Los diferentes materiales para la boquilla de entrada secundaria.

Como parte importante del “tres partes principales” de colada continua, La boquilla de entrada de subconsesado ha experimentado un desarrollo continuo de una boquilla de cuarzo fundido a una boquilla de carbono de aluminio., y luego a la boquilla de carbono de carbono de carbono de aluminio actual. Debido a su excelente resistencia a la erosión de la escoria y al choque térmico, La boquilla sumergida de carbono de carbono de carbono de aluminio se ha adoptado ampliamente como la corriente principal boquilla sumergida. Los requisitos básicos para el material de la boquilla sumergida son una buena resistencia a la disolución de acero fundido, fuerte resistencia a la erosión de la escoria, y buena resistencia al choque térmico, y no es fácil bloquear la boquilla.

Boquilla de sílice fusionada

Los productos de cuarzo fusionado tienen buenas propiedades: pequeño coeficiente de expansión térmica, y buena estabilidad del volumen; Debido al pequeño coeficiente de expansión térmica, Tiene una buena estabilidad de choque térmico de alta temperatura; buena estabilidad química, y buena resistencia al ácido, Excepto por el ácido hidrofluorico y el ácido fosfórico concentrado por encima de 300 ℃, Tiene erosión química, y básicamente no reacciona con otros ácidos; resistencia a la erosión; La temperatura alta es una alta viscosidad, 105Pa · s (106 equilibrio) en 2000 ℃, y puede alcanzar 5 × 108PA · S a 1550 ℃; alta resistencia, Mala conductividad térmica, casi sin cambios por debajo de 1100 ℃; baja conductividad. Sin embargo, Cuando se usa durante mucho tiempo a altas temperaturas, La transformación de cristal ocurrirá, y el cuarzo precipitará, dando como resultado grietas y pelado de la boquilla. Además, Dado que la boquilla de cuarzo fusionada puede reaccionar con manganeso en acero, No puede lanzar acero con un alto contenido de manganeso, y solo puede lanzar acero al carbono ordinario y acero bajo manganeso.

Boquilla sumergida de carbono de aluminio

Las boquillas de carbono de aluminio generalmente usan un compuesto compuesto de alúmina, cuarzo fusionado, y grafito. El material de la alúmina de boquilla de carbono de aluminio generalmente se fusiona o se fusiona alúmina sinterizada, mullite sintético, y otras materias primas sintéticas, y el grafito es grafito de escamas con una pureza de más que 99%. Las boquillas de inmersión en carbono de aluminio están compuestas de las materias primas anteriores, y luego presionado y disparado isostáticamente en una atmósfera reductora. Son materiales compuestos unidos por cerámica.
En comparación con las boquillas de cuarzo fusionadas, Las boquillas de carbono de aluminio tienen una mejor resistencia a la erosión de acero fundido, menos contaminación al acero fundido, Pequeños cambios de temperatura causados ​​por el uso a largo plazo, y larga vida útil. Puede realizar una fundición continua multifurno y expandir los tipos de acero de fundición continua. Por lo tanto, Las boquillas de inmersión en carbono de aluminio han sido las boquillas convencionales de los cristalizadores de fundición continua durante un largo período de tiempo.
Muchas boquillas utilizadas actualmente se mejoran en función de las boquillas de carbono de aluminio. Sin embargo, Todavía hay algunos defectos en la boquilla de carbono de aluminio durante el proceso de fundición continua.: Mala resistencia a la erosión de la escoria de moho, mala resistencia al choque térmico, y mala conductividad térmica, que hará que las inclusiones de escoria y alúmina se adhieran a la boquilla, resultando en el bloqueo de la boquilla, Afectando seriamente la suavidad de la fundición continua. Además, grafito, una de las materias primas, se disuelve y oxida por acero fundido, causando daño parcial a la boquilla.

Boquilla de subcontria compuesta de carbono de carbono de carbono de aluminio

① Boquilla de inmersión compuesta de aluminio-carbono-circonio-carbono

Con el uso continuo de boquillas de aluminio-carbono, Sus desventajas se expusen gradualmente en el proceso de lanzamiento continuo: La resistencia a la corrosión de las boquillas de aluminio-carbono es relativamente pobre, y es fácil causar corrosión local en la línea de escoria de la boquilla, formando un “fenómeno de contracción del cuello” o incluso fractura, y es fácil formar Al2O3 y otros depósitos de productos de desoxidación de acero fundido dentro de la boquilla, causando bloqueo de boquilla, que afecta seriamente el lanzamiento continuo de múltiples hornos. Por lo tanto, Muchos investigadores han estudiado continuamente el material de los materiales refractarios de la boquilla.. Sobre la base de boquillas de aluminio-carbono, Se han desarrollado boquillas de inmersión compuesta de carbono-carbono-carbono de aluminio, eso es, El cuerpo principal está hecho principalmente de material Al2O3-C, y la línea de escoria se compone con una capa de material ZRO2-C. Su estructura de múltiples capas se muestra en la figura 1. La composición material del refractario de carbono de circonio en la línea de escoria es generalmente: ZRO2 representa el 65%~ 85%, El estabilizador CAO representa el 3%~ 8%, El estabilizador Y2O3 representa sobre 1%, El grafito representa el 10%~ 20%, y hay algunos aditivos. El refractario de carbono de circonio se usa en la línea de escoria porque el óxido de circonio tiene una fuerte estabilidad química y es más resistente a la erosión de la escoria del molde de fundición continua que el óxido de aluminio. ZRO2 disuelto en la escoria a altas temperaturas aumentará la viscosidad de la escoria del molde. Además, La solubilidad saturada del óxido de circonio en la escoria de moho de fundición continua es muy baja, y solo una parte de ella se puede disolver en la escoria. Las partículas de óxido de circonio no disuelto flotan en la superficie de la escoria líquida, lo que aumenta la aparente viscosidad de la escoria del molde y reduce su fluidez. Esto inhibe la erosión de la escoria del molde en el material ZRO2-C en la línea de escoria, mejora la resistencia a la corrosión de la boquilla, y extiende la vida útil de la boquilla sumergida.

②Las propiedades de ZRO2 en la línea de escoria

El circonio tiene propiedades químicas relativamente estables y no es fácil de reaccionar químicamente con otras sustancias. También tiene un alto punto de fusión (2700℃), alta resistividad, Índice de refracción alto, y muy bajo coeficiente de expansión térmica. Por lo tanto, A menudo se usa como material refractario a alta temperatura y material de aislamiento cerámico. El circonio tiene diferentes estructuras de cristal a diferentes temperaturas. Hay tres tipos principales: sistema monoclínico (M-ZRO2), sistema tetragonal (T-ZRO2) y sistema cúbico (c-zro2).

Cuando se calienta a 1170 ℃, monoclínico (M-ZRO2) se transformará en tetragonal (T-ZRO2), acompañado por la contracción del volumen. Cuando la temperatura cae a 850 ~ 1000 ℃, se transformará de tetragonal (T-ZRO2) a monoclínico (M-ZRO2), y se producirá la expansión del volumen, acompañado de un cambio de volumen de aproximadamente 3%~ 5%.
Como material refractario para la línea de escoria de la boquilla sumergida, El óxido de circonio puro no se usa directamente, pero debe estabilizarse antes de que pueda usarse como una boquilla refractaria. Sin embargo, El coeficiente de expansión térmica de ZRO2 completamente estabilizado es grande, que reducirá la resistencia al choque térmico de la boquilla sumergida, Mientras que la estabilidad del choque térmico de la boquilla puede mejorarse mediante el pequeño coeficiente de expansión de ZRO2 parcialmente estabilizado. Por lo tanto, ZRO2 parcialmente estabilizado (PSE) se usa generalmente en la línea de escoria.
Los estabilizadores comunes para el óxido de circonio incluyen CAO, MgO, Y2O3, etc.. Las soluciones sólidas formadas por estos estabilizadores y el óxido de circonio tienen una estabilidad diferente.. Entre ellos, La solución sólida formada por Y2O3 y óxido de circonio no se descompondrá cuando se calienta durante mucho tiempo a alta temperatura, Mientras que la solución sólida formada por MgO y óxido de circonio tiene la peor estabilidad, y la reacción de descomposición ocurrirá cuando se calienta a alta temperatura durante mucho tiempo;
Para la solución sólida formada por CAO y óxido de circonio, La descomposición parcial ocurrirá cuando se calienta a alta temperatura durante mucho tiempo. Por lo tanto, En términos de la estabilidad de la solución sólida formada después de que se estabilice el óxido de circonio, Y2O3 tiene el mejor efecto, Pero sus recursos son relativamente escasos y caros.
Por lo tanto, CAO generalmente se selecciona como estabilizador. Además, Debido a la distribución desigual de los elementos de circonio y calcio en el óxido de circonio estabilizado, El estabilizador CAO producirá desolvación, dando como resultado la inestabilidad del óxido de circonio estabilizado y su resistencia a la corrosión se reducirá. En el óxido de circonio estabilizado por Y2O3, La distribución del circonio y el itrio en la solución sólida es muy uniforme, y no es fácil producir inestabilidad. Por lo tanto, Por lo general, se agrega una pequeña cantidad de trióxido de ytrio a la circonía estabilizada por calcio, y la cantidad de óxido de calcio agregado generalmente es de alrededor del 3%~ 8%, y el contenido de y2O3 suele estar cerca 1%.