Splošne zahteve za ognjevzdržne materiale za električne obločne peči so:
(1) Ognjevzdržnost mora biti visoka. Temperatura obloka presega 4000 °C, temperatura izdelave jekla pa je 1500–1750 °C, včasih celo do 2000 °C, zato morajo imeti ognjevzdržni materiali visoko ognjevzdržnost.
(2) Temperatura mehčanja pod obremenitvijo mora biti visoka. Električna peč deluje pod pogoji visoke temperature obremenitve, telo peči pa mora biti odporno na erozijo staljenega jekla, zato mora imeti ognjevzdržni material visoko temperaturo mehčanja pod obremenitvijo.
(3) Tlačna trdnost mora biti visoka. Na oblogo električne peči vplivajo vplivi vložka med vlaganjem, statični tlak staljenega jekla med taljenjem, erozija jeklenega toka med izlivanjem in mehanske vibracije med delovanjem. Zato mora imeti ognjevzdržni material visoko tlačno trdnost.
(4) Toplotna prevodnost mora biti majhna. Da bi zmanjšali toplotne izgube električne peči in zmanjšali porabo energije, mora imeti ognjevzdržni material slabo toplotno prevodnost, torej mora biti koeficient toplotne prevodnosti majhen.
(5) Termična stabilnost mora biti dobra. V nekaj minutah od izlivanja do polnjenja v električni jeklarski peči temperatura močno pade s približno 1600 °C na manj kot 900 °C, zato morajo imeti ognjevzdržni materiali dobro termično stabilnost.
(6) Močna odpornost proti koroziji. Med postopkom izdelave jekla imajo žlindra, plin iz peči in staljeno jeklo močan kemični erozijski učinek na ognjevzdržne materiale, zato morajo imeti ognjevzdržni materiali dobro odpornost proti koroziji.
Izbira ognjevzdržnih materialov za stranske stene
MgO-C opeke se običajno uporabljajo za gradnjo stranskih sten električnih peči brez vodnih hladilnih sten. Vroče točke in žlindrine linije so v najtežjih obratovalnih pogojih. Ne le da so močno korodirane in erodirane zaradi staljenega jekla in žlindre, temveč so tudi močno mehansko obremenjene zaradi dodajanja odpadnega materiala, temveč so tudi izpostavljene toplotnemu sevanju iz obloka. Zato so ti deli izdelani iz MgO-C opek z odličnimi lastnostmi.
Za stranske stene električnih peči z vodno hlajenimi stenami se zaradi uporabe tehnologije vodnega hlajenja poveča toplotna obremenitev in pogoji uporabe so strožji. Zato je treba izbrati MgO-C opeke z dobro odpornostjo na žlindro, stabilnostjo na toplotne šoke in visoko toplotno prevodnostjo. Njihova vsebnost ogljika je 10 % ~ 20 %.
Ognjevzdržni materiali za stranske stene ultra močnih električnih peči
Stranske stene ultra visokozmogljivih električnih peči (UHP peči) so večinoma zgrajene iz MgO-C opek, vroče točke in območja žlindre pa so zgrajene iz MgO-C opek z odličnimi lastnostmi (kot so na primer MgO-C opeke s polno ogljikovo matriko), kar znatno podaljša njihovo življenjsko dobo.
Čeprav se je obremenitev sten peči zmanjšala zaradi izboljšav v načinih delovanja električnih peči, je za ognjevzdržne materiale še vedno težko podaljšati življenjsko dobo vročih točk pri delovanju v pogojih taljenja UHP peči. Zato je bila razvita in uporabljena tehnologija vodnega hlajenja. Pri električnih pečeh, ki uporabljajo EBT izpust, površina vodnega hlajenja doseže 70 %, kar močno zmanjša uporabo ognjevzdržnih materialov. Sodobna tehnologija vodnega hlajenja zahteva MgO-C opeke z dobro toplotno prevodnostjo. Za gradnjo stranskih sten električne peči se uporabljajo asfalt, magnezijeve opeke, vezane s smolo, in MgO-C opeke (vsebnost ogljika 5 %–25 %). V pogojih hude oksidacije se dodajo antioksidanti.
Za žarišča, ki so jih redoks reakcije najbolj poškodovale, se za gradnjo uporabljajo MgO-C opeke z velikokristalnim taljenim magnezitom kot surovino, vsebnostjo ogljika več kot 20 % in polno ogljikovo matriko.
Najnovejši razvoj MgO-C opek za UHP električne peči je uporaba visokotemperaturnega žganja in nato impregnacije z asfaltom za proizvodnjo tako imenovanih žganih asfaltom impregniranih MgO-C opek. Kot je razvidno iz tabele 2, se v primerjavi z neimpregniranimi opekami preostala vsebnost ogljika v žganih MgO-C opekah po impregnaciji z asfaltom in rekarbonizaciji poveča za približno 1 %, poroznost se zmanjša za 1 %, visokotemperaturna upogibna trdnost in tlačna odpornost pa se znatno izboljšata, zato imajo opeke visoko vzdržljivost.
Magnezijevi ognjevzdržni materiali za stranske stene električnih peči
Obloge električnih peči so razdeljene na alkalne in kisle. Pri prvih se kot obloga peči uporabljajo alkalne ognjevzdržne materiale (kot so magnezijev oksid in ognjevzdržni materiali MgO-CaO), pri drugih pa se za gradnjo obloge peči uporabljajo silikatne opeke, kremenčev pesek, beli glinasti kal itd.
Opomba: Za materiale za oblaganje peči se v alkalnih električnih pečih uporabljajo alkalne ognjevzdržne materiale, v kislih električnih pečih pa kisli ognjevzdržni materiali.
Čas objave: 12. oktober 2023
