Applicazione di materiali refrattari nelle apparecchiature siderurgiche

(1) Condizioni di funzionamento dei materiali refrattari

I forni ad arco elettrico, che utilizzano l'arco tra la punta dell'elettrodo e il materiale di carica come fonte di calore per la siderurgia, sono caratterizzati da condizioni uniche per l'uso di materiali refrattari.Sviluppo dei forni ad arco a corrente continuaIn alcuni casi, il taglio del forno è costruito con materiali refrattari a magnesia-cromo o magnesia-spinel, mentre il taglio del forno è costruito con materiali refrattari a magnesia-cromo o magnesia-spinel.che presentano un'eccellente stabilità contro le scorie di baseTuttavia, le condizioni di funzionamento dei refrattari in questo ambiente sono piuttosto severe, dettate dalle specificità della fusione ad arco.

Il processo di fusione ad arco è circa due volte più veloce del processo a fuoco aperto, sottoponendo i refrattari a frequenti variazioni di temperatura e temperature elevate prolungate.il tetto del forno viene rimossoLa temperatura al centro è notevolmente superiore a quella alla periferia, aggravata dalla natura irregolare dell'arco di lavoro.Di conseguenzaPer esempio, in un forno da 100 tonnellate, la sezione centrale del tetto si erosiona a un tasso di 4 a 4,4 mm per calore, rispetto a 2 a 2,6 mm per calore ai bordi.Questo usura irregolare porta a rigonfiamento irregolare del tetto e, occasionalmente, spazzatura di mattoni.

Nei forni ad arco a corrente continua, la progettazione a singolo elettrodo elimina i punti caldi e l'area del tetto raffreddata ad acqua viene ampliata, migliorando leggermente le condizioni refrattarie.quando la capacità del forno aumenta e la potenza specifica aumentaI tetti a forno sono circolari e spesso costruiti con archi a forma di ventole o tecniche di muratura ad anello.,Le aperture per gli elettrodi, l'estrazione di gas e l'iniezione di ossigeno riducono il peso del tetto.le zone attorno a queste aperture sono fondute con cemento ad alto contenuto di alumina o con cisterne con legami fosfaticiSono inoltre adottate misure per eliminare i cortocircuiti elettrici.

La durata di servizio dei tetti dei forni per forni con capacità inferiore a 100 tonnellate è in genere di 60 ∼ 120 calori, mentre i forni più grandi con capacità superiore a 100 tonnellate raggiungono 60 ∼ 80 calori.Il consumo totale di refrattaria di un forno elettrico per tonnellata di acciaio è di circa 10­12 kg, con il tetto pari a 6 ̊7 kg.

(2) Selezione dei refrattari per tetti

La scelta dei materiali refrattari per i tetti dei forni ad arco elettrico è ancora in evoluzione.la loro temperatura di ammorbidimento è relativamente bassaUn altro svantaggio dei refrattari di base è la loro significativa espansione termica ad alte temperature, che può causare la crepa dei giunti di mattoni e la deformazione del tetto.viene utilizzato un misto di mattoni cotti e non cottiIn alcuni studi si suggerisce la combinazione di prodotti di magnesia-cromo non cotti e cotti in metallo.

Sono in fase di sperimentazione materiali refrattari innovativi per i tetti dei forni, tra cui corindomo-cromite, mullite-corindomo e combinazioni di materiali di base e ad alto contenuto di allumina.Si presta particolare attenzione ai refrattari contenenti cromo, in quanto la spaccatura dei mattoni cromati può introdurre nel ferro cromo, cosa non consentita per taluni tipi di acciaio.

Con i progressi nelle tecnologie metallurgiche come i forni ad energia atomica, le macchine di fusione continua e i grandi forni ad arco elettrico,il ruolo dei forni elettrici nella siderurgia dovrebbe crescere notevolmenteI forni elettrici offrono vantaggi rispetto ai forni a fuoco aperto e ai forni convertitori, tra cui la flessibilità di regolazione della composizione dell'acciaio e di produzione di diverse qualità di acciaio.Questa espansione è anche economicamente favorevole a causa del continuo aumento della disponibilità di rottami.

In Cina, per i tetti dei forni vengono comunemente utilizzati mattoni ad alto contenuto di alumina, con miscele di rampa applicate attorno al centro e ai fori degli elettrodi dei coperchi dei forni più piccoli.con lo sviluppo di grandi forni elettrici ad altissima potenza, la durata di vita dei mattoni ad alto contenuto di alumina è diminuita, spingendo a un ulteriore utilizzo dei mattoni di base.

(3) Applicazione della tecnologia di raffreddamento ad acqua

Lo sviluppo della moderna siderurgia elettrica è strettamente legato all'adozione di trasformatori ad alta potenza, che garantiscono livelli di potenza unitaria di 600­800 kV/t durante la fase di fusione.Precaldamento dei materiali di carica, l'iniezione di ossigeno nel bagno di fusione e il riscaldamento del forno con bruciatori a gas-ossigeno sono tra le caratteristiche avanzate.Componenti raffreddati artificialmente vengono sempre più utilizzati per sostituire parti di rivestimenti refrattari.

Durante l'apporto intensivo di ossigeno al bagno di fusione, la formazione di polvere (15-40 g/m3) aumenta la densità ottica del mezzo gassoso, trasformandone il nero vicino a 1.Questo oscura quasi completamente il bagno fuso e il tetto del fornoI tetti e le pareti che formano scorie incorporano varie strutture raffreddate ad acqua, con schermi di raffreddamento mobili che proteggono i punti caldi delle pareti.

L'introduzione di componenti raffreddati artificialmente ha portato a nuovi progetti di forni ad arco elettrico, riducendo il rapporto tra superficie di rivestimento refrattaria e superficie metallica.Miglioramento delle condizioni di scambio termico riduce il carico termico sul bagno fuso, che aumenta con la riduzione o l'eliminazione del rivestimento refrattario.Le strutture con sviluppo regolabile del rivestimento consentono di realizzare tetti orizzontali raffreddati ad acqua che possono spostarsi verso il basso lungo le pareti raffreddate ad acqua man mano che il processo di fusione progredisce.

L'impiego di raffreddamento artificiale nei forni siderurgici elimina i limiti imposti dai carichi termici e dalle temperature di rivestimento, creando le condizioni per una fusione intensificata.Anche se le strutture raffreddate ad acqua aumentano leggermente il consumo di energia elettrica, la riduzione dei tempi di fermo e l'aumento della produttività migliorano l'efficienza economica complessiva.il consumo di elettrodi per unità è ridotto del 15%, e si riduce il lavoro manuale pesante associato alla muratura refrattaria.

Lo sviluppo sperimentale di forni con componenti di rivestimento raffreddati ad acqua ha dimostrato che il risparmio energetico e di costi nelle industrie affini (produzione refrattaria, trasporto,produzione di elettrodi, ecc.) superano i costi energetici aggiuntivi associati alle apparecchiature raffreddate ad acqua.