Application des matériaux réfractaires dans les équipements sidérurgiques

(1) Conditions de fonctionnement des matériaux réfractaires

Les fours à arc électrique, qui utilisent l'arc entre la pointe de l'électrode et le matériau de charge comme source de chaleur pour la sidérurgie, se caractérisent par des conditions uniques d'utilisation de matériaux réfractaires.Le développement des fours à arc à courant continuLe toit du four est construit avec des matériaux réfractaires magnésium-chrome ou magnésium-spinel.qui présentent une excellente stabilité contre les scories de baseCependant, les conditions de fonctionnement des réfractaires dans cet environnement sont assez sévères, dictées par les spécificités de la fusion par arc.

Le processus de fusion par arc est environ deux fois plus rapide que le procédé à foyer ouvert, soumettant les réfractaires à des changements fréquents de température et à des températures élevées prolongées.le toit du four est retiréCette chaleur inégale est exacerbée par la nature irrégulière de l'arc de travail.En conséquencePar exemple, dans un four de 100 tonnes, la section centrale du toit s'érode à une vitesse de 4 à 4,4 mm par chaleur, contre 2 à 2,6 mm par chaleur aux bords.Cette usure inégale conduit à un gonflement inégal du toit etParfois, des éclaboussures.

Dans les fours à arc en courant continu, la conception à électrode unique élimine les points chauds et la surface du toit refroidi à l'eau est élargie, améliorant légèrement les conditions de réfractaire.lorsque la capacité du four augmente et que la puissance spécifique augmenteLes toits de fours sont circulaires et sont souvent construits en utilisant des arches en forme de ventilateur ou des techniques de bricolage en anneau.,Les ouvertures pour les électrodes, l'extraction de gaz et l'injection d'oxygène réduisent le poids du toit.les zones autour de ces ouvertures sont coulées avec du ciment à haute teneur en alumine ou des castebles liés au phosphateDes mesures sont également prises pour éliminer les courts-circuits électriques.

La durée de vie des toits de fours pour les fours d'une capacité inférieure à 100 tonnes est généralement de 60 à 120 calories, tandis que les fours plus grands d'une capacité supérieure à 100 tonnes atteignent 60 à 80 calories.La consommation totale de résistance au feu d'un four électrique par tonne d'acier est d'environ 10 à 12 kg., avec le toit représentant 6 à 7 kg.

(2) Sélection des réfractaires de toiture

Le choix des matériaux réfractaires pour les toits de fours à arc électrique est toujours en évolution.leur température d'adoucissement est relativement basseUn autre inconvénient des matériaux réfractaires de base est leur expansion thermique importante à haute température, ce qui peut provoquer des fissures dans les joints de briques et une déformation du toit.un mélange de briques cuites et non cuites est utiliséCertains ouvrages suggèrent de combiner des produits non cuits en magnésium-chrome cuits et revêtus de métal.

Des matériaux réfractaires innovants pour les toits de fours sont testés, notamment le corindon-chromite, le mullite-corindon et des combinaisons de matériaux de base et de haute teneur en alumine.Une attention particulière est accordée aux matériaux réfractaires contenant du chrome, car le splitting des briques chromées peut introduire du chrome dans l'acier, ce qui n'est pas permis pour certaines catégories d'acier.

Avec les avancées dans les technologies métallurgiques telles que les fours à énergie atomique, les machines de coulée continue et les grands fours à arc électrique,Le rôle des fours électriques dans la sidérurgie devrait augmenter considérablementLes fours électriques offrent des avantages par rapport aux fours à foyer ouvert et aux convertisseurs, notamment la flexibilité d'ajustement de la composition de l'acier et la production de différentes catégories d'acier.Cette expansion est également favorable sur le plan économique en raison de l'augmentation continue de la disponibilité de ferraille.

En Chine, les briques à haute teneur en alumine sont couramment utilisées pour les toits de four, avec des mélanges de ramage appliqués autour du centre et des trous d'électrode des couvertures de four plus petites.avec le développement de grands fours électriques ultra-haute puissance, la durée de vie des briques à haute teneur en alumine a diminué, ce qui a conduit à une utilisation plus poussée des briques de base.

3) Application de la technologie du refroidissement à l'eau

Le développement de la sidérurgie électrique moderne est étroitement lié à l'adoption de transformateurs de grande puissance, assurant des niveaux de puissance unitaires de 600 à 800 kV·A/t pendant la phase de fusion.Préchauffage des matériaux de chargeLes caractéristiques les plus avancées sont l'injection d'oxygène dans le bain de fusion et le chauffage du four avec des brûleurs à gaz-oxygène.Les composants refroidis artificiellement sont de plus en plus utilisés pour remplacer des parties de revêtements réfractaires.

Lors de l'approvisionnement intensif en oxygène dans le bain de fusion, la formation de poussière (15-40 g/m3) augmente la densité optique du milieu gazeux, ce qui rend sa noirceur proche de 1.Cela obscurcit presque complètement le bain en fusion et le toit du four.Les toits et les murs qui forment de l'escargot intègrent diverses structures refroidies par eau, avec des boucliers de refroidissement mobiles protégeant les points chauds des murs.

L'introduction de composants refroidis artificiellement a conduit à de nouvelles conceptions de fours à arc électrique, réduisant le rapport entre la surface de revêtement réfractaire et la surface métallique.Amélioration des conditions d'échange thermique réduit la charge thermique sur le bain de fusion, qui augmente à mesure que la doublure réfractaire est réduite ou éliminée.Les structures avec un développement réglable de la doublure permettent des toits horizontaux refroidis à l'eau qui peuvent se déplacer vers le bas le long des parois refroidis à l'eau au fur et à mesure que le processus de fusion progresse.

L'utilisation d'un refroidissement artificiel dans les fours de sidérurgie supprime les contraintes imposées par les charges thermiques et les températures de revêtement, créant ainsi les conditions pour une fusion intensifiée.Bien que les structures refroidies à l'eau augmentent légèrement la consommation d'électricité, la réduction des temps d'arrêt et l'augmentation de la productivité améliorent l'efficacité économique globale.la consommation d'électrodes par unité est réduite de 15%, et le travail manuel lourd associé à la maçonnerie réfractaire est réduit.

Le développement expérimental de fours à revêtement refroidi à l'eau a montré que les économies d'énergie et de coûts dans les industries connexes (production de produits réfractaires, transport,fabrication d'électrodes, etc.) dépassent les coûts d'énergie supplémentaires associés aux équipements refroidis à l'eau.