متطلبات المواد المقاومة للحرارة لأفران القوس الكهربائي واختيار المواد المقاومة للحرارة للجدران الجانبية!

المتطلبات العامة للمواد المقاومة للحرارة لأفران القوس الكهربائي هي:

(1) يجب أن تكون الحراريات عالية. تتجاوز درجة حرارة القوس 4000 درجة مئوية، ودرجة حرارة صناعة الفولاذ تتراوح بين 1500 إلى 1750 درجة مئوية، وأحيانًا تصل إلى 2000 درجة مئوية، لذلك يجب أن تتمتع المواد المقاومة للحرارة بدرجة عالية من الحراريات.

(2) يجب أن تكون درجة حرارة التليين تحت الحمل مرتفعة. يعمل الفرن الكهربائي تحت ظروف تحميل ذات درجة حرارة عالية، ويجب على جسم الفرن أن يتحمل تآكل الفولاذ المنصهر، لذلك يجب أن تكون المواد المقاومة للحرارة ذات درجة حرارة تليين عالية للحمل.

(3) يجب أن تكون قوة الضغط عالية. تتأثر بطانة الفرن الكهربائي بتأثير الشحنة أثناء الشحن، والضغط الساكن للفولاذ المنصهر أثناء الصهر، وتآكل تدفق الفولاذ أثناء النقر، والاهتزاز الميكانيكي أثناء التشغيل. ولذلك، مطلوب من المواد المقاومة للحرارة أن يكون لها قوة ضغط عالية.

(4) يجب أن تكون الموصلية الحرارية صغيرة. من أجل تقليل فقدان الحرارة للفرن الكهربائي وتقليل استهلاك الطاقة، يجب أن تكون المادة المقاومة للحرارة ذات توصيل حراري ضعيف، أي أن معامل التوصيل الحراري يجب أن يكون صغيرًا.

(5) يجب أن يكون الاستقرار الحراري جيدًا. في غضون دقائق قليلة من النقر إلى الشحن في صناعة الفولاذ بالأفران الكهربائية، تنخفض درجة الحرارة بشكل حاد من حوالي 1600 درجة مئوية إلى أقل من 900 درجة مئوية، لذلك يلزم أن تتمتع المواد المقاومة للحرارة باستقرار حراري جيد.

(6) مقاومة قوية للتآكل. أثناء عملية صناعة الفولاذ، يكون للخبث وغاز الفرن والفولاذ المنصهر تأثيرات تآكل كيميائي قوية على المواد المقاومة للحرارة، لذلك يجب أن تتمتع المواد المقاومة للحرارة بمقاومة جيدة للتآكل.

اختيار المواد الحرارية للجدران الجانبية

عادةً ما يتم استخدام طوب MgO-C لبناء الجدران الجانبية للأفران الكهربائية بدون جدران تبريد المياه. تتمتع النقاط الساخنة وخطوط الخبث بظروف الخدمة الأكثر قسوة. فهي لا تتعرض للتآكل الشديد والتآكل بسبب الفولاذ المنصهر والخبث فحسب، بل إنها تتأثر ميكانيكيًا بشدة عند إضافة الخردة، ولكنها تتعرض أيضًا للإشعاع الحراري الناتج عن القوس. لذلك، هذه الأجزاء مصنوعة من طوب MgO-C بأداء ممتاز.

بالنسبة للجدران الجانبية للأفران الكهربائية ذات الجدران المبردة بالماء، بسبب استخدام تكنولوجيا التبريد المائي، يزداد الحمل الحراري وتكون شروط الاستخدام أكثر صرامة. ولذلك، ينبغي اختيار الطوب MgO-C مع مقاومة جيدة للخبث، واستقرار الصدمة الحرارية والتوصيل الحراري العالي. محتوى الكربون فيها هو 10%~20%.

مواد حرارية للجدران الجانبية للأفران الكهربائية ذات الطاقة العالية

يتم بناء الجدران الجانبية للأفران الكهربائية فائقة الطاقة (أفران UHP) في الغالب باستخدام طوب MgO-C، ويتم بناء المناطق الساخنة ومناطق خط الخبث باستخدام طوب MgO-C بأداء ممتاز (مثل مصفوفة الكربون الكاملة MgO-C الطوب). تحسين عمر الخدمة بشكل ملحوظ.

على الرغم من انخفاض حمل جدار الفرن بسبب التحسينات في أساليب تشغيل الفرن الكهربائي، إلا أنه لا يزال من الصعب على المواد المقاومة للحرارة إطالة عمر خدمة النقاط الساخنة عند التشغيل تحت ظروف صهر فرن UHP. ولذلك تم تطوير وتطبيق تقنية التبريد المائي. بالنسبة للأفران الكهربائية التي تستخدم نظام EBT، فإن مساحة تبريد الماء تصل إلى 70%، وبالتالي تقليل استخدام المواد المقاومة للحرارة بشكل كبير. تتطلب تكنولوجيا تبريد المياه الحديثة طوب MgO-C ذو الموصلية الحرارية الجيدة. يتم استخدام الأسفلت وطوب المغنيسيا المرتبط بالراتنج وطوب MgO-C (محتوى الكربون 5٪ -25٪) لبناء الجدران الجانبية للفرن الكهربائي. في ظل ظروف الأكسدة الشديدة، تتم إضافة مضادات الأكسدة.

بالنسبة للمناطق الساخنة الأكثر تضررًا بسبب تفاعلات الأكسدة والاختزال، يتم استخدام طوب MgO-C مع المغنسيت البلوري الكبير كمواد خام، ومحتوى الكربون أكبر من 20٪، ومصفوفة الكربون الكاملة في البناء.

أحدث تطور لطوب MgO-C للأفران الكهربائية UHP هو استخدام الحرق بدرجة حرارة عالية ثم التشريب بالإسفلت لإنتاج ما يسمى بطوب MgO-C المشرب بالأسفلت. كما يتبين من الجدول 2، بالمقارنة مع الطوب غير المشرب، فإن محتوى الكربون المتبقي من طوب MgO-C المحروق بعد تشريب الإسفلت وإعادة الكربنة يزيد بحوالي 1%، وتنخفض المسامية بنسبة 1%، وتقل قوة الانحناء والضغط عند درجة الحرارة العالية. المقاومة تم تحسين قوتها بشكل ملحوظ، لذلك فهي تتمتع بمتانة عالية.

مواد حرارية من المغنيسيوم للجدران الجانبية للفرن الكهربائي

تنقسم بطانات الأفران الكهربائية إلى قلوية وحمضية. يستخدم الأول مواد حرارية قلوية (مثل المغنيسيا والمواد المقاومة للحرارة MgO-CaO) كبطانة للفرن، بينما يستخدم الأخير طوب السيليكا ورمل الكوارتز والطين الأبيض وما إلى ذلك لبناء بطانة الفرن.

ملحوظة: بالنسبة لمواد بطانة الفرن، تستخدم الأفران الكهربائية القلوية مواد حرارية قلوية، وتستخدم الأفران الكهربائية الحمضية مواد حرارية حمضية.