Les différents matériaux pour buse d'entrée secondaire

En tant que partie importante du “trois grandes parties” de coulée continue, La buse de sous-entrée a connu un développement continu d'une buse de quartz en fusion à une buse de carbone en aluminium, puis à la buse composite en aluminium en aluminium en aluminium en aluminium. En raison de son excellente résistance à l'érosion des scories et aux chocs thermiques, La buse submergée en aluminium en carbone-zirconium en carbone a été largement adoptée comme courant dominant buse submergée. Les exigences de base pour le matériau de la buse submergée sont une bonne résistance à la dissolution de l'acier fondu, forte résistance à l'érosion des scories, et bonne résistance aux chocs thermiques, Et il n'est pas facile de bloquer la buse.

Buse de silice fusionnée

Les produits de quartz fusionnés ont de bonnes propriétés: petit coefficient de dilatation thermique, et une bonne stabilité du volume; En raison du petit coefficient de dilatation thermique, Il a une bonne stabilité du choc thermique à haute température; bonne stabilité chimique, et bonne résistance à l'acide, à l'exception de l'acide hydrofluorique et de l'acide phosphorique concentré au-dessus de 300 ℃, il a une érosion chimique, Et fondamentalement ne réagit pas avec d'autres acides; résistance à l'érosion; La température élevée est une viscosité élevée, 105PA · S (106 équilibre) à 2000 ℃, et peut atteindre 5 × 108pa · s à 1550 ℃; haute résistance, mauvaise conductivité thermique, presque inchangé en dessous de 1100 ℃; faible conductivité. Cependant, lorsqu'il est utilisé pendant longtemps à des températures élevées, La transformation des cristaux se produira, et le quartz précipitera, entraînant des fissures et des pelage de la buse. En outre, Puisque la buse de quartz fusionnée peut réagir avec le manganèse en acier, il ne peut pas jeter de l'acier avec un contenu à haut manganèse, et ne peut jeter que l'acier de carbone ordinaire et l'acier à faible manganèse.

Buse submergée en carbone en aluminium

Les buses de carbone en aluminium utilisent généralement un composite composé d'alumine, quartz fusionné, et graphite. Le matériau de l'alumine de buse de carbone en aluminium est généralement de l'alumine fusionnée ou frittée, Mullite synthétique, et autres matières premières synthétiques, et le graphite est du graphite floconneux avec une pureté de plus que 99%. Les buses d'immersion en carbone en aluminium sont composées des matières premières ci-dessus, puis inspecté de manière isostatique et tiré dans une atmosphère réductrice. Ce sont des matériaux composites liés en céramique.
Par rapport aux buses de quartz fusionnées, Les buses de carbone en aluminium ont une meilleure résistance à l'érosion de l'acier fondu, Moins de pollution à l'acier fondu, de petites changements de température causés par une utilisation à long terme, et une longue durée de vie. Il peut réaliser la coulée continue multi-furnais et étendre les types d'acier à lancer continu. Donc, Les buses d'immersion en carbone en aluminium sont les buses traditionnelles des cristallisateurs en cas de lancement continu pendant une longue période.
De nombreuses buses actuellement utilisées sont améliorées sur la base de buses de carbone en aluminium. Cependant, Il y a encore des défauts dans la buse de carbone en aluminium pendant le processus de coulée continue: Mauvaise résistance à l'érosion des scories de moisissures, mauvaise résistance aux chocs thermiques, et mauvaise conductivité thermique, ce qui fera que les scories et les inclusions d'alumine adhèrent à la buse, résultant en un blocage de buse, affectant sérieusement la douceur de la coulée continue. En outre, graphite, L'une des matières premières, est dissous et oxydé par l'acier fondu, causant des dommages partiels à la buse.

Buzle en aluminium en carbone en carbone en carbone en carbone

① Buse d'immersion composite en aluminium-carbone-zirconium-carbone

Avec l'utilisation continue des buses en aluminium-carbone, Leurs inconvénients sont progressivement exposés dans le processus de coulée continue: La résistance à la corrosion des buses en aluminium-carbone est relativement médiocre, Et il est facile de provoquer une corrosion locale sur la ligne de laise de buse, formant un “phénomène de rétrécissement du cou” ou même fracture, Et il est facile de former AL2O3 et d'autres dépôts de produits de désoxydation en acier fondu à l'intérieur de la buse, provoquant un blocage de buse, qui affecte sérieusement la coulée continue de plusieurs fours. Donc, De nombreux chercheurs ont étudié en permanence le matériau des matériaux réfractaires de buse. Sur la base des buses en aluminium-carbone, Des buses d'immersion composite en aluminium-carbone-zirconium-carbone ont été développées, c'est, Le corps principal est principalement composé de matériau al2O3-C, et la ligne de laitier est composée avec une couche de matériau ZRO2-C. Sa structure multicouche est illustrée à la figure 1. La composition du matériau du réfractaire en carbone en zirconium dans la ligne de laitier est généralement: ZRO2 représente 65% ~ 85%, Stabilising CAO représente 3% ~ 8%, Stabilisateur Y2O3 explique environ 1%, Le graphite représente 10% ~ 20%, Et il y a des additifs. Le réfractaire en carbone en zirconium est utilisé dans la lignée du laitier car l'oxyde de zirconium a une forte stabilité chimique et est plus résistant à l'érosion des scories de moules de coulée continue que l'oxyde d'aluminium. ZRO2 dissous dans les scories à des températures élevées augmentera la viscosité des scories de moisissures. En outre, La solubilité saturée de l'oxyde de zirconium dans les scories de moisissures de casting continu est très faible, et seule une partie de celle-ci peut être dissoute dans le scories. Les particules d'oxyde de zirconium non dissoutes flottent à la surface des scories liquides, ce qui augmente la viscosité apparente des scories de moisissures et réduit sa fluidité. Cela inhibe l'érosion des scories de moisissures sur le matériau ZRO2-C dans la ligne de laitier, améliore la résistance à la corrosion de la buse, et prolonge la durée de vie de la buse submergée.

②Les propriétés de ZRO2 dans la ligne de scories

La zircone possède des propriétés chimiques relativement stables et n'est pas facile à réagir chimiquement avec d'autres substances. Il a également un point de fusion élevé (2700℃), résistivité élevée, indice de réfraction élevé, et un coefficient d'extension thermique très faible. Donc, Il est souvent utilisé comme un matériau réfractaire à haute température et un matériau d'isolation en céramique. La zircone a des structures cristallines différentes à différentes températures. Il y a trois types principaux: système monoclinique (m-zro2), système tétragonal (t-zro2) et système cube (C-zro2).

Lorsqu'il est chauffé à 1170 ℃, monoclinique (m-zro2) se transformera en tétragonal (t-zro2), accompagné de retrait de volume. Lorsque la température tombe à 850 ~ 1000 ℃, il se transformera de tétragonal (t-zro2) à monoclinique (m-zro2), et l'expansion du volume se produira, accompagné d'une variation de volume d'environ 3% ~ 5%.
Comme le matériau réfractaire pour la ligne de laitier de la buse submergée, L'oxyde de zirconium pur n'est pas utilisé directement mais doit être stabilisé avant de pouvoir être utilisé comme réfractaire de buse. Cependant, Le coefficient de dilatation thermique de ZRO2 complètement stabilisé est important, ce qui réduira la résistance aux chocs thermiques de la buse submergée, tandis que la stabilité du choc thermique de la buse peut être améliorée par le petit coefficient d'extension de zro2 partiellement stabilisé. Donc, ZRO2 partiellement stabilisé (PSI) est généralement utilisé dans la ligne des scories.
Les stabilisateurs courants pour l'oxyde de zirconium comprennent le CAO, MgO, Y2O3, etc.. Les solutions solides formées par ces stabilisateurs et l'oxyde de zirconium ont une stabilité différente. Parmi eux, La solution solide formée par Y2O3 et l'oxyde de zirconium ne se décomposera pas lorsqu'elle est chauffée pendant une longue période à haute température, tandis que la solution solide formée par l'oxyde de mgo et de zirconium a la pire stabilité, et la réaction de décomposition se produira lorsqu'elle est chauffée à haute température pendant longtemps;
Pour la solution solide formée par le Cao et l'oxyde de zirconium, Une décomposition partielle se produira lorsqu'elle est chauffée à une température élevée pendant une longue période. Donc, En termes de stabilité de la solution solide formée après la stabilisation de l'oxyde de zirconium, Y2O3 a le meilleur effet, Mais ses ressources sont relativement rares et coûteuses.
Donc, Cao est généralement sélectionné comme stabilisateur. En outre, en raison de la distribution inégale des éléments de zirconium et de calcium dans l'oxyde de zirconium stabilisé, Le stabilisateur Cao produira la désolvation, entraînant l'instabilité de l'oxyde de zirconium stabilisé et sa résistance à la corrosion sera réduite. Dans l'oxyde de zirconium stabilisé par Y2O3, La distribution de zirconium et d'yttrium dans la solution solide est très uniforme, Et il n'est pas facile de produire une instabilité. Donc, Une petite quantité de trioxyde d'yttrium est généralement ajoutée à la zircone stabilisée en calcium, et la quantité d'oxyde de calcium ajouté est généralement d'environ 3% ~ 8%, Et le contenu de Y2O3 est généralement autour 1%.