Els requisits generals per als materials refractaris per a forns d'arc elèctric són:
(1) La refractarietat ha de ser alta. La temperatura de l'arc supera els 4000 °C i la temperatura de fabricació de l'acer és de 1500 a 1750 °C, de vegades fins a 2000 °C, per la qual cosa els materials refractaris han de tenir una alta refractarietat.
(2) La temperatura de reblaniment sota càrrega ha de ser alta. El forn elèctric funciona sota condicions de càrrega d'alta temperatura i el cos del forn ha de suportar l'erosió de l'acer fos, per la qual cosa el material refractari ha de tenir una temperatura de reblaniment de càrrega alta.
(3) La resistència a la compressió ha de ser alta. El revestiment del forn elèctric es veu afectat per l'impacte de la càrrega durant la càrrega, la pressió estàtica de l'acer fos durant la fusió, l'erosió del flux d'acer durant el roscat i la vibració mecànica durant el funcionament. Per tant, cal que el material refractari tingui una alta resistència a la compressió.
(4) La conductivitat tèrmica ha de ser petita. Per tal de reduir la pèrdua de calor del forn elèctric i reduir el consum d'energia, cal que el material refractari tingui una conductivitat tèrmica deficient, és a dir, que el coeficient de conductivitat tèrmica sigui petit.
(5) L'estabilitat tèrmica ha de ser bona. En pocs minuts des de la cocció fins a la càrrega en la fabricació d'acer en forns elèctrics, la temperatura baixa bruscament d'uns 1600 °C a menys de 900 °C, per la qual cosa cal que els materials refractaris tinguin una bona estabilitat tèrmica.
(6) Forta resistència a la corrosió. Durant el procés de fabricació d'acer, l'escòria, el gas del forn i l'acer fos tenen forts efectes d'erosió química sobre els materials refractaris, per la qual cosa cal que els materials refractaris tinguin una bona resistència a la corrosió.
Selecció de materials refractaris per a parets laterals
Els maons de MgO-C s'utilitzen normalment per construir les parets laterals dels forns elèctrics sense parets de refrigeració per aigua. Els punts calents i les línies d'escòria tenen les condicions de servei més severes. No només es corroeixen i erosionen greument per l'acer fos i l'escòria, sinó que també pateixen greus impactes mecànics quan s'hi afegeix ferralla, sinó que també estan subjectes a la radiació tèrmica de l'arc. Per tant, aquestes peces es construeixen amb maons de MgO-C amb un rendiment excel·lent.
Per a les parets laterals dels forns elèctrics amb parets refrigerades per aigua, a causa de l'ús de la tecnologia de refrigeració per aigua, la càrrega tèrmica augmenta i les condicions d'ús són més estrictes. Per tant, s'han de seleccionar maons de MgO-C amb bona resistència a l'escòria, estabilitat al xoc tèrmic i alta conductivitat tèrmica. El seu contingut de carboni és del 10% al 20%.
Materials refractaris per a parets laterals de forns elèctrics d'ultraalta potència
Les parets laterals dels forns elèctrics d'ultra alta potència (forns UHP) es construeixen majoritàriament amb maons de MgO-C, i els punts calents i les zones de línia d'escòria es construeixen amb maons de MgO-C amb un rendiment excel·lent (com ara els maons de MgO-C de matriu completa de carboni). Milloren significativament la seva vida útil.
Tot i que la càrrega de la paret del forn s'ha reduït a causa de les millores en els mètodes de funcionament dels forns elèctrics, encara és difícil que els materials refractaris allarguin la vida útil dels punts calents quan funcionen en condicions de fusió de forns UHP. Per tant, s'ha desenvolupat i aplicat la tecnologia de refrigeració per aigua. Per als forns elèctrics que utilitzen la fusió EBT, l'àrea de refrigeració per aigua arriba al 70%, cosa que redueix considerablement l'ús de materials refractaris. La tecnologia moderna de refrigeració per aigua requereix maons de MgO-C amb bona conductivitat tèrmica. Per construir les parets laterals del forn elèctric s'utilitzen asfalt, maons de magnèsia aglutinats amb resina i maons de MgO-C (contingut de carboni del 5% al 25%). En condicions d'oxidació severes, s'afegeixen antioxidants.
Per a les zones calentes més greument danyades per reaccions redox, s'utilitzen maons de MgO-C amb magnesita fusionada cristal·lina gran com a matèria primera, un contingut de carboni superior al 20% i una matriu de carboni completa per a la construcció.
El desenvolupament més recent dels maons de MgO-C per a forns elèctrics UHP és utilitzar la cocció a alta temperatura i després la impregnació amb asfalt per produir els anomenats maons de MgO-C impregnats amb asfalt cuit. Com es pot veure a la Taula 2, en comparació amb els maons no impregnats, el contingut residual de carboni dels maons de MgO-C cuits després de la impregnació i la recarbonització de l'asfalt augmenta aproximadament un 1%, la porositat disminueix un 1% i la resistència a la flexió a alta temperatura i la resistència a la pressió són. La resistència s'ha millorat significativament, de manera que té una alta durabilitat.
Materials refractaris de magnesi per a parets laterals de forns elèctrics
Els revestiments de forns elèctrics es divideixen en alcalins i àcids. Els primers utilitzen materials refractaris alcalins (com ara magnèsia i materials refractaris MgO-CaO) com a revestiment del forn, mentre que els segons utilitzen maons de sílice, sorra de quars, fang blanc, etc. per construir el revestiment del forn.
Nota: Per als materials de revestiment de forns, els forns elèctrics alcalins utilitzen materials refractaris alcalins i els forns elèctrics àcids utilitzen materials refractaris àcids.
Data de publicació: 12 d'octubre de 2023
