Загальні вимоги до вогнетривких матеріалів для електродугових печей:
(1) Вогнетривкість повинна бути високою. Температура дуги перевищує 4000°C, а температура виплавки сталі становить 1500~1750°C, іноді до 2000°C, тому вогнетривкі матеріали повинні мати високу вогнетривкість.
(2) Температура розм'якшення під навантаженням повинна бути високою. Електропіч працює в умовах високотемпературного навантаження, і корпус печі повинен витримувати ерозію розплавленої сталі, тому вогнетривкий матеріал повинен мати високу температуру розм'якшення під навантаженням.
(3) Міцність на стиск повинна бути високою. На футеровку електропечі впливає вплив шихти під час завантаження, статичний тиск розплавленої сталі під час плавки, ерозія потоку сталі під час випуску та механічна вібрація під час роботи. Тому вогнетривкий матеріал повинен мати високу міцність на стиск.
(4) Теплопровідність повинна бути малою. Щоб зменшити втрати тепла електропечі та зменшити споживання енергії, вогнетривкий матеріал повинен мати низьку теплопровідність, тобто коефіцієнт теплопровідності повинен бути малим.
(5) Термічна стабільність повинна бути доброю. Протягом кількох хвилин від випуску до завантаження в електросталеплавильній печі температура різко падає з приблизно 1600°C до нижче 900°C, тому вогнетривкі матеріали повинні мати добру термічну стабільність.
(6) Висока стійкість до корозії. Під час виробництва сталі шлак, пічний газ і розплавлена сталь мають сильний хімічний ерозійний вплив на вогнетривкі матеріали, тому вогнетривкі матеріали повинні мати добру стійкість до корозії.
Вибір вогнетривких матеріалів для бічних стінок
Цеглу MgO-C зазвичай використовують для будівництва бічних стінок електропечей без стінок для водяного охолодження. Гарячі точки та шлакові лінії мають найсуворіші умови експлуатації. Вони не тільки сильно кородують та руйнуються розплавленою сталлю та шлаком, а також зазнають сильного механічного впливу при додаванні брухту, але й піддаються тепловому випромінюванню від дуги. Тому ці деталі виготовляються з цегли MgO-C з відмінними експлуатаційними характеристиками.
Для бічних стінок електропечей з водяним охолодженням стінок, завдяки використанню технології водяного охолодження, теплове навантаження збільшується, а умови використання є суворішими. Тому слід вибирати цеглу MgO-C з хорошою шлаковостійкістю, термостійкістю та високою теплопровідністю. Вміст вуглецю становить 10%~20%.
Вогнетривкі матеріали для бічних стінок надвисокопотужних електропечей
Бічні стінки надвисокопотужних електропечей (печей UHP) здебільшого будуються з цегли MgO-C, а зони гарячих точок та шлакових ліній – з цегли MgO-C з відмінними експлуатаційними характеристиками (наприклад, цегли MgO-C з повною вуглецевою матрицею). Це значно покращує термін їх служби.
Хоча навантаження на стінки печі зменшилося завдяки вдосконаленню методів роботи електропечей, вогнетривким матеріалам все ще важко продовжити термін служби гарячих точок під час роботи в умовах плавки надвисокого тиску (UHP). Тому була розроблена та застосована технологія водяного охолодження. Для електропечей, що використовують випуск EBT, площа водяного охолодження досягає 70%, що значно зменшує використання вогнетривких матеріалів. Сучасна технологія водяного охолодження вимагає цегли MgO-C з хорошою теплопровідністю. Для будівництва бічних стінок електропечі використовуються асфальт, магнезіальні цегли на основі смоли та цегли MgO-C (вміст вуглецю 5%-25%). В умовах сильного окислення додають антиоксиданти.
Для гарячих ділянок, найбільш пошкоджених окисно-відновними реакціями, для будівництва використовуються цеглини MgO-C з великокристалічним плавленим магнезитом як сировиною, вмістом вуглецю понад 20% та повною вуглецевою матрицею.
Найновіша розробка цегли MgO-C для електропечей UHP полягає у використанні високотемпературного випалу з подальшим просоченням асфальтом для виробництва так званих випалених цеглин MgO-C, просочених асфальтом. Як видно з таблиці 2, порівняно з непросоченою цеглою, залишковий вміст вуглецю в випалених цеглах MgO-C після просочення асфальтом та рекарбонізації збільшується приблизно на 1%, пористість зменшується на 1%, а міцність на вигин за високих температур та стійкість до тиску значно покращилися, тому цегла має високу довговічність.
Магнієві вогнетривкі матеріали для бічних стінок електропечей
Футеровка електропечей поділяється на лужну та кислотну. У першій для футеровки печі використовуються лужні вогнетривкі матеріали (такі як магнезія та вогнетривкі матеріали MgO-CaO), тоді як у другій для будівництва футеровки печі використовується кремнієва цегла, кварцовий пісок, білий шлам тощо.
Примітка: Для футеровки печей у лужних електропечах використовуються лужні вогнетривкі матеріали, а в кислотних електропечах — кислотні вогнетривкі матеріали.
Час публікації: 12 жовтня 2023 р.
