Οι γενικές απαιτήσεις για τα πυρίμαχα υλικά για ηλεκτρικούς κλιβάνους τόξου είναι:
(1) Η πυρίμαχη ικανότητα πρέπει να είναι υψηλή. Η θερμοκρασία τόξου υπερβαίνει τους 4000°C και η θερμοκρασία κατασκευής χάλυβα είναι 1500~1750°C, μερικές φορές μάλιστα έως και 2000°C, επομένως τα πυρίμαχα υλικά πρέπει να έχουν υψηλή πυρίμαχη ικανότητα.
(2) Η θερμοκρασία μαλάκυνσης υπό φορτίο πρέπει να είναι υψηλή. Ο ηλεκτρικός κλίβανος λειτουργεί υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και το σώμα του κλιβάνου πρέπει να αντέχει στη διάβρωση του τηγμένου χάλυβα, επομένως το πυρίμαχο υλικό πρέπει να έχει υψηλή θερμοκρασία μαλάκυνσης υπό φορτίο.
(3) Η αντοχή σε θλίψη πρέπει να είναι υψηλή. Η επένδυση του ηλεκτρικού κλιβάνου επηρεάζεται από την πρόσκρουση του φορτίου κατά τη φόρτιση, τη στατική πίεση του τηγμένου χάλυβα κατά την τήξη, τη διάβρωση της ροής του χάλυβα κατά την κρούση και τους μηχανικούς κραδασμούς κατά τη λειτουργία. Επομένως, το πυρίμαχο υλικό πρέπει να έχει υψηλή αντοχή σε θλίψη.
(4) Η θερμική αγωγιμότητα πρέπει να είναι μικρή. Προκειμένου να μειωθεί η απώλεια θερμότητας του ηλεκτρικού κλιβάνου και να μειωθεί η κατανάλωση ενέργειας, το πυρίμαχο υλικό πρέπει να έχει κακή θερμική αγωγιμότητα, δηλαδή ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας πρέπει να είναι μικρός.
(5) Η θερμική σταθερότητα θα πρέπει να είναι καλή. Μέσα σε λίγα λεπτά από την έναρξη της διαδικασίας έως την φόρτιση στην ηλεκτροκαύσιμη χαλυβουργία, η θερμοκρασία πέφτει απότομα από περίπου 1600°C σε κάτω από 900°C, επομένως τα πυρίμαχα υλικά πρέπει να έχουν καλή θερμική σταθερότητα.
(6) Ισχυρή αντοχή στη διάβρωση. Κατά τη διαδικασία παραγωγής χάλυβα, η σκωρία, το αέριο κλιβάνου και ο τηγμένος χάλυβας έχουν ισχυρές χημικές επιπτώσεις διάβρωσης στα πυρίμαχα υλικά, επομένως τα πυρίμαχα υλικά πρέπει να έχουν καλή αντοχή στη διάβρωση.
Επιλογή πυρίμαχων υλικών για πλευρικούς τοίχους
Τα τούβλα MgO-C χρησιμοποιούνται συνήθως για την κατασκευή των πλευρικών τοιχωμάτων ηλεκτρικών κλιβάνων χωρίς τοιχώματα ψύξης νερού. Τα θερμά σημεία και οι γραμμές σκωρίας έχουν τις πιο σοβαρές συνθήκες λειτουργίας. Δεν διαβρώνονται μόνο σοβαρά από τηγμένο χάλυβα και σκωρία, αλλά και υφίστανται σοβαρές μηχανικές επιπτώσεις όταν προστίθενται σκραπ, αλλά υπόκεινται επίσης σε θερμική ακτινοβολία από το τόξο. Επομένως, αυτά τα μέρη κατασκευάζονται με τούβλα MgO-C με εξαιρετική απόδοση.
Για τα πλευρικά τοιχώματα ηλεκτρικών κλιβάνων με υδρόψυκτα τοιχώματα, λόγω της χρήσης τεχνολογίας υδρόψυξης, το θερμικό φορτίο αυξάνεται και οι συνθήκες χρήσης είναι πιο αυστηρές. Συνεπώς, θα πρέπει να επιλέγονται τούβλα MgO-C με καλή αντοχή στη σκωρία, σταθερότητα σε θερμικό σοκ και υψηλή θερμική αγωγιμότητα. Η περιεκτικότητά τους σε άνθρακα είναι 10%~20%.
Πυρίμαχα υλικά για πλευρικά τοιχώματα ηλεκτρικών κλιβάνων εξαιρετικά υψηλής ισχύος
Τα πλευρικά τοιχώματα των ηλεκτρικών κλιβάνων εξαιρετικά υψηλής ισχύος (κλιβάνοι UHP) κατασκευάζονται ως επί το πλείστον με τούβλα MgO-C, και τα θερμά σημεία και οι περιοχές γραμμής σκωρίας κατασκευάζονται με τούβλα MgO-C με εξαιρετική απόδοση (όπως τούβλα MgO-C πλήρους ανθρακικής μήτρας). Βελτιώνουν σημαντικά τη διάρκεια ζωής τους.
Παρόλο που το φορτίο στα τοιχώματα του κλιβάνου έχει μειωθεί λόγω βελτιώσεων στις μεθόδους λειτουργίας του ηλεκτρικού κλιβάνου, εξακολουθεί να είναι δύσκολο για τα πυρίμαχα υλικά να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής των θερμών σημείων όταν λειτουργούν υπό συνθήκες τήξης κλιβάνου UHP. Ως εκ τούτου, έχει αναπτυχθεί και εφαρμοστεί τεχνολογία ψύξης νερού. Για τους ηλεκτρικούς κλιβάνους που χρησιμοποιούν EBT, η περιοχή ψύξης νερού φτάνει το 70%, μειώνοντας έτσι σημαντικά τη χρήση πυρίμαχων υλικών. Η σύγχρονη τεχνολογία ψύξης νερού απαιτεί τούβλα MgO-C με καλή θερμική αγωγιμότητα. Άσφαλτος, τούβλα μαγνησίας με ρητίνη και τούβλα MgO-C (περιεκτικότητα σε άνθρακα 5%-25%) χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των πλευρικών τοιχωμάτων του ηλεκτρικού κλιβάνου. Υπό σοβαρές συνθήκες οξείδωσης, προστίθενται αντιοξειδωτικά.
Για τις περιοχές με τα θερμά σημεία που έχουν υποστεί τις μεγαλύτερες ζημιές από αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, χρησιμοποιούνται για την κατασκευή τούβλα MgO-C με μεγάλο κρυσταλλικό τηγμένο μαγνησίτη ως πρώτη ύλη, περιεκτικότητα σε άνθρακα μεγαλύτερη από 20% και πλήρη μήτρα άνθρακα.
Η τελευταία εξέλιξη των τούβλων MgO-C για ηλεκτρικούς φούρνους UHP είναι η χρήση όπτησης σε υψηλή θερμοκρασία και στη συνέχεια εμποτισμού με άσφαλτο για την παραγωγή των λεγόμενων όπτρων εμποτισμένων με άσφαλτο MgO-C. Όπως φαίνεται από τον Πίνακα 2, σε σύγκριση με τα μη εμποτισμένα τούβλα, η υπολειμματική περιεκτικότητα σε άνθρακα των όπτρων MgO-C μετά τον εμποτισμό και την επαναανθράκωση με άσφαλτο αυξάνεται κατά περίπου 1%, το πορώδες μειώνεται κατά 1% και η αντοχή σε κάμψη και πίεση σε υψηλές θερμοκρασίες είναι. Η αντοχή έχει βελτιωθεί σημαντικά, επομένως έχει υψηλή ανθεκτικότητα.
Πυρίμαχα υλικά μαγνησίου για πλευρικά τοιχώματα ηλεκτρικών κλιβάνων
Οι επενδύσεις ηλεκτρικών κλιβάνων χωρίζονται σε αλκαλικές και όξινες. Η πρώτη χρησιμοποιεί αλκαλικά πυρίμαχα υλικά (όπως μαγνησία και πυρίμαχα υλικά MgO-CaO) ως επένδυση κλιβάνου, ενώ η δεύτερη χρησιμοποιεί τούβλα πυριτίου, χαλαζιακή άμμο, λευκή λάσπη κ.λπ. για την κατασκευή της επένδυσης του κλιβάνου.
Σημείωση: Για τα υλικά επένδυσης κλιβάνου, οι αλκαλικοί ηλεκτρικοί κλίβανοι χρησιμοποιούν αλκαλικά πυρίμαχα υλικά και οι όξινοι ηλεκτρικοί κλίβανοι χρησιμοποιούν όξινα πυρίμαχα υλικά.
Ώρα δημοσίευσης: 12 Οκτωβρίου 2023
