الزامات مواد نسوز برای کوره‌های قوس الکتریکی و انتخاب مواد نسوز برای دیواره‌های جانبی!

الزامات عمومی برای مواد نسوز برای کوره‌های قوس الکتریکی عبارتند از:

(1) میزان دیرگدازی باید بالا باشد. دمای قوس از 4000 درجه سانتیگراد فراتر می‌رود و دمای فولادسازی 1500 تا 1750 درجه سانتیگراد است که گاهی تا 2000 درجه سانتیگراد نیز می‌رسد، بنابراین مواد دیرگداز باید از دیرگدازی بالایی برخوردار باشند.

(2) دمای نرم شدن تحت بار باید بالا باشد. کوره الکتریکی تحت شرایط بار دمای بالا کار می‌کند و بدنه کوره باید در برابر فرسایش فولاد مذاب مقاومت کند، بنابراین ماده نسوز مورد نیاز باید دمای نرم شدن بالایی داشته باشد.

(3) مقاومت فشاری باید بالا باشد. پوشش کوره الکتریکی تحت تأثیر ضربه بار در حین شارژ، فشار استاتیک فولاد مذاب در حین ذوب، فرسایش جریان فولاد در حین استخراج و ارتعاش مکانیکی در حین کار قرار می‌گیرد. بنابراین، ماده نسوز باید مقاومت فشاری بالایی داشته باشد.

(4) رسانایی حرارتی باید کوچک باشد. به منظور کاهش اتلاف حرارت کوره الکتریکی و کاهش مصرف برق، مواد نسوز باید رسانایی حرارتی ضعیفی داشته باشند، یعنی ضریب رسانایی حرارتی باید کوچک باشد.

(5) پایداری حرارتی باید خوب باشد. در طول چند دقیقه از زمان ذوب تا شارژ در فولادسازی کوره الکتریکی، دما به شدت از حدود 1600 درجه سانتیگراد به زیر 900 درجه سانتیگراد کاهش می‌یابد، بنابراین مواد نسوز باید پایداری حرارتی خوبی داشته باشند.

(6) مقاومت در برابر خوردگی قوی. در طول فرآیند فولادسازی، سرباره، گاز کوره و فولاد مذاب همگی اثرات فرسایش شیمیایی قوی بر روی مواد نسوز دارند، بنابراین مواد نسوز باید مقاومت خوبی در برابر خوردگی داشته باشند.

انتخاب مواد نسوز برای دیوارهای جانبی

آجرهای MgO-C معمولاً برای ساخت دیواره‌های جانبی کوره‌های الکتریکی بدون دیواره‌های خنک‌کننده آب استفاده می‌شوند. نقاط داغ و خطوط سرباره سخت‌ترین شرایط کاری را دارند. آنها نه تنها توسط فولاد مذاب و سرباره به شدت خورده و فرسایش می‌یابند، بلکه هنگام افزودن قراضه به شدت تحت تأثیر مکانیکی قرار می‌گیرند، بلکه در معرض تابش حرارتی ناشی از قوس نیز هستند. بنابراین، این قطعات با آجرهای MgO-C با عملکرد عالی ساخته می‌شوند.

برای دیواره‌های جانبی کوره‌های الکتریکی با دیواره‌های خنک‌شونده با آب، به دلیل استفاده از فناوری خنک‌شونده با آب، بار حرارتی افزایش یافته و شرایط استفاده سختگیرانه‌تر است. بنابراین، آجرهای MgO-C با مقاومت خوب در برابر سرباره، پایداری در برابر شوک حرارتی و رسانایی حرارتی بالا باید انتخاب شوند. میزان کربن آنها 10٪ تا 20٪ است.

مواد نسوز برای دیواره‌های جانبی کوره‌های الکتریکی با توان فوق العاده بالا

دیواره‌های جانبی کوره‌های الکتریکی فوق پرقدرت (کوره‌های UHP) عمدتاً با آجرهای MgO-C ساخته می‌شوند و نقاط داغ و نواحی خط سرباره با آجرهای MgO-C با عملکرد عالی (مانند آجرهای MgO-C با ماتریس کربن کامل) ساخته می‌شوند که عمر مفید آن را به میزان قابل توجهی بهبود می‌بخشد.

اگرچه بار دیواره کوره به دلیل بهبود روش‌های عملیاتی کوره الکتریکی کاهش یافته است، اما هنوز هم برای مواد نسوز دشوار است که عمر مفید نقاط داغ را هنگام کار در شرایط ذوب کوره UHP افزایش دهند. بنابراین، فناوری خنک‌کننده آب توسعه یافته و به کار گرفته شده است. برای کوره‌های الکتریکی با استفاده از EBT Tapping، سطح خنک‌کننده آب به 70٪ می‌رسد، در نتیجه استفاده از مواد نسوز را تا حد زیادی کاهش می‌دهد. فناوری مدرن خنک‌کننده آب به آجرهای MgO-C با رسانایی حرارتی خوب نیاز دارد. از آسفالت، آجرهای منیزیا با پیوند رزینی و آجرهای MgO-C (محتوای کربن 5٪ -25٪) برای ساخت دیواره‌های جانبی کوره الکتریکی استفاده می‌شود. در شرایط اکسیداسیون شدید، آنتی‌اکسیدان‌ها اضافه می‌شوند.

برای مناطق حساس که به شدت توسط واکنش‌های اکسایش-کاهش آسیب دیده‌اند، از آجرهای MgO-C با منیزیت ذوب‌شده بلوری بزرگ به عنوان ماده اولیه، محتوای کربن بیش از 20٪ و ماتریس کربن کامل برای ساخت استفاده می‌شود.

آخرین پیشرفت در آجرهای MgO-C برای کوره‌های الکتریکی UHP، استفاده از پخت در دمای بالا و سپس آغشته‌سازی با آسفالت برای تولید آجرهای MgO-C آغشته به آسفالت پخته شده است. همانطور که از جدول 2 مشاهده می‌شود، در مقایسه با آجرهای غیرآغشته، میزان کربن باقیمانده آجرهای MgO-C پخته شده پس از آغشته‌سازی و کربن‌سازی مجدد آسفالت حدود 1٪ افزایش می‌یابد، تخلخل 1٪ کاهش می‌یابد و مقاومت خمشی و مقاومت فشاری در دمای بالا به طور قابل توجهی بهبود یافته است، بنابراین از دوام بالایی برخوردار است.

مواد نسوز منیزیمی برای دیواره‌های جانبی کوره الکتریکی

پوشش کوره‌های الکتریکی به دو دسته قلیایی و اسیدی تقسیم می‌شوند. در نوع اول از مواد نسوز قلیایی (مانند منیزیا و مواد نسوز MgO-CaO) به عنوان پوشش کوره استفاده می‌شود، در حالی که در نوع دوم از آجرهای سیلیسی، ماسه کوارتز، گل سفید و غیره برای ساخت پوشش کوره استفاده می‌شود.

نکته: برای مواد پوشش کوره، کوره‌های الکتریکی قلیایی از مواد نسوز قلیایی و کوره‌های الکتریکی اسیدی از مواد نسوز اسیدی استفاده می‌کنند.