I requisiti generali per i materiali refrattari per forni elettrici ad arco sono:
(1) La refrattarietà dovrebbe essere elevata. La temperatura dell'arco supera i 4000°C e la temperatura di produzione dell'acciaio è di 1500~1750°C, a volte fino a 2000°C, quindi i materiali refrattari devono avere un'elevata refrattarietà.
(2) La temperatura di rammollimento sotto carico dovrebbe essere elevata. Il forno elettrico funziona in condizioni di carico ad alta temperatura e il corpo del forno deve resistere all'erosione dell'acciaio fuso, quindi il materiale refrattario deve avere una temperatura di rammollimento a carico elevato.
(3) La resistenza alla compressione dovrebbe essere elevata. Il rivestimento del forno elettrico è influenzato dall'impatto della carica durante la carica, dalla pressione statica dell'acciaio fuso durante la fusione, dall'erosione del flusso di acciaio durante la maschiatura e dalle vibrazioni meccaniche durante il funzionamento. Pertanto, il materiale refrattario deve avere un'elevata resistenza alla compressione.
(4) La conduttività termica dovrebbe essere piccola. Per ridurre la perdita di calore del forno elettrico e ridurre il consumo energetico, il materiale refrattario deve avere una scarsa conduttività termica, ovvero il coefficiente di conduttività termica dovrebbe essere piccolo.
(5) La stabilità termica dovrebbe essere buona. Nel giro di pochi minuti dallo spillamento al caricamento nella produzione dell'acciaio in forni elettrici, la temperatura scende bruscamente da circa 1600°C a meno di 900°C, quindi i materiali refrattari devono avere una buona stabilità termica.
(6) Forte resistenza alla corrosione. Durante il processo di produzione dell'acciaio, le scorie, il gas del forno e l'acciaio fuso hanno tutti forti effetti di erosione chimica sui materiali refrattari, quindi i materiali refrattari devono avere una buona resistenza alla corrosione.
Selezione dei materiali refrattari per le pareti laterali
I mattoni MgO-C vengono solitamente utilizzati per costruire le pareti laterali dei forni elettrici senza pareti di raffreddamento ad acqua. I punti caldi e le linee delle scorie presentano le condizioni di servizio più severe. Non solo sono gravemente corrosi ed erosi dall'acciaio fuso e dalle scorie, nonché gravemente colpiti meccanicamente quando vengono aggiunti rottami, ma sono anche soggetti alla radiazione termica dell'arco. Pertanto, queste parti sono costruite con mattoni MgO-C con prestazioni eccellenti.
Per le pareti laterali dei forni elettrici con pareti raffreddate ad acqua, grazie all'utilizzo della tecnologia di raffreddamento ad acqua, il carico termico aumenta e le condizioni di utilizzo sono più rigorose. Pertanto, dovrebbero essere selezionati mattoni MgO-C con buona resistenza alle scorie, stabilità allo shock termico ed elevata conduttività termica. Il loro contenuto di carbonio è del 10%~20%.
Materiali refrattari per pareti laterali di forni elettrici ad altissima potenza
Le pareti laterali dei forni elettrici ad altissima potenza (forni UHP) sono per lo più costruite con mattoni MgO-C, mentre i punti caldi e le aree delle linee di scorie sono costruiti con mattoni MgO-C con prestazioni eccellenti (come MgO-C a matrice interamente di carbonio mattoni). Migliorare significativamente la sua durata.
Sebbene il carico sulle pareti del forno sia stato ridotto grazie ai miglioramenti nei metodi operativi del forno elettrico, è ancora difficile per i materiali refrattari prolungare la durata dei punti caldi quando operano in condizioni di fusione del forno UHP. Pertanto, la tecnologia di raffreddamento ad acqua è stata sviluppata e applicata. Per i forni elettrici che utilizzano la spillatura EBT, l'area di raffreddamento dell'acqua raggiunge il 70%, riducendo così notevolmente l'uso di materiali refrattari. La moderna tecnologia di raffreddamento ad acqua richiede mattoni MgO-C con buona conduttività termica. Per costruire le pareti laterali del forno elettrico vengono utilizzati asfalto, mattoni di magnesia legati con resina e mattoni di MgO-C (contenuto di carbonio 5%-25%). In condizioni di ossidazione severe vengono aggiunti antiossidanti.
Per le aree calde più gravemente danneggiate dalle reazioni redox, per la costruzione vengono utilizzati mattoni MgO-C con grande magnesite cristallina fusa come materia prima, contenuto di carbonio superiore al 20% e matrice interamente di carbonio.
L'ultimo sviluppo dei mattoni MgO-C per forni elettrici UHP consiste nell'utilizzare la cottura ad alta temperatura e quindi l'impregnazione con asfalto per produrre i cosiddetti mattoni MgO-C impregnati di asfalto cotto. Come si può vedere dalla Tabella 2, rispetto ai mattoni non impregnati, il contenuto di carbonio residuo dei mattoni MgO-C cotti dopo l'impregnazione e la ricarbonizzazione dell'asfalto aumenta di circa l'1%, la porosità diminuisce dell'1% e la resistenza alla flessione e alla pressione ad alta temperatura la resistenza è La resistenza è stata notevolmente migliorata, quindi ha un'elevata durata.
Materiali refrattari al magnesio per pareti laterali di forni elettrici
I rivestimenti dei forni elettrici si dividono in alcalini e acidi. Il primo utilizza materiali refrattari alcalini (come materiali refrattari di magnesia e MgO-CaO) come rivestimento del forno, mentre il secondo utilizza mattoni di silice, sabbia di quarzo, fango bianco, ecc. per costruire il rivestimento del forno.
Nota: per i materiali di rivestimento del forno, i forni elettrici alcalini utilizzano materiali refrattari alcalini e i forni elettrici acidi utilizzano materiali refrattari acidi.
Orario di pubblicazione: 12 ottobre 2023
