Quale materiale degli ugelli si consuma più velocemente?
Nov 12, 2025
Nel processo di colata continua dell'acciaio, ilugello della panieraè uno dei componenti refrattari più critici sul fondo della paniera. La sua funzione è controllare la portata dell'acciaio fuso e guidare l'acciaio nell'ugello sommerso. A causa dell'esposizione prolungata alle alte temperature, dell'erosione del flusso dell'acciaio ad alta velocità- e della corrosione chimica, l'usura degli ugelli è diventata un fattore chiave che influisce sulla stabilità del processo di colata continua e sulla qualità della bramma colata. Le paniere realizzate con diversi materiali refrattari presentano variazioni significative nella resistenza all'usura. Tra questi, i panieri ad alto-allumina si usurano più velocemente, mentre i panieri in zirconio dimostrano la massima resistenza all'usura.
Fattori primari che influenzano l'usura degli ugelli
Usura per abrasione meccanica
L'acciaio fuso scorre ad alta velocità dal fondo della siviera, generando un'intensa erosione.
Usura per corrosione chimica
Gli ossidi e le inclusioni nell'acciaio fuso reagiscono con il materiale refrattario, provocando cambiamenti compositivi e degrado strutturale.
Usura da shock termico
Le rapide fluttuazioni della temperatura all'inizio e alla fine del getto inducono stress termici, portando a fessurazioni e scheggiature.
Confronto dei materiali comuni degli ugelli per paniera
| Tipo materiale | Composizione principale | Caratteristiche | Tasso di usura relativo |
|---|---|---|---|
| Alto contenuto di allumina (Al₂O₃ > 70%) | Bauxite, Corindone | Basso costo ma scarsa resistenza alla corrosione | ★★★★★ (Il più veloce) |
| Zirconia–corindone (ZrO₂–Al₂O₃) | Sabbia di zirconio, allumina | Buone prestazioni complessive ed efficacia in termini di costi- | ★★★☆☆ |
| Magnesia-Carbonio (MgO-C) | Magnesite, Grafite | Ottima resistenza agli shock termici, ma il carbonio si ossida facilmente | ★★★★☆ |
| Zirconia (ZrO₂ > 90%) | Zirconia stabilizzata | Eccezionale resistenza all'erosione e alla corrosione | ★☆☆☆☆ (Più lento) |
Motivi della rapida usura degli ugelli-ad alto contenuto di allumina
Chimicamente reattivo
Il componente principale degli ugelli ad alto-allumina è Al₂O₃, che reagisce prontamente con FeO e MnO ad alte temperature per formare composti a basso-punto di fusione-. Questi prodotti di reazione creano uno strato fuso che accelera la scheggiatura del materiale.
Porosità microstrutturale
I refrattari ad alto-allumina presentano una bassa densità di sinterizzazione e un'elevata porosità. L'acciaio fuso si infiltra facilmente in questi vuoti, causando erosione interna e scheggiatura localizzata.
Scarsa resistenza allo shock termico
I rapidi sbalzi di temperatura durante il versamento iniziale e i cali improvvisi durante l’interruzione del versamento creano un ciclo termico. Questo riscaldamento e raffreddamento ripetuti provoca la rottura del materiale, accelerando la scheggiatura.
Abrasione meccanica significativa
L'elevata velocità del flusso di acciaio fuso, in particolare quando l'ugello scorrevole ha un ampio angolo di apertura, determina intense forze di impatto localizzate. Ciò provoca una rapida usura nella zona di uscita dell'ugello.
Indicazioni di ottimizzazione e miglioramento
Per mitigare l’usura degli ugelli è possibile attuare le seguenti misure:
- Spruzzare uno strato protettivo di zirconio sulla superficie degli ugelli ad alto-allumina
- Utilizza una struttura composita con uno strato esterno ad alto-allumina e uno strato interno in zirconio
- Ottimizza la progettazione del campo di flusso per ridurre gli angoli di erosione
- Controllare rigorosamente la pulizia dell'acciaio fuso per ridurre al minimo il contenuto di inclusioni
Misure di miglioramento nelle pratiche di produzione
Impiegare strutture di ugelli compositi:strato interno di zirconio, strato esterno ad alto-allumina, per bilanciare durata di servizio e costi.
Controllare la velocità del flusso dell'acciaio fuso:ottimizzare l'apertura degli ugelli scorrevoli per prevenire erosioni localizzate.
Monitorare regolarmente l'usura degli ugelli:utilizzare macchinari o termocamere per monitorare lo stato di usura.
Migliora la qualità dell'installazione:un gioco eccessivo tra ugello e piastra scorrevole provoca perdite e surriscaldamenti localizzati, accelerando l'usura.
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