项目十一:芯板型复合结构透气元件
项目简介
钢包透气元件是钢液炉外精炼的关键性功能耐火材料,承担了均化钢液温度和成分、去除非金属夹杂物、提高合金收得率等多项冶金功能,其使用效果直接影响钢包周转和钢液纯净度。传统狭缝型透气元件在经受频繁急冷急热冲击后,易产生灾难性的横向贯穿裂纹,导致钢包提前下线,整包工作衬被废弃,致使砌筑、烘烤成本激增,二氧化碳排放量大幅增加,能耗高且不环保。
本项目通过模拟计算热应力分布、材料显微结构优化设计和特殊成型工艺等,研制开发了高性能芯板型复合结构透气元件,解决了传统狭缝型透气元件因热震性差诱发的底吹失效问题。
技术优势
该项目所开发的产品,性能指标和使用效果与国外知名耐材企业相当。依据功能和结构分区的设计理念,芯板型透气元件的工作层采用导热系数高、膨胀系数低和热震稳定性优异的刚玉质薄片构造而成,安全警示层采用热态下辨识度高、抗钢液渗漏的弥散型透气部件,该复合结构透气元件兼具了直通式和弥散式气道的优点,可协同提升服役寿命和吹通率,与钢包小修寿命同步,流量稳定,吹通率高,易使用维护,热修时采用轻度氧气清洗工艺,可大幅降低劳动强度。
理化指标 |
单位 |
透气砖芯 |
透气座砖 |
|
芯板 |
圆台形安全警示体 |
|||
Al2O3 |
% |
≥ 85 |
≥ 85 |
≥ 85 |
Al2O3+MgO +Cr2O3 |
% |
- |
- |
≥ 92 |
Al2O3+SiO2 |
% |
≥ 92 |
- |
- |
Al2O3+Cr2O3 |
% |
- |
≥ 90 |
- |
常温耐压强度 |
MPa |
≥ 40 |
≥ 30 |
≥ 60 |
体积密度 |
g/сm3 |
≥ 2.85 |
≥ 2.50 |
≥ 3.00 |
应用市场
芯板型复合结构透气元件具有普适性,广泛应用于特钢、普碳钢等钢包炉外精炼工艺,亦可推广到铸造等领域。
项目十二:中间包锆质水口系列产品开发
项目简介
镶嵌式中间包锆质水口在小方坯或扁坯连铸过程中与整体塞棒配合起控流作用,应具有优异的抗侵蚀性及抗热震性,要求中间包锆质水口使用寿命与中间包耐火材料同步。
本项目通过对锆英石-氧化锆材料体系研究,解决锆质水口成品率低及抗热震性差等问题,开发高抗热震性、高稳定性、长寿命中间包锆质水口,在钢厂连铸过程中不出现热震开裂的漏钢现象,寿命达到与中间包同步,满足连铸控流要求。
技术优势
本项目项目开发的中间包锆质水口具有高抗热冲击性和优异的侵蚀性,能够满足小方坯连铸控流使用要求且具有高的安全可靠性。
性能 |
单位 |
指标 |
ZrO2含量 |
% |
≥80 |
显气孔率 |
% |
19.9 |
体积密度 |
g/cm3 |
4.11 |
耐压强度 |
MPa |
100.75 |
高温抗折强度 |
MPa |
3.75 |
急热急冷温度 |
℃ |
1200不开裂 |
应用市场
中间包镶嵌式锆质水口应用于钢铁行业小方坯或扁坯连铸工艺,本项目开发的高性能锆质水口具有广阔的应用市场及良好的应用前景。
项目十三:转炉挡渣滑板用锆板、锆环
项目简介
转炉滑板挡渣是近年发展起来的新技术、新工艺,通过红外下渣检测与PLC控制相结合,实现出钢过程的自动判渣和挡渣(右侧示意图)。转炉滑板挡渣随炼钢工艺的发展日趋成熟,由于挡渣成功率高,挡渣效果优良,得到国内钢厂认可。该技术得以推广的关键在于挡渣滑板寿命的提高,通过镶嵌锆板、锆环,可以使寿命稳定在20炉次左右,显著提高滑板挡渣性价比。本项目针对锆板、锆环普遍存在热震稳定性差的现象,通过工艺方案优化、物相组成控制和显微结构调控等措施,开发的系列产品热震稳定性得到显著提高,挡渣滑板使用寿命稳定可靠。
技术优势
本项目开发的系列产品具有合理的物相组成和显微结构,使其区别于国内外其他技术路线。产品使用过程中具有较好的热震稳定性,不会发生稳定剂脱熔和剥落掉块等现象。目前所开发的3个系列产品,能够满足不同工况的需求,确保滑板使用寿命的稳定。
性能 |
单位 |
GH/GB-A |
GH/GB-B |
GH/GB-C |
ZrO2+HfO2含量 |
% |
≥95.0 |
≥95.0 |
≥95.0 |
显气孔率 |
% |
≤8.0 |
≤12.0 |
≤18.0 |
体积密度 |
g/cm3 |
≥5.2 |
≥5.0 |
≥4.8 |
耐压强度 |
MPa |
≥180 |
≥150 |
≥120 |
抗热震性(1100℃水冷) |
/ |
2次不开裂 |
3次不开裂 |
3次不开裂 |
应用市场
该系列产品主要用于转炉挡渣用滑板领域,可以有效提高挡渣滑板的使用寿命。先买开发的氧化锆材料也可应用于钢包、中间包用滑板领域,利用氧化锆材料的特殊使用性能来提高滑板的使用寿命和稳定性。
项目十四:氧化锆陶瓷制备技术及产品开发
项目简介
合金粉末是金属注射成形、3D打印、航空发动机等工业制造的基础原材料。采用气雾化技术制备的合金粉末具有粒度细小、球形度高、氧含量低、易于规模化生产且成本低等特点,已经成为生产高性能球形金属及合金粉末的主要方法。
为了满足气雾化技术制备合金粉末流程的安全高效运行,其关键部件氧化锆陶瓷功能件应具备以下使用性能:精准外形尺寸以保证其安装及密封要求;优异的抗热震性保证其服役过程中的安全可靠性;高抗合金熔液冲蚀性保证其长寿面以及合金粉末的质量稳定性。
与热压氮化硼材质功能件相比,该氧化锆质陶瓷功能件具有抗合金熔液侵蚀性好、成本低等特点,能够很好的满足现场使用要求。本项目通过对氧化锆质材料以及性能、制备工艺技术的研究,开发出高外形尺寸精度、高抗热震性、优异抗侵蚀性、长寿命系列氧化锆陶瓷制品。
技术优势
本项目所开发的氧化锆陶瓷功能件具有精准的外形尺寸、高抗热冲击性和优异的侵蚀性,能够适应雾化法制备粉末对关键部件的使用要求,且寿命长、成本低。
性能 |
单位 |
PZr-1 |
PZr-2 |
ZrO2含量 |
% |
≥95.0 |
≥95.0 |
显气孔率 |
% |
≤6.0 |
≤10.0 |
体积密度 |
g/cm3 |
≥5.2 |
≥5.1 |
使用温度 |
℃ |
1700 |
1700 |
应用市场
合金粉末作为金属注射成型、金属3D打印、高性能工具钢、高温合金以及磁性材料材料等行业主要原料,随着相关行业迅速发展,作为关键功能耐火材料氧化锆陶瓷功能件需求必将快速增长。