Общие требования к огнеупорным материалам для дуговых сталеплавильных печей:
(1) Огнеупорность должна быть высокой. Температура дуги превышает 4000°C, а температура выплавки стали составляет 1500–1750°C, иногда до 2000°C, поэтому огнеупорные материалы должны обладать высокой огнеупорностью.
(2) Температура размягчения под нагрузкой должна быть высокой. Электропечь работает в условиях высоких температурных нагрузок, и корпус печи должен выдерживать эрозию расплавленной стали, поэтому огнеупорный материал должен иметь высокую температуру размягчения под нагрузкой.
(3) Прочность на сжатие должна быть высокой. Футеровка электропечи подвергается воздействию ударной нагрузки от шихты во время загрузки, статического давления расплавленной стали во время плавки, эрозии при выпуске стали и механической вибрации во время эксплуатации. Поэтому огнеупорный материал должен обладать высокой прочностью на сжатие.
(4) Теплопроводность должна быть низкой. Для уменьшения тепловых потерь электропечи и снижения расхода электроэнергии огнеупорный материал должен обладать низкой теплопроводностью, то есть коэффициент теплопроводности должен быть низким.
(5) Термостойкость должна быть высокой. В течение нескольких минут с момента выпуска плавки до загрузки в электропечах температура резко падает с примерно 1600 °C до уровня ниже 900 °C, поэтому огнеупорные материалы должны обладать высокой термостойкостью.
(6) Высокая коррозионная стойкость. В процессе производства стали шлак, доменный газ и расплавленная сталь оказывают сильное химическое эрозионное воздействие на огнеупорные материалы, поэтому огнеупорные материалы должны обладать высокой коррозионной стойкостью.
Выбор огнеупорных материалов для боковых стенок
Кирпичи MgO-C обычно используются для возведения боковых стен электропечей без водоохлаждающих простенков. Наиболее тяжёлые условия эксплуатации характерны для горячих точек и шлаковых линий. Они подвергаются не только сильной коррозии и эрозии под воздействием расплавленной стали и шлака, но и серьёзным механическим воздействиям при добавлении лома, а также тепловому излучению дуги. Поэтому эти детали изготавливаются из кирпичей MgO-C, обладающих превосходными эксплуатационными характеристиками.
Для боковых стен электропечей с водоохлаждаемыми стенами, в связи с применением технологии водяного охлаждения, увеличивается тепловая нагрузка и ужесточаются условия эксплуатации. Поэтому следует выбирать кирпичи MgO-C с хорошей шлакоустойчивостью, термостойкостью и высокой теплопроводностью. Содержание углерода в них составляет 10–20%.
Огнеупорные материалы для боковых стен электропечей сверхвысокой мощности
Боковые стенки электропечей сверхвысокой мощности (UHP) в основном построены из MgO-C-кирпича, а зоны нагрева и шлаковые линии — из MgO-C-кирпича с превосходными эксплуатационными характеристиками (например, MgO-C-кирпича с полной углеродной матрицей). Это значительно увеличивает срок службы печи.
Несмотря на то, что нагрузка на стенки печи снизилась благодаря усовершенствованию методов эксплуатации электропечей, огнеупорным материалам по-прежнему сложно продлить срок службы горячих точек при работе в условиях плавки в печах сверхвысокого давления (UHP). Поэтому была разработана и применена технология водяного охлаждения. В электропечах с выпуском плавильной печи методом электронно-лучевой плавки (ЭЛТ) площадь водяного охлаждения достигает 70%, что значительно сокращает использование огнеупорных материалов. Современная технология водяного охлаждения требует использования кирпичей из MgO-C с хорошей теплопроводностью. Для строительства боковых стенок электропечи используются битум, кирпичи из магнезии на смоляной связке и кирпичи из MgO-C (содержание углерода 5–25%). В условиях сильного окисления добавляют антиоксиданты.
Для зон повышенного риска, наиболее пострадавших от окислительно-восстановительных реакций, для строительства используют кирпичи MgO-C, сырьем для которых служит крупнокристаллический плавленый магнезит, содержание углерода более 20% и полная углеродная матрица.
Новейшая разработка кирпичей MgO-C для электропечей сверхвысокой мощности заключается в использовании высокотемпературного обжига с последующей пропиткой асфальтом для получения так называемых обожженных кирпичей MgO-C, пропитанных асфальтом. Как видно из таблицы 2, по сравнению с непропитанными кирпичами, остаточное содержание углерода в обожженных кирпичах MgO-C после пропитки асфальтом и рекарбонизации увеличивается примерно на 1%, пористость уменьшается на 1%, а прочность на изгиб при высоких температурах и сопротивление давлению значительно повышаются. Прочность значительно повышается, что обеспечивает высокую долговечность.
Магниевые огнеупорные материалы для боковых стен электропечей
Футеровки электропечей подразделяются на щелочные и кислые. В первом случае для футеровки печи используют щелочные огнеупорные материалы (например, магнезиальные и MgO-CaO огнеупоры), во втором — динасовый кирпич, кварцевый песок, белый шлам и т. д.
Примечание: В качестве футеровочных материалов для щелочных электропечей используют щелочные огнеупорные материалы, а для кислых электропечей — кислые огнеупорные материалы.
Время публикации: 12 октября 2023 г.
