مقدمة لTundishes

إنتاج المعادن الحديثة ببساطة لن تعمل من دون التونديش، حيث الإنتاج سيكون غير فعال وأكثر تكلفة. من خلال استخدام النطاطات المبطنة بالانكسار ، يتم تعزيز عملية الصب المعدني بشكل كبير. المكونات الأساسية للبطانات التوندية مثل الكروميت والجمرة الخبيثة متوفرة من بيغماتيت الأفريقية - المزود الصناعي المفضل لثروة من الانكسار والمعادن لصناعة المسبك.

الندش هو جهاز يستخدم في صب المعادن. هو أي سفينة مفتوحة مع ثقوب في الجزء السفلي لتسليم المعادن المنصهرة بمعدل تسيطر عليها في قوالب الصب. وغالبا ما تستخدم بين الصهر والصب لضمان تدفق متسقة ومنظمة، في حين تمكين التحول من قوالب الصب إذا لزم الأمر. وغالبا ما تكون مصنوعة من الفولاذ Tundishes واصطف مع نوع من الخطوط الملاحية المنتظمة، والتي هي دائما مادة الحراري، وغالبا في شكل الطوب. وتشمل هذه المواد الحرارية المستخدمة كبطانات النطيشية، أو المكونات في بطانات النطشية، الأنثرات والكروم والمساحيق الزجاجية وغيرها. وتستخدم حوالي 7 من جميع المواد الحرارية في أوروبا لtundishes وفي الصب المستمر (1،2) ، مع 5 محترمة من هذا الذهاب إلى المكب بعد الاستخدام (3). ترتبط Tundishes ارتباطًا وثيقًا بالمغرفة ، والتي تستخدم لنقل المعدن المنصهر من الفرن إلى الدونيش قبل الصب. هذه الدلاء الكبيرة المبطنة الحرارية تشبه إلى حد كبير من الناحية التشغيلية التونديش وبالتالي فإن مبادئ تصميم بطانة التونديش والمواد تنطبق إلى حد كبير على الملاعق أيضا.

الصب المستمر يمثل خطوة تغيير في إنتاج المعادن، وضمان كفاءة أكبر على أساس ارتفاع معدلات استخدام المعدات والقليل أو معدومة في عملية تدهور المواد المنصهرة. تقنيات الصب المستمر الحديثة باستخدام التونديش الأمثل للغاية يمكن المضي قدما ما يزيد على 1000 مغرفة يصب قبل بطانة مغرفة يحتاج إلى استبدال (4). التونديش ليست سوى جزء واحد من نظام معقد للغاية أن يجلب مجتمعة خام المعادن على طول الطريق من خلال لكتلة من المعدن المكرر. وبدون التنديش وتأثيرها على طريقة الصب المستمرة، ستكون المسابك الحديثة ومصانع الصلب أقل كفاءة، مما يؤدي إلى ارتفاع التكاليف بالنسبة لمشتري المعدن.

حسب التصميم ، تميل التونديش إلى أن تكون ذات أشكال هندسية بسيطة - مثل أحواض ممدودة. هذا هو لسهولة التصنيع ولكن أيضا سهولة تطبيق وإزالة بطانات تونديش عند الحاجة. يجب أن يأخذ التصميم في الاعتبار لضمان الحفاظ على قابلية الانسيابية - على الرغم من أنه يمكن تطبيق تدرجات بسيطة لتحقيق ذلك.

مخطط التدفق يوضح كيفية استخدام العدميش

تصميم بطانات تونديش

بطانات البدونيشية هي، في كثير من الحالات، شؤون الطبقات. ترتبط طبقات المواد الانكسارية المختلفة بسمك مختلف بطول عمر النبات المعني (5). المادة الحرارية التي هي على اتصال مع المعدن المنصهر غالبا ما تستند المغنيسيا ويمكن أن يكون من الجص (رش على) أو شكل من الطوب. التالي هو "بطانة احتياطية"، والتي هي أكبر بطانة من حيث السماكة والكتلة ويوفر معظم خصائص العزل الحراري. وغالبا ما يكون الألومنا على أساس. وأخيرا، هناك "بطانة أمان" بين الألومينا والقشرة الفولاذية الخارجية للطوندية لضمان عدم وصولها إلى درجة حرارة حرجة للسلامة(6).

غالباً ما تتكون المكونات الرئيسية للبطانات البدونية من الطوب الحراري بدلاً من المتجانسات. وذلك لأن الطوب هو أسهل / أرخص لإنتاج من المتجانس، ويمكن استبدال هذه الطوب عند الحاجة، ولكن عموما المونوليث هو أطول أمدا من الطوب. Tundishes في كثير من الأحيان ليست طويلة جدا، وبالتالي فإن ضرورة استخدام جهاز مثل المتجانس لجولة زاوية هو حدوث نادر جدا. يجب أن تكون بطانات الدونيشي قادرة على تحمل الصدمة الحرارية ، وأن تكون مقاومة للخسارة الحرارية ومقاومة التآكل / الأكسدة - في جميع أنحاء فترات طويلة من الزمن. من الضروري أن يبرد المعدن المنصهر ويقوي في القالب ، وبالتالي يتم عزل التونديش بعدة طبقات من الانكسارات كما ذكر سابقا(7).

عموما، يمكن القول أن بطانة البدونية المثالي سيكون الصفات التالية:

  • القدرة على تحمل درجات الحرارة التي تتجاوز 1500 درجة مئوية
  • الحفاظ على شكله في درجات حرارة عالية
  • مقاومة الهجوم بالخبث
  • ليس لديك أي تفاعل كيميائي أو فيزيائي مع المعدن المنصهر
عملية باستخدام tundishes
shutterstock_382214896 مربع

المواد المستخدمة لبطانات التونديش

بعد فترة من الزمن، سوف تحتاج إلى أن تكون "deskulled" التكدّل. وهذا هو، وتصلب الصلب / الخبث بقايا التي تشكل بعد فترات طويلة من المعالجة على الجزء السفلي من الدونيش. يمكن في كثير من الأحيان إعادة إدخال المواد المكتبية إلى مرحلة الصهر أو فرن الانفجار في وقت سابق - لن يشكل الخبث الحالي مشكلة هنا.

من الأهمية بمكان النظر ليس فقط في خصائص المادة نفسها عند اختيار الحراريات للبطانات العدمية ، ولكن الخصائص التي تنشأ من الشكل المادي الذي يتخذه. تميل التونديشات المبطنة بطبقات من الطوب الحراري إلى استبدالها في وقت أقرب من البطانات المصنوعة من الحراريات المتجانسة أو المسكوبة (8) ، مع بيانات تظهر أن الطوب يمكن أن يستمر لأقل من خمس درجات حرارة قبل الحاجة إلى استبداله أو إعادة تكييفه ، مقارنة بما يزيد عن 30 للمتجانس. مصنوعة بطانات النشيفية في وقت مبكر من سيليكات الصوديوم ، التي تشكلت من رد فعل هيدروكسيد السيليكا والصوديوم.

مواد بطانة البدونيشيه الشائعة للصب الصلب تشمل السيليكا والمغنيسيا والألومينا. أحد الاهتمامات باستخدام الحراريات السيليكا النقية لبطانات التونديش هو أنه قادر على أكسدة مواد معينة داخل الصلب المنصهر ، على سبيل المثال المنغنيز في حديد هادفيلد (9). وتشير التقارير إلى أنه في ظل ظروف معينة، يمكن أن تتشكل طبقة أكسيد المنغنيز في الواجهة الفولاذية المنصهرة، وبالتالي التقليل من قيمة الصلب وتقليل كفاءة النطيش نفسه.

وترد أدناه بعض المكونات الأخرى المستخدمة على نطاق واسع من - والمواد المضافة إلى - بطانات النطيشية.

عملية باستخدام الندش

الزجاج

في النشيش ، في إزالة هذا أكسيد الحديد، فإنه يمكن منع التوغلات المصب والمساهمات في إنتاج الخبث الزائد التي يمكن أن تكون ضارة للالحراريات النغدية في وقت لاحق. في إزالة هذا أكسيد الحديد، فإنه يمكن منع التوغلات المصب والمساهمات في إنتاج الخبث الزائد التي يمكن أن تكون ضارة للالحراريات النغدية في وقت لاحق. الألومنيوم قتل إنتاج الصلب يستخدم الزجاج الأرضي على نطاق واسع لأنها قادرة على استبدال السيلايد الكالسيوم في لتحويل بقايا الألومنيوم وأكسيد الألومنيوم في الصلب المنصهر. كجزء من بطانة الدونيشية، يمكن استخدام cullet الزجاج الأرضي وينوبه كتدفق، الألومنيوم قتل إنتاج الصلب يستخدم الزجاج الأرضي على نطاق واسع لأنها قادرة على استبدال السيلايد الكالسيوم في لتحويل بقايا الألومنيوم وأكسيد الألومنيوم في الصلب المنصهر. مما يوفر فوائد حرارية ويمنح فوائد المصب بما في ذلك تحسين ليونة وقابلية التصنيع.

غبار الفحم/ مسحوق الأنثراسيت

كربون المغنيسيا هو مادة مقاومة للحرارة مصنوعة من المغنيسيا
ومصدر للكربون، مثل غبار الفحم،
الجمرة الخبيثة أو الجرافيت(12). واحدة من المزايا الرئيسية للماغنيسا الكربون هو أن الكربون الحالي تعدل التوسع في المغنيسيا في درجات حرارة عالية، مما يجعلها مادة أكثر استقرارا على المدى الطويل. كما أفيد بأن التشنج الحراري (تكسير السطح الحراري عند درجة الحرارة، مع إمكانية قطع الأجزاء) ينخفض مع زيادة محتوى الجرافيت/الأنثراسيت(13). ويقال أيضا أن معامل يونغ للمواد يمكن زيادت مع الكربون إضافية (14). في إنتاج الحديد والصلب ، يمكن تسريع تدهور بطانة التوندية الكربونية المغنيسيا عن طريق أكسدة الكربون بواسطة أكسيد الحديد (15) ، والذي يمكن تقليل تأثيره بإضافة كميات صغيرة من الألومنيوم. يمكن إدراج الأنثراسيت بكميات تصل إلى 15.

shutterstock_1020003745 واسعة

كروم ساند

المغنيسيا الكروم هو خيار شعبي من الحراري للبطانات النأنش ية للمعادن الحديدية وغير الحديدية. وهي تتألف من رمل المغنيسيا
والكروم
التي تم علاجها في لبنة الانكسار المسامية، مع إضافة الكروم كونها مسؤولة عن خصائص الموصلية الحرارية المحسنة بالنسبة للمغنيسيا النقية. بطانات التونديش نفسها غالبا ما تكون مصنوعة من الكروم التي تحتوي على مواد الانكسار - وهذه هي في الواقع الخيار الأكثر استخداما من بطانات بسبب تحمل الحرارة متفوقة المواد الكروم والاستقرار وأيضا - بشكل حاسم - مقاومة للهجوم الكيميائي(16). تستخدم عادة كجزء من الطوب الحراري الكروم المغنيسيا، والكروم الحاضر يضيف المزيد من الحرارة والكيميائية والتسامح صدمة لبنة المنغنيز أداء جيدا بالفعل. وتشمل الاستخدامات الشائعة الأخرى وذات الصلة في الإعداد الحراري والتوندي الجص الحراري (مشابهة جدا للأسمنت الحراري المذكور سابقا) ، والذي يتم تطبيقه لسد الفجوات بين الطوب والفجوات بين المتجانسات الصغيرة إذا لم يتم استخدام متجانس كبير. الجص الحراري هو عادة الجص المنغنيز الثقيلة وفي كثير من الحالات كافية من تلقاء نفسها. إضافة الكروم يزيد من تحمل الحرارة الجص ويقلل من قدرة الجص على اختراق السيليكا أو غيرها من المكونات الضارة التي قد تنشأ من الخبث..

بالإضافة إلى الطوب الحراري التقليدي والبطانات ، يجد الكروم الاستخدام في مساحة الصب المستمرة كجزء من جص المغنيسيا المحسن. غالبا ما يتم تطبيق هذا الجص كطبقة علوية (ملامسة للمعادن المنصهرة) فوق الحراري "التقليدي" ، أو لتغطية المفاصل بين الطوب الحراري. وتتكون تقليديا في المقام الأول من المغنيسيا مسامية، والتي لديها ميل إلى أن تدمر من خلال وجود أكسيد الكالسيوم أو السيليكا في الخبث في حرارة عالية. في الجص الحديث والمحسن ، يتم استبدال كميات كبيرة من المغنيسيا بالكروميت والأوليفين ، إلى حد أقل. وجود الكروميت يقلل من الفجوة الأساسية، وبالتالي منع اختراق الجص الحراري مع الخبث(17). يتم زيادة الأداء الحراري العام باستخدام الكروم، كما هو عمر بطانة tundish نفسها.

السلامة فيما يتعلق بالانكسارات القائمة على الكروم

الكروم سداسي التكافؤ سام للبشر. في حين أن تصنيع الانكسارات من نوع الكروم عادة ما تستخدم الكروم فقط (التي تحتوي على الكروم ثلاثي التكافؤ فقط، Cr(III))، لوحظ التحول عن طريق الأكسدة (18) في الحراريات المغنيسيا كروم وبطانات tundish. احتمال أكثر Cr (VI) أكبر مع استخدام المزيد من الكروم في الانكسار ، ولكن إضافة ثاني أكسيد التيتانيوم يمكن أن تمنع التحولات واسعة النطاق إلى Cr (VI). وقد تم الإبلاغ عن مثل هذه العلاجات على أنها تقلل من محتوى Cr (VI) إلى أقل بكثير من المعايير الأمريكية - ولكن فوق المعايير الأوروبية. هذه الظاهرة هي مصدر قلق خاص في الصب النحاس، حيث الانكسار المغنيست كروم هي الأكثر شيوعا(19).

shutterstock_1459648589 مربع
shutterstock_1479913295 مربع

تأثير الانكسارات مثل التونديش على جودة المعادن المصبوبة

وفيما يتعلق بالصلب، تلعب هوية وحالة الانكسار التونديش دورا في جودة منتج الصلب النهائي، كجزء من التفاعلات الإجمالية للمعادن والخبث والانكسار والغلاف الجوي(20). لذلك ، يمكن القول أن الدونيش يمكن أن يؤثر على العيوب الفيزيائية للفولاذ النهائي ، وكمية وطبيعة التوغلات غير المعدنية في الصلب ، والحفاظ على الصلب داخل الفضاء الكيميائي المحدد مسبقًا. تستخدم التونديش نفسها بشكل متزايد للمساعدة في تنقية الفولاذ المنصهر لمنع الأكسدة وامتصاص الشوائب غير المعدنية عبر هياكلها المسامية عادة(21). بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إزالة التوغلات عن طريق العمليات الفيزيائية مثل الترشيح المتكامل داخل التونديش ، أو معالجة المعدن المنصهر بالغاز المنفوخ عبر الجسم التوندي (22).

تدهور في وبطانات التونديش: تأثير الخبث

الخبث هو جزء لا مفر منه إلى حد كبير من عملية صب المعادن الحديدية ولها تفاعلات معقدة مع بطانات النغدية الحرارية ، والتي لا تفيد بشكل عام نظام الصب العام. وقد سبق التطرق إلى بعض آثار الخبث، وتعتبر التفاعلات الانكسارية الخبث واحدة من الأجزاء الأكثر ضررا من الصب(23). وتشير التقارير إلى أن الطريقة المثلى لضمان عدم تراكم الخبث التوندي والخبث الناتج عن الصهر ومن المغرفة ينبغي إزالتها قبل الوصول إلى التونديش بوسائل فيزيائية أو كيميائية(24). وعلاوة على ذلك، فإن استخدام الحراريات ذات درجة الحرارة المرتفعة بشكل مناسب مثل الكروميت عند ملامسة المعدن المنصهر يمكن أن يقلل من الآثار المحتملة للخبث التوندي الذي يشرب الانكسار مما يجعله غير فعال في ظل ظروف التشغيل(25). ويقال إن الانكسارات العالية للمحتوى الألومينا أقل عرضة لاختراق الخبث(26).

بالإضافة إلى الضرر المذكور أعلاه للعملية الناجمة عن الخبث ، صحيح القول إن التونديش له تأثير على نتيجة المعدن - بشكل رئيسي على أساس تفاعله مع الخبث. وقد أفيد بأن التونديش يحتاج إلى أن يكون بمثابة "مصفاة مستمرة وليس ملوثا مستمرا" (27). وهذا يؤدي إلى ظاهرة "تدفق التونديش" ، وهو في حد ذاته خبث يضاف فوق المعدن المنصهر في التونديش. لديها نقطة انصهار أقل من المعدن المنصهر ، ولكنها تعمل بمثابة "غطاء" للتوندية لمنع فقدان الحرارة في الغلاف الجوي ، أو الأكسدة مباشرة منه. التدفقات التوندية تفي بتطبيق "المصفاة" المطلوب من التونديش من خلال القدرة على إزالة التوغلات غير المعدنية من المعادن المنصهرة. تشمل التدفقات التوندية طبقة خبث سائلة وطبقة مغرضة وطبقة بودرة علوية (28). بالإضافة إلى ذلك، أظهرت الأبحاث أنه من خلال الاختيار الدقيق لمواد التدفق التونديش، يمكن زيادة نقل الأكسجين بين المعدن المنصهر وتدفق التونديش/التونديش(29). وهذا مفيد لأن الأكسجين المتبقي في المعدن المنصهر قد يسمح بالأكسدة (قد يسبب إنتاج الأكاسيد مشاكل في المصب إذا سمح له بدخول المعدن المسكوب). الخبث الأساسية للغاية - مثل تلك التي لديها درجة الحموضة أكبر إلى أو أكثر من 11 ومكلفة في الغالب من أكسيد الكالسيوم والسيليكا هي الأكثر فعالية. قد الفولاذ المدلى بها أعلى مستوى من الجودة لا تحتوي على أكثر من كميات ضئيلة من الأوكسجين.

مخطط العملية الذي يستخدم الأطباق tundishes

موجز

  • Tundishes هي جزء أساسي ومهم من صناعة صب المعادن الحديثة
  • تتشكل بطانات البدونيشية من طبقات من المواد الحرارية ، وغالبا ما تكون الألومينا والمغنيسيا على أساس ، وكثيرا ما يكون لها طبقات أخرى مدرجة في تصنيعها مثل الكروميت والزجاج الأرضي والجمرة الخبيثة
  • Refractories في الدونيش توفير ليس فقط فوائد التحكم في درجة الحرارة، ولكن أيضا أنها يمكن أن تزيد من جودة المعادن يلقي الانتهاء من خلال التأثير على التوغلات خاطئ
  • الخبث هو مصدر قلق مستمر في صب المعادن الحديدية ، لأنه يمكن أن تتداخل مع الانكسارات في بطانة جعلها أقل فعالية ، ولكن يمكن التخفيف من هذا التأثير من خلال تكوين الانكسار الأمثل والتدخل المادي
  • ويمكن إضافة نوع آخر من الخبث لمساعدة التونديش في مراحل لاحقة، مع تطبيقات في إزالة الغاز

 

باعتبارها جزءا لا يتجزأ من الصب المستمر الحديثة من المعادن، التونديش هي المكونات الأساسية. يتكون التونديش من طبقات من المواد ، بما في ذلك الانكسارات بما في ذلك رمال الكروم والزجاج المجفف والجمرة الخبيثة - وكلها متوفرة بجودة عالية من Pegmatite الأفريقية ، إلى أي مواصفات يمكن تخيلها تقريبا.

الكروم والو
glass_powder
coal_dust
دقيق الكروميت في وعاء

مراجع

1 J. Madias, AISTech 2018 الإجراءات, 2018,3271

2 ت. إيمي, ج. كور. (سيرام) شركه نفط الجنوب.، 2003، 40، 1141

3 ألف Eschner ، ECO إدارة الانكسار في أوروبا، في UNITECR '03 -- Int. التكنولوجيا. Conf.157. الحراريات، أوساكا، 2003

4 م. إسحاق و ر. إ. ل. غوثري، تصميم عملية صب جديدة: من الأساسيات إلى الممارسة، في: S. Seetharaman (ed.) أطروحة حول عملية Metallurgy، 2014، إلسفير، أمستردام

(5) ج. ب. بيرات وآخرون، صناعة الصلب وتشكيله ومعالجته (الطبعة الحادية عشرة)، مؤسسة AISI للصلب، وارنديل، السلطة الفلسطينية، الولايات المتحدة، 2003

6 ج. و. ستينديرا، الانكسار. (آبل) اخبار، 2002، 6، 26

7 الولايات المتحدة براءة اختراع US3963815A, 1974, انتهت

8 Y. V. ماتيريكين وV. A. مولوككوف, الانكسار, 1983, 24, 108

9 F. Cirilli وآخرون, مغرفة-tundish الحرارية بطانة التفاعل الكيميائي مع الفولاذ الكربون, في METEC InSteelCon, دوسلدورف, 2011

10 إ. ت. توركودان، صناعة الحديد والصلب، 2004،31، 131

11 الولايات المتحدة براءات الاختراع US5366535A, 1992, انتهت الصلاحية وUS617437B1, 1996, انتهت

12 E.M. و. عويس، ج. سيرام. شركه نفط الجنوب. اليابان، 2004، 112، 517

13 D. بيل، صدمة حرارية من الانكسار المغنيسيا الجرافيت،في UNITECR '91 -- Int. التكنولوجيا. Conf.157. الحراريات، آخن، 1991

14 K. إيشيكاوا وآخرون، تأثير إضافة الملعب على الطوب MgO-C، في UNITECR '95 -- Int. التكنولوجيا. Conf.157. الحراريات، كيوتو، 1995

15 س. تشانغ و و. إ. لي، الباحث. الام. القس.، 2000، 45 ، 41

16 ر. كرومارتي وآخرون، ج. س. عفر. معاهد. دقيقه. ميتال., 2014,114, 4

17 م. كالانتار وآخرون، ج. ماتر. المهندس. الاداء.، 2010، 19، 237

18 T. Xu et al., J. سبائك ومركبات, 2019, 786, 306

19 ل. بيريز وآخرون، سيرام. الباحث.، 2019، 45، 9788

20 ج. بوارييه، (ميتال) القرار. (تكنول)، 2015، 112، 410

21 S. Aminorroya وآخرون، تقييم مسحوق التونديش الأساسية للصب المستمر من الصلب النظيف،في AIS التكنولوجيا - مؤتمر تكنولوجيا الحديد والصلب والمعرض،كليفلاند، 2006

22 O.B. Isaev, المعادن, 2009, 53, 672

23 ب. بولكو وآخرون، أكتا ميتالورغ. سلوكا، 2014، 20، 318

24 ب. بولكووآخرون، أكتا ميتالورغ. سلوكا، 2011، 17 ، 51

25 ف. روسناكوفا وآخرون، أكتا ميتالورغ. سلوكا، 2007، 13، 345

26 ك. ك. كابماير وآخرون، JOM، 1974، 26 ، 29

27 Y. D. يانغ و A. ماكلين, بعض الاعتبارات المعدنية المتعلقة بتطوير جودة الصلب, في: S. Seetharaman (ed.) أطروحة حول عملية المعادن, 2014, إلسفير, أمستردام

28 ح.ح. وانغ وآخرون ، J. الحديد الصلب ريس. الباحث., 2011, 18, 16

29 S. Hiwasa وآخرون., نقل الأكسجين بين تدفق والصلب في التوندية الصب المستمر, في: المؤتمر الدولي الرابع على الصرائش المنصهرة و Fluxes, سينداي, اليابان, 1992