Разработка материалов для длинных сопел, используемых в непрерывном литье. 

На ранних этапах развития технологии непрерывного литья основным материалом были длинные сопла из плавленого кварца. Эти сопла изготавливались из плавленого кварца с высоким содержанием SiO2 (более 99,5%), формируемого методом литья в суспензию. Поскольку плавленый кварц является изотропным материалом, он имеет чрезвычайно низкий коэффициент теплового расширения (0,5 × 10⁻⁶ K⁻¹), что обеспечивает ему превосходную устойчивость к термическим ударам. Кроме того, длинные сопла из плавленого кварца обладают высокой механической прочностью и химической стабильностью, устойчивы к эрозии кислотным шлаком, не требуют предварительного нагрева и недороги. Несмотря на эти преимущества, с непрерывным развитием технологии защитного шлака низкая эрозионная стойкость аморфного SiO2 и его склонность к реакции с оксидами марганца или железа в расплавленной стали или шлаке с образованием низкоплавких соединений, которые постоянно уносятся расплавленной сталью, привели к увеличению содержания кремния в стали. При высоких температурах SiO2 реагирует с углеродом, разлагается и испаряется, образуя пустоты в огнеупорных изделиях. Кроме того, плавленый кварц частично превращается в кристобалит при рабочих температурах, вызывая объемное расширение, что приводит к пористой структуре затвора и снижению прочности. В настоящее время он в значительной степени заменен алюминиево-углеродными затворами.

С развитием технологии непрерывного литья в многопечах и необходимостью производства чистой стали требования к длинным соплам стали более разнообразными, а условия их использования — более жесткими. Материалы должны обладать превосходной термостойкостью и коррозионной стойкостью, высокой механической прочностью и хорошей адаптивностью к различным маркам стали. Поэтому были разработаны алюмоуглеродистые материалы с точки зрения структуры и состава. Что касается материалов: используются высокочистые сырьевые материалы, такие как корунд конденсатора, для снижения содержания примесей; используется природный чешуйчатый графит, использующий несмачивающие свойства крупнозернистого графита на расплавленной стали; и добавляется плавленый кварц для повышения термостойкости. Что касается структуры: применяется технология микронизации для повышения прочности и термостойкости. Кроме того, на шлаковой линии на внешней стороне длинного сопла используются высококачественные сырьевые материалы с высокой устойчивостью к защитной шлаковой эрозии, такие как циркониевый углерод, что эффективно продлевает срок его службы.

Традиционные длинные сопла из алюминиево-углеродистого сплава содержат большое количество источников углерода, таких как графит, что увеличивает потери тепла и накопление углерода в расплавленной стали. Поэтому необходимы усовершенствования этих длинных сопел. Эти усовершенствования могут быть достигнуты путем изменения механизма связывания углерода в алюминиево-углеродистом материале и добавления высокоэффективных присадок для повышения термостойкости и стойкости к окислению сопла.

Вследствие влияния множества других сложных факторов при использовании длинных форсунок, вышеупомянутые улучшающие эффекты ослабевают, что приводит к менее значительному повышению термостойкости длинных форсунок. Кроме того, высокая стоимость высокоэффективных присадок и их крупномасштабное промышленное производство приводят к чрезмерным затратам, которые не могут быть компенсированы экономическими выгодами от повышения производительности за счет использования длинных форсунок.

Термостойкость длинных сопел во многом зависит от их конструкции. Оптимизация конструкции более эффективна, чем улучшение материала, для повышения термостойкости длинных сопел. Поэтому многие исследователи переключили свое внимание на улучшение конструкции для повышения термостойкости длинных сопел и добились значительных успехов. Длинные сопла с композитными слоями на внутренней стенке имеют существенные преимущества перед стандартными длинными соплами. Этот технологический процесс широко применяется в промышленной практике, и композитные конструкции практически стали стандартной конфигурацией для длинных сопел.