Muôi là dụng cụ chứa không thể thiếu trong quá trình luyện thép.
Với sự phát triển không ngừng của công nghệ luyện kim, đặc biệt là xử lý LF và RH bên ngoài lò, vai trò của nó đã phát triển từ loại thép nóng chảy giữ đơn giản nhất thành lò đảm nhận các chức năng luyện nhất định. Thép nóng chảy ở trong gáo trong thời gian dài chắc chắn sẽ làm mất nhiệt độ thép nóng chảy, và tính dẫn nhiệt cao của lớp lót sẽ dẫn đến tổn thất tản nhiệt của thép nóng chảy tăng lên, vỏ gáo biến dạng nghiêm trọng hơn , và tăng tốc độ giảm nhiệt độ của thép nóng chảy, dẫn đến xỉ nghiêm trọng bám trên thành gáo. Nốt sần, thép lạnh. Nhiệt độ thấp quá mức, thậm chí buộc phải ngừng quá trình đổ cuối cùng, không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng của tấm mà còn làm giảm sản lượng thép nóng chảy và tăng chi phí sản xuất. Vì vậy, gáo cách nhiệt ngày càng trở thành nhu cầu của các nhà máy thép. Chế độ kết cấu của vật liệu chịu lửa muôi cách nhiệt thường là tấm cách nhiệt nhẹ hoặc tấm nano cộng với lớp vĩnh cửu có thể đúc cộng với vật liệu chịu lửa lớp làm việc.
Bản thân tấm cách nhiệt nhất cần có một lớp vật liệu chịu nhiệt để bảo vệ. Vật liệu này phải bảo vệ vật liệu cách nhiệt khỏi áp suất quá lớn, và thứ hai, nó phải bảo vệ vật liệu cách nhiệt khỏi nhiệt độ vận hành vượt quá (nếu phải dưới 1000 độ), thì vật liệu đúc lớp vĩnh cửu là vật liệu quan trọng như vậy. Vật liệu chịu lửa lớp vĩnh cửu lý tưởng cho muôi cách nhiệt phải có tính ổn định nhiệt tốt, cách nhiệt, chống ăn mòn, ứng dụng an toàn và đáng tin cậy, cấu trúc hoàn chỉnh và tuổi thọ lâu dài. Để duy trì hiệu suất cách nhiệt tốt của muôi và giảm nhiệt độ giảm của thép nóng chảy, việc đánh giá hiệu suất của vật liệu đúc CA6 mới và vật liệu đúc mullite nhẹ đã được thực hiện trong công việc này và áp dụng cho muôi để đạt được hiệu suất tốt hơn tác dụng cách nhiệt toàn diện.
Hiện tại, vật liệu của lớp vĩnh cửu của muôi chủ yếu là nhôm cao thông thường có thể đúc được, và nguyên liệu thô chính là bauxite. Việc sử dụng vật liệu đúc chịu lửa này tồn tại những thiếu sót sau: thứ nhất, độ dẫn nhiệt cao, gây thất thoát năng lượng trong quá trình sử dụng; thứ hai, độ khúc xạ thấp, nếu sử dụng lớp làm việc không bình thường, thép nóng chảy tiếp xúc trực tiếp với lớp cố định. Khi đó, khả năng xuyên thủng và rò rỉ thép cao, hệ số an toàn thấp; thứ ba, mật độ khối lớn và trọng lượng của cái muôi rỗng lớn. Do đó, các yêu cầu đặc biệt đối với lớp cách nhiệt muôi không được đáp ứng và cần phải phát triển một loại lớp đúc vĩnh cửu mới với các đặc tính toàn diện tuyệt vời. Trong bài báo này, việc chuẩn bị mẫu và thử nghiệm vật liệu đúc CA6 mới và vật liệu đúc mullite nhẹ đã được thực hiện.
1. Nguyên vật liệu và kế hoạch kiểm tra
Trong đó, nguyên liệu CA6 (CaAl12O19, viết tắt là CA6) là giai đoạn canxi aluminat có hàm lượng Al₂O₃ cao nhất trong hệ CaO-Al₂O₃. Điểm nóng chảy của nó là 1875 độ , hệ số giãn nở nhiệt là 8.0×10-6 độ ⁻¹ và mật độ khối của các hạt là 2,70g· cm⁻³, độ xốp biểu kiến là 26,8 phần trăm . Hiệu suất chịu lửa của vật liệu này tương tự như hiệu suất của corundum dạng bảng và độ dẫn nhiệt chỉ bằng 1/3 so với corundum. Nó là một loại vật liệu cách nhiệt chất lượng cao mới xuất hiện trong những năm gần đây. CA6 castable được làm bằng CA6 làm cốt liệu, và phần ma trận được làm bằng bột mịn corundum dạng bảng, bột alumina và xi măng aluminat canxi làm chất kết dính. Mật độ khối của các hạt mullite nhẹ hình cầu là 1,59g cm⁻³, và độ xốp biểu kiến là 38,9 phần trăm . Lớp mullite nhẹ có thể đúc được làm từ các quả bóng mullite nhẹ hình cầu M70 siêu nhỏ làm cốt liệu, và phần ma trận được làm bằng bột mịn corundum dạng bảng, bột alumina và xi măng aluminat canxi để đảm bảo khả năng chống xói mòn xỉ tốt hơn nhằm cải thiện độ an toàn của lớp vĩnh viễn.
2. Quy trình kiểm thử và kiểm thử hiệu năng
Thử nghiệm tính chất vật lý và thử nghiệm khả năng chống ăn mòn đã được thực hiện cho hai loại vật đúc sau khi đúc. Các phương pháp thử nghiệm vật lý được thực hiện theo tiêu chuẩn quốc gia hoặc phương pháp tiêu chuẩn ngành.
Tính chất vật liệu Kết quả và phân tích
(1) Tính chất vật lý
Mật độ khối của vật liệu đúc mullite nhẹ là 2,17g·cm⁻³, trọng lượng đơn vị thấp hơn 24% so với vật liệu đúc nhôm cao hiện đang được sử dụng và độ dẫn nhiệt giảm 16% , có thể đạt được mục đích trọng lượng nhẹ và độ dẫn nhiệt thấp của muôi. Vật đúc CA6 cũng nhẹ hơn 5,6% và độ dẫn nhiệt thấp hơn 26% so với vật đúc nhôm cao thông thường.
Kiểm tra khả năng chống xói mòn
Lớp đúc vĩnh cửu ban đầu có thể đúc B, lớp đúc CA6 mới C và lớp đúc mullite nhẹ 3# lần lượt được đổ vào chén nung. Xỉ cuối cùng của bộ chuyển đổi đã được thêm vào và thử nghiệm khả năng chống ăn mòn của chén nung trong điều kiện bảo quản nhiệt 1500 độ trong 3 giờ đã được thực hiện. Quan sát sự mất mát nóng chảy và sự xâm nhập của các vật liệu khác nhau. Sau khi thử nghiệm hoàn thành, chén nung được mở ra,
Vật liệu đúc CA6 có khả năng chống xói mòn và xâm nhập tốt, và một lượng lớn xỉ vẫn còn trong lỗ nồi nấu kim loại; vật liệu đúc mullite nhẹ có khả năng chống xói mòn và khả năng chống xâm nhập cao nhất tiếp theo; ranh giới giữa xỉ đúc lớp vĩnh cửu có hàm lượng alumina cao thông thường và vật liệu chịu lửa không rõ ràng, và vật liệu chịu lửa nồi nấu kim loại và vật liệu chịu lửa không rõ ràng. Xỉ được nấu chảy cùng nhau và khả năng chống thấm tốt hơn một chút so với khả năng chống xói mòn, cho thấy rằng có nhiều pha lỏng hơn trong nhôm cao có thể đúc ở 1500 độ, vì vậy vật liệu cần được cải thiện để cải thiện khả năng chịu nhiệt độ cao của nó. là rất quan trọng đối với sự an toàn của muôi. Độ xốp vi mô của mullite ánh sáng hình cầu có lợi cho việc cải thiện khả năng chống ăn mòn và tính thấm, do đó, vật liệu nhẹ cũng có thể thể hiện khả năng cách nhiệt và chống ăn mòn tốt hơn.
Ứng dụng
Ba loại vật liệu đúc trên được áp dụng cho máy múc 300 tấn. Vật liệu đúc mullite nhẹ và vật liệu đúc CA6 cho lớp vĩnh cửu của gáo cách nhiệt được yêu cầu phải có khả năng chống xói mòn thép nóng chảy và cách nhiệt tốt, đồng thời, tính toàn vẹn cấu trúc của quá trình bảo dưỡng lò là tốt, và hiệu quả cách nhiệt ổn định.
Công nghệ toàn diện về cách giảm vết nứt của vật liệu lớp vĩnh cửu của gáo cách nhiệt vẫn cần được nghiên cứu thêm.
Từ nhiệt độ trung bình của từng dây chuyền xỉ trong mỗi gầu, cho thấy nhiệt độ vỏ thép của dây chuyền xỉ lò không cách nhiệt là trên 320 độ, trong khi nhiệt độ trung bình của 4 dây chuyền xỉ có cách nhiệt là dưới 280 độ. Nói chung, nhiệt độ của vỏ thép dòng xỉ giảm. 50-100 độ . Nhiệt độ giảm của vỏ thép ở phần ốp là từ 20 đến 50 độ, hơi khác nhau tùy thuộc vào cấu hình của vật liệu cách nhiệt và vật liệu lớp vĩnh cửu. Vật liệu cách nhiệt của túi kiểm tra cách nhiệt vẫn ở tình trạng tốt trong suốt thời gian sử dụng lò và nhiệt độ trung bình của dây chuyền xỉ và vỏ thép bọc thấp hơn nhiệt độ của gáo thông thường, cho thấy lớp vĩnh cửu hoạt động tốt vai trò bảo vệ. Để đảm bảo an toàn, hiện trạng các vết nứt của vật liệu lớp vĩnh cửu mới rõ ràng hơn sau 2 lò vẫn cần được tối ưu hóa và cải thiện để đảm bảo có thể áp dụng cho 4 lò.
Tóm lại là
Muôi cách nhiệt đã trở thành biện pháp kỹ thuật quan trọng của các doanh nghiệp gang thép nhằm tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng sản phẩm thép. Vật liệu của lớp cố định của muôi được đưa ra các yêu cầu cao hơn. Các tính chất vật lý của vật liệu đúc CA6 và vật liệu đúc mullite nhẹ đã phát triển đáp ứng các yêu cầu ứng dụng của lớp cố định của gáo, đồng thời có khả năng cách nhiệt và chống ăn mòn tốt hơn so với vật liệu đúc có hàm lượng nhôm cao thông thường, có thể bảo vệ lớp cách nhiệt vật liệu. Vai trò của muôi để duy trì cách nhiệt tốt trong thời gian phục vụ lò. Cần nghiên cứu sâu hơn về công nghệ toàn diện để giảm nứt lớp vật liệu vĩnh cửu của gáo cách nhiệt.
