Cerințele generale pentru materialele refractare destinate cuptoarelor cu arc electric sunt:
(1) Refractaritatea trebuie să fie ridicată. Temperatura arcului depășește 4000°C, iar temperatura de fabricare a oțelului este de 1500~1750°C, uneori ajungând până la 2000°C, prin urmare, materialele refractare trebuie să aibă o refractaritate ridicată.
(2) Temperatura de înmuiere sub sarcină trebuie să fie ridicată. Cuptorul electric funcționează în condiții de sarcină la temperatură ridicată, iar corpul cuptorului trebuie să reziste eroziunii oțelului topit, astfel încât materialul refractar trebuie să aibă o temperatură de înmuiere ridicată sub sarcină.
(3) Rezistența la compresiune trebuie să fie ridicată. Căptușeala cuptorului electric este afectată de impactul încărcăturii în timpul încărcării, de presiunea statică a oțelului topit în timpul topirii, de eroziunea curgerii oțelului în timpul raftului și de vibrațiile mecanice în timpul funcționării. Prin urmare, materialul refractar trebuie să aibă o rezistență ridicată la compresiune.
(4) Conductivitatea termică trebuie să fie mică. Pentru a reduce pierderile de căldură ale cuptorului electric și consumul de energie, materialul refractar trebuie să aibă o conductivitate termică slabă, adică un coeficient de conductivitate termică mic.
(5) Stabilitatea termică trebuie să fie bună. În câteva minute de la ardere până la încărcare în cuptorul electric de fabricare a oțelului, temperatura scade brusc de la aproximativ 1600°C la sub 900°C, așadar este necesar ca materialele refractare să aibă o bună stabilitate termică.
(6) Rezistență puternică la coroziune. În timpul procesului de fabricare a oțelului, zgura, gazul de cuptor și oțelul topit au efecte puternice de eroziune chimică asupra materialelor refractare, așadar este necesar ca materialele refractare să aibă o bună rezistență la coroziune.
Selectarea materialelor refractare pentru pereții laterali
Cărămizile MgO-C sunt de obicei folosite pentru a construi pereții laterali ai cuptoarelor electrice fără pereți de răcire cu apă. Punctele fierbinți și liniile de zgură au cele mai severe condiții de funcționare. Acestea nu sunt doar sever corodate și erodate de oțelul topit și zgură, precum și puternic afectate mecanic atunci când se adaugă fier vechi, dar sunt și supuse radiațiilor termice ale arcului. Prin urmare, aceste piese sunt construite cu cărămizi MgO-C cu performanțe excelente.
Pentru pereții laterali ai cuptoarelor electrice cu pereți răciți cu apă, datorită utilizării tehnologiei de răcire cu apă, sarcina termică este crescută, iar condițiile de utilizare sunt mai stricte. Prin urmare, ar trebui selectate cărămizi MgO-C cu rezistență bună la zgură, stabilitate la șocuri termice și conductivitate termică ridicată. Conținutul lor de carbon este de 10%~20%.
Materiale refractare pentru pereții laterali ai cuptoarelor electrice de putere ultra-înaltă
Pereții laterali ai cuptoarelor electrice de putere ultra-înaltă (cuptoare UHP) sunt construiți în mare parte cu cărămizi MgO-C, iar punctele fierbinți și zonele cu linii de zgură sunt construite cu cărămizi MgO-C cu performanțe excelente (cum ar fi cărămizile MgO-C cu matrice integrală de carbon). Îmbunătățesc semnificativ durata lor de viață.
Deși sarcina pe pereții cuptorului a fost redusă datorită îmbunătățirilor metodelor de funcționare a cuptorului electric, este încă dificil pentru materialele refractare să prelungească durata de viață a punctelor fierbinți atunci când funcționează în condiții de topire a cuptorului UHP. Prin urmare, a fost dezvoltată și aplicată tehnologia de răcire cu apă. Pentru cuptoarele electrice care utilizează evacuarea prin electroforeză (EBT), suprafața de răcire cu apă ajunge la 70%, reducând astfel considerabil utilizarea materialelor refractare. Tehnologia modernă de răcire cu apă necesită cărămizi MgO-C cu o bună conductivitate termică. Pentru construirea pereților laterali ai cuptorului electric se utilizează asfalt, cărămizi de magnezie lipite cu rășină și cărămizi MgO-C (conținut de carbon 5%-25%). În condiții severe de oxidare, se adaugă antioxidanți.
Pentru zonele fierbinți cele mai grav afectate de reacțiile redox, se utilizează pentru construcție cărămizi MgO-C cu magnezită topită cristalină mare ca materie primă, cu conținut de carbon mai mare de 20% și matrice completă de carbon.
Cea mai recentă dezvoltare a cărămizilor MgO-C pentru cuptoarele electrice UHP constă în utilizarea arderii la temperatură înaltă și apoi impregnarea cu asfalt pentru a produce așa-numitele cărămizi MgO-C impregnate cu asfalt ars. După cum se poate observa din Tabelul 2, comparativ cu cărămizile neimpregnate, conținutul rezidual de carbon al cărămizilor MgO-C arse după impregnarea și recarbonizarea asfaltului crește cu aproximativ 1%, porozitatea scade cu 1%, iar rezistența la încovoiere la temperatură înaltă și rezistența la presiune sunt îmbunătățite semnificativ, astfel încât au o durabilitate ridicată.
Materiale refractare cu magneziu pentru pereții laterali ai cuptorului electric
Căptușelile cuptorului electric sunt împărțite în alcaline și acide. Primele folosesc materiale refractare alcaline (cum ar fi magnezia și materialele refractare MgO-CaO) ca căptușeală a cuptorului, în timp ce cele din urmă folosesc cărămizi de silice, nisip de cuarț, nămol alb etc. pentru a construi căptușeala cuptorului.
Notă: Pentru materialele de căptușeală a cuptoarelor, cuptoarele electrice alcaline utilizează materiale refractare alcaline, iar cuptoarele electrice acide utilizează materiale refractare acide.
Data publicării: 12 oct. 2023
