Muôi là một vật chứa không thể thiếu trong quá trình luyện thép. Với sự phát triển liên tục của công nghệ tinh luyện, đặc biệt là quá trình xử lý LF và RH bên ngoài lò, vai trò của nó đã phát triển từ việc chứa thép nóng chảy đơn giản nhất thành một lò đảm nhiệm một chức năng nấu chảy nhất định. Thép nóng chảy ở trong muôi trong thời gian dài chắc chắn sẽ dẫn đến mất nhiệt độ thép nóng chảy, và độ dẫn nhiệt cao của lớp lót muôi sẽ dẫn đến sự tản nhiệt của thép nóng chảy trầm trọng hơn, biến dạng vỏ muôi nghiêm trọng hơn, tốc độ giảm nhiệt độ nước thép tăng lên, dẫn đến xỉ nghiêm trọng treo trên thành muôi, các nốt sần và thép nguội.
Nhiệt độ quá thấp, thậm chí ép đổ gầu cuối cùng, không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng phôi đúc, tỷ lệ thu hồi thép thấp mà còn làm tăng chi phí sản xuất. Do đó, gầu cách nhiệt ngày càng trở thành nhu cầu của các nhà máy thép. Chế độ kết cấu của vật liệu chịu gầu cách nhiệt thường là tấm cách nhiệt nhẹ hoặc tấm nano + lớp đúc cố định + vật liệu chịu lớp làm việc.
Bản thân tấm cách nhiệt cần một lớp vật liệu chịu lửa để bảo vệ, vật liệu bảo vệ vật liệu cách nhiệt khỏi áp lực quá lớn, thứ hai là bảo vệ vật liệu cách nhiệt không vượt quá nhiệt độ sử dụng (chẳng hạn như phải dưới 1000 độ C), thì lớp đúc vĩnh cửu gầu là vật liệu quan trọng này. Vật liệu chịu lớp vĩnh cửu lý tưởng của gầu cách nhiệt phải có độ ổn định nhiệt tốt, cách nhiệt, chống ăn mòn, ứng dụng an toàn và đáng tin cậy, cấu trúc hoàn chỉnh, tuổi thọ cao, v.v. Để duy trì hiệu suất cách nhiệt tốt của gầu và giảm sự sụt giảm nhiệt độ nước thép, hiệu suất của gầu đúc CA6 mới và gầu đúc mullite nhẹ đã được đánh giá tương ứng trong công trình này và áp dụng cho gầu, đạt được hiệu quả cách nhiệt toàn diện tốt hơn.
1. Quy trình thử nghiệm
Hiện nay, vật liệu lớp vĩnh cửu của gầu chủ yếu là nhôm đúc cao cấp thông dụng, nguyên liệu chính là bô-xít. Có những nhược điểm sau trong việc sử dụng vật liệu đúc chịu lửa này: thứ nhất, độ dẫn nhiệt cao, dẫn đến mất năng lượng trong quá trình sử dụng; thứ hai, độ chịu lửa thấp, nếu sử dụng lớp làm việc không bình thường, khi thép nóng chảy tiếp xúc trực tiếp với lớp vĩnh cửu, khả năng rò rỉ xuyên thấu lớn, hệ số an toàn thấp; thứ ba, khối lượng riêng lớn hơn, trọng lượng gầu rỗng lớn hơn. Do đó, các yêu cầu đặc biệt đối với vật liệu cách nhiệt gầu không được đáp ứng, cần phải phát triển một loại vật liệu đúc lớp vĩnh cửu mới có các tính chất toàn diện tuyệt vời. Trong bài báo này, vật liệu đúc CA6 mới và vật liệu đúc mullite nhẹ đã được chế tạo và thử nghiệm.
1) Nguyên liệu thô và kế hoạch thử nghiệm
CA6 ₃ (CaAl12O19, CA6) là pha canxi aluminat có hàm lượng 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, khối lượng riêng của các hạt là 2,70g·cm⁻³ và độ xốp biểu kiến là 26,8%. Tính chất chịu lửa của vật liệu tương tự như corundum dạng tấm và độ dẫn nhiệt chỉ bằng 1/3 so với corundum. Đây là một loại nguyên liệu cách nhiệt chất lượng cao mới xuất hiện trong những năm gần đây. Vật liệu đúc CA6 được làm từ CA6 làm cốt liệu và ma trận được làm từ bột corundum dạng tấm, bột nhôm oxit và xi măng canxi aluminat 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%. Vật liệu đúc mullite nhẹ được làm từ bi mullite nhẹ hình cầu M70 vi xốp làm cốt liệu và phần ma trận được làm từ bột mịn corundum dạng tấm, bột oxit nhôm và xi măng canxi aluminat làm chất kết dính để đảm bảo khả năng chống xói mòn xỉ tốt hơn và cải thiện độ an toàn của lớp vĩnh cửu.