Všeobecné požiadavky na žiaruvzdorné materiály pre elektrické oblúkové pece sú:
(1) Žiaruvzdornosť by mala byť vysoká. Teplota oblúka presahuje 4000 °C a teplota výroby ocele je 1500 až 1750 °C, niekedy až 2000 °C, takže žiaruvzdorné materiály musia mať vysokú žiaruvzdornosť.
(2) Teplota mäknutia pri zaťažení by mala byť vysoká. Elektrická pec pracuje pri vysokoteplotnom zaťažení a teleso pece musí odolávať erózii roztavenej ocele, takže žiaruvzdorný materiál musí mať vysokú teplotu mäknutia pri zaťažení.
(3) Pevnosť v tlaku by mala byť vysoká. Na výmurovku elektrickej pece pôsobí náraz vsádzky počas vsádzania, statický tlak roztavenej ocele počas tavenia, erózia toku ocele počas odpichu a mechanické vibrácie počas prevádzky. Preto sa od žiaruvzdorného materiálu vyžaduje vysoká pevnosť v tlaku.
(4) Tepelná vodivosť by mala byť malá. Aby sa znížili tepelné straty elektrickej pece a znížila sa spotreba energie, žiaruvzdorný materiál musí mať nízku tepelnú vodivosť, to znamená, že koeficient tepelnej vodivosti by mal byť malý.
(5) Tepelná stabilita by mala byť dobrá. V priebehu niekoľkých minút od odliatku po vsádzku pri výrobe ocele v elektrickej peci teplota prudko klesne z približne 1600 °C na menej ako 900 °C, preto sa od žiaruvzdorných materiálov vyžaduje dobrá tepelná stabilita.
(6) Silná odolnosť proti korózii. Počas procesu výroby ocele majú troska, plyn z pece a roztavená oceľ silné chemické erózne účinky na žiaruvzdorné materiály, preto sa od žiaruvzdorných materiálov vyžaduje dobrá odolnosť proti korózii.
Výber žiaruvzdorných materiálov pre bočné steny
Tehly MgO-C sa zvyčajne používajú na stavbu bočných stien elektrických pecí bez vodných chladiacich stien. Horúce miesta a troskové potrubia majú najnáročnejšie prevádzkové podmienky. Nielenže sú silne korodované a erodované roztavenou oceľou a troskou, ale aj silne mechanicky namáhané pridaním šrotu, ale sú tiež vystavené tepelnému žiareniu z oblúka. Preto sú tieto časti vyrobené z tehál MgO-C s vynikajúcim výkonom.
Pri bočných stenách elektrických pecí s vodou chladenými stenami sa v dôsledku použitia technológie vodného chladenia zvyšuje tepelné zaťaženie a podmienky používania sú prísnejšie. Preto by sa mali voliť tehly MgO-C s dobrou odolnosťou voči troske, stabilitou voči tepelným šokom a vysokou tepelnou vodivosťou. Ich obsah uhlíka je 10 % až 20 %.
Žiaruvzdorné materiály pre bočné steny elektrických pecí s ultravysokým výkonom
Bočné steny ultravysokovýkonných elektrických pecí (UHP pece) sú väčšinou vyrobené z tehál MgO-C a oblasti s horúcimi bodmi a troskovými líniami sú vyrobené z tehál MgO-C s vynikajúcim výkonom (ako napríklad tehly MgO-C s plnou uhlíkovou matricou). Výrazne sa tým predlžuje ich životnosť.
Hoci sa zaťaženie stien pece znížilo vďaka zlepšeniu prevádzkových metód elektrických pecí, pre žiaruvzdorné materiály je stále ťažké predĺžiť životnosť horúcich miest pri prevádzke v podmienkach tavenia v peci UHP. Preto bola vyvinutá a aplikovaná technológia vodného chladenia. Pri elektrických peciach s odpichovaním EBT dosahuje plocha vodného chladenia 70 %, čím sa výrazne znižuje používanie žiaruvzdorných materiálov. Moderná technológia vodného chladenia vyžaduje tehly MgO-C s dobrou tepelnou vodivosťou. Na stavbu bočných stien elektrickej pece sa používa asfalt, živicou spájané magnéziové tehly a tehly MgO-C (obsah uhlíka 5 % – 25 %). Za podmienok silnej oxidácie sa pridávajú antioxidanty.
Pre oblasti s najvyšším poškodením redoxnými reakciami sa na stavbu používajú tehly MgO-C s veľkokryštalickým taveným magnezitom ako surovinou, obsahom uhlíka vyšším ako 20 % a plnou uhlíkovou matricou.
Najnovším vývojom tehál MgO-C pre elektrické pece UHP je použitie vysokoteplotného vypaľovania a následnej impregnácie asfaltom na výrobu tzv. pálených asfaltom impregnovaných tehál MgO-C. Ako je vidieť z tabuľky 2, v porovnaní s neimpregnovanými tehlami sa zvyškový obsah uhlíka v pálených tehlách MgO-C po impregnácii asfaltom a rekarbonizácii zvyšuje približne o 1 %, pórovitosť sa znižuje o 1 % a pevnosť v ohybe pri vysokých teplotách a odolnosť voči tlaku sa výrazne zlepšili, takže majú vysokú trvanlivosť.
Žiaruvzdorné materiály horčíka pre bočné steny elektrických pecí
Výmurovky elektrických pecí sa delia na alkalické a kyslé. Prvé používajú ako výmurovku pece alkalické žiaruvzdorné materiály (ako je magnézia a žiaruvzdorné materiály MgO-CaO), zatiaľ čo druhé používajú na stavbu výmurovky pece kremičité tehly, kremenný piesok, biely kal atď.
Poznámka: Ako materiály na výstelku pece sa v alkalických elektrických peciach používajú alkalické žiaruvzdorné materiály a v kyslých elektrických peciach sa používajú kyslé žiaruvzdorné materiály.
Čas uverejnenia: 12. októbra 2023
