat eine chemische Erosion, und reagiert im Grunde nicht mit anderen Säuren; Erosionsbeständigkeit; Hohe Temperatur ist eine hohe Viskosität, 105Pa · s (106 Haltung) bei 2000 ℃, und kann 5 × 108 Pa · s bei 1550 ℃ erreichen; hohe Festigkeit, schlechte thermische Leitfähigkeit, Fast unverändert unter 1100 ℃; geringe Leitfähigkeit. Jedoch, bei hoher Temperaturen für lange Zeit verwendet, Kristalltransformation tritt auf, und Quarz wird ausfallen, was zu Rissen und Schälen der Düse führt. Zusätzlich, Da die fusionierte Quarzdüse mit Mangan auf Stahl reagieren kann, Es kann keinen Stahl mit einem hohen Mangangehalt werfen, und kann nur normale Kohlenstoffstahl und niedrige Manganstahl werfen.

Aluminiumkohlenstoff -Tauchdüse

Aluminium -Kohlenstoffdüsen verwenden normalerweise ein Verbund, das aus Aluminiumoxid besteht, Fusionsquarz, und Graphit. Das Material von Aluminiumkohlenstoffdüsen -Aluminiumoxid ist im Allgemeinen verschmolzen oder gesintert Aluminiumoxid, synthetischer Mullit, und andere synthetische Rohstoffe, und der Graphit ist Flockengrafit mit einer Reinheit von mehr als 99%. Aluminium -Kohlenstoff -Immersionsdüsen bestehen aus den oben genannten Rohstoffen, und dann isostatisch gedrückt und in eine reduzierende Atmosphäre abgefeuert. Sie sind mit Keramik gebundene Verbundmaterialien.
Verglichen mit verschmolzenen Quarzdüsen, Aluminiumkohlenstoffdüsen haben eine bessere Resistenz gegen geschmolzene Stahlerosion, weniger Verschmutzung für geschmolzene Stahl, Kleine Temperaturänderungen, die durch den langfristigen Gebrauch verursacht werden, und lange Lebensdauer. Es kann ein kontinuierliches Gießen mit mehreren Fehlern realisieren und die Arten von kontinuierlichem Stahl erweitern. Deshalb, Aluminium-Kohlenstoff-Immersionsdüsen waren die Mainstream-Düsen von kontinuierlichen Kristallisatoren für einen langen Zeitraum.
Derzeit werden viele verwendete Düsen auf der Grundlage von Aluminium -Kohlenstoffdüsen verbessert. Jedoch, Während des kontinuierlichen Gussprozesses gibt es immer noch einige Defekte im Aluminiumkohlenstoffdüsen: schlechte Widerstand gegen Schimmelschlackerosion, schlechte Temperaturwechselbeständigkeit, und schlechte thermische Leitfähigkeit, Dies führt dazu, was zu einer Düsenblockade führt, ernsthaft die Glätte des kontinuierlichen Gießens beeinflussen. Zusätzlich, Graphit, einer der Rohstoffe, wird gelöst und durch geschmolzener Stahl oxidiert, die Düse teilweise schädigen.

Aluminiumkohlenstoff-Zirconium-Kohlenstoff-Verbund-Untereingangsdüse

① Aluminium-Kohlenstoff-Zirconium-Kohlenstoff-Komposit-Immersionsdüse

Mit dem kontinuierlichen Einsatz von Aluminium-Kohlenstoffdüsen, Ihre Nachteile sind im kontinuierlichen Gussprozess allmählich freigelegt: Die Korrosionsresistenz von Aluminium-Kohlenstoffdüsen ist relativ schlecht, und es ist leicht, lokale Korrosion an der Düsenschlacklinie zu verursachen, bilden a “Nackenschrumpfungsphänomen” oder sogar Fraktur, und es ist einfach, Al2o3 und andere Ablagerungen von geschmolzenen Stahl -Desoxidationsprodukten in der Düse zu bilden, Düsenblockade verursachen, Dies beeinflusst ernsthaft das kontinuierliche Gießen mehrerer Öfen. Deshalb, Viele Forscher haben das Material von Düsenfeuerfestmaterialien kontinuierlich untersucht. Auf der Grundlage von Aluminium-Kohlenstoffdüsen, Es wurden Aluminium-Kohlenstoff-Zirconium-Kohlenstoff-Kohlenstoff-Komposit-Immersionsdüsen entwickelt, das ist, Der Hauptkörper besteht hauptsächlich aus Al2o3-C-Material, und die Schlackelinie ist mit einer Schicht Zro2-C-Material zusammengesetzt. Seine Mehrschichtstruktur ist in Abbildung dargestellt 1. Die materielle Zusammensetzung von Zirkoniumkohlenstoffrefraktion in der Schlackelinie ist im Allgemeinen: ZRO2 macht 65%~ 85%aus, Stabilisator CAO macht 3%~ 8%aus, Stabilisator Y2O3 macht ungefähr etwa 1%, Graphit macht 10%~ 20%aus, Und es gibt einige Zusatzstoffe. Zirkoniumkohlenstoffrefraktär wird in der Schlackenlinie verwendet. ZRO2 in der Schlacke bei hohen Temperaturen erhöht die Viskosität der Formschlacke. Zusätzlich, Die gesättigte Löslichkeit von Zirkoniumoxid in kontinuierlicher Schimmelpilzschlacke ist sehr niedrig, und nur ein Teil davon kann in die Schlacke aufgelöst werden. Die ungelösten Zirkoniumoxidpartikel schweben auf der Oberfläche der Flüssigschlacke, Dies erhöht die scheinbare Viskosität der Schimmelpilze und verringert ihre Fluidität. Dies hemmt die Erosion der Schimmelpilzschlacke am ZRO2-C-Material in der Schlackelinie, verbessert den Korrosionsbeständigkeit der Düse, und erweitert die Lebensdauer der untergetauchten Düse.

②Die Eigenschaften von ZRO2 in der Schlackelinie

Zirkonia hat relativ stabile chemische Eigenschaften und ist nicht einfach mit anderen Substanzen chemisch zu reagieren. Es hat auch einen hohen Schmelzpunkt (2700℃), hoher Widerstand, Hoher Brechungsindex, und sehr niedriger thermischer Expansionskoeffizient. Deshalb, Es wird oft als Hochtemperaturfeuerfestmaterial und Keramikisolierung verwendet. Zirkonia hat unterschiedliche Kristallstrukturen bei unterschiedlichen Temperaturen. Es gibt drei Haupttypen: monoklines System (M-Zro2), Tetragonales System (T-Zro2) und Kubiksystem (C-Zro2).

Bei erhitzt auf 1170 ℃, monoklin (M-Zro2) wird sich in tetragonale verwandeln (T-Zro2), Begleitet von Volumenschrumpfung. Wenn die Temperatur auf 850 ~ 1000 ℃ sinkt, Es wird sich von Tetragonal verwandeln (T-Zro2) nach monoklin (M-Zro2), und Volumenerweiterung tritt auf, Begleitet von einer Volumenänderung von ca. 3%~ 5%.
Als feuerfestes Material für die Schlachtlinie der untergetauchten Düse, Reines Zirkoniumoxid wird nicht direkt verwendet, muss jedoch stabilisiert werden, bevor es als Düse refraktär verwendet werden kann. Jedoch, Der thermische Expansionskoeffizient des vollständig stabilisierten ZRO2 ist groß, Dies verringert den thermischen Schockwiderstand der untergetauchten Düse, Während die thermische Schockstabilität der Düse durch den kleinen Ausdehnungskoeffizienten des teilweise stabilisierten ZRO2 verbessert werden kann. Deshalb, teilweise stabilisiert ZRO2 (Pse) wird normalerweise in der Schlackelinie verwendet.
Häufige Stabilisatoren für Zirkoniumoxid umfassen CAO, MgO, Y2o3, usw. Die festen Lösungen, die von diesen Stabilisatoren und Zirkoniumoxid gebildet werden. Darunter, Die durch Y2O3 und Zirkoniumoxid gebildete feste Lösung zersetzt sich nicht, wenn sie lange bei hoher Temperatur erhitzt wird, Während die durch MGO und Zirkoniumoxid gebildete feste Lösung die schlimmste Stabilität hat, und eine Zersetzungsreaktion tritt bei hoher Temperatur für lange Zeit auf;
Für die feste Lösung, die durch CaO und Zirkoniumoxid gebildet wird, Eine teilweise Zersetzung tritt bei hoher Temperatur für eine lange Zeit auf. Deshalb, In Bezug auf die Stabilität der festen Lösung, die nach dem Zirkoniumoxid stabilisiert wurde, Y2O3 hat den besten Effekt, Aber seine Ressourcen sind relativ knapp und teuer.
Deshalb, CAO wird im Allgemeinen als Stabilisator ausgewählt. Zusätzlich, Aufgrund der ungleichmäßigen Verteilung von Zirkonium- und Calciumelementen im stabilisierten Zirkoniumoxid, Der Stabilisator CAO erzeugt Desolvation, Dies führt zur Instabilität des stabilisierten Zirkoniumoxids und seine Korrosionsbeständigkeit wird verringert. Im Zirkoniumoxid, das durch Y2O3 stabilisiert wurde, Die Verteilung von Zirkonium und Yttrium in der festen Lösung ist sehr gleichmäßig, Und es ist nicht einfach, Instabilität zu erzeugen. Deshalb, Eine kleine Menge von Yttrium-Trioxid wird normalerweise zu der Calcium-stabilisierten Zirkonia zugesetzt, und die Menge an zugesetztem Kalziumoxid liegt normalerweise bei 3%~ 8%, und der Inhalt von Y2O3 ist normalerweise da 1%.