Il focolare e il fondo di un altoforno dovrebbero essere realizzati interamente in mattoni di carbonio o in mattoni compositi di carbonio, utilizzando mattoni di carbonio di alta qualità per la costruzione.Per grandi altiforni, l'uso di mattoni in carbonio e di mattoni in SiC è fondamentale per prolungare la durata del forno.panciaPertanto, il prolungamento della durata di vita del focolare è diventato un obiettivo chiave per raggiungere una lunga durata di servizio per gli altiforni.
Negli ultimi anni, diversi altiforni in Cina hanno riscontrato un aumento delle differenze di temperatura dell'acqua o addirittura di bruciatura nel focolare, il che ha richiesto misure complete per affrontare questi problemi.I mattoni e i blocchi di carbonio di alta qualità utilizzati negli altiforni dovrebbero soddisfare gli standard di prestazione convenzionali e soddisfare anche i requisiti di conduttività termica, permeabilità, resistenza all'ossidazione, resistenza agli alcali e resistenza all'erosione del ferro fuso.
L'area di tuyere è raccomandata per utilizzare una struttura in mattoni compositi, in genere mattoni di corindone-mullite, mattoni di corindone marrone, o mattoni di carbonio stampati a caldo come NMA o NMD.Le cause comuni di erosione nel focolare sono l'abrasione meccanica da coke e scorie, corrosione chimica, ossidazione da vapore acqueo, attacco da zinco e metalli alcalini e danni da stress termico.
Per risolvere questi problemi, gli altiforni possono adottare mattoni di carbonio microporosi con elevata conduttività termica e rafforzare le misure di raffreddamento sulla parete di raffreddamento del focolare.Ciò garantisce che la temperatura di solidificazione della scorie e del ferro fuso (1150°C) rimanga all'interno dei mattoni di carbonio, tenendolo lontano dalla parete di raffreddamento.
Attualmente esistono tre strutture di base per i focolai e i fondali degli altiforni nazionali e internazionali:
- Grandi mattoni di carbonio con un cuscinetto di ceramica.
- Piccoli mattoni di carbonio stampati a caldo con un pad ceramico.
- Grandi o piccoli mattoni di carbonio con una tazza di ceramica sul fondo.
Le tre strutture hanno dimostrato di migliorare la durata del forno.
In altoforni ad iniezione di carbone, le operazioni mettono l'accento sul mantenimento di un centro di accensione attivo, garantendo al contempo un'adeguata temperatura di fondo.L'attenzione si è spostata alla resistenza termica del pad ceramico e al miglioramento della sua durata di vita per raggiungere temperature centrali di fondo adeguate.
Teoria della formazione dello strato solidificato tramite raffreddamento potenziato:
L'impiego di materiali refrattari con elevata conduttività termica (18,4 W/mK a 600°C, 60-80 W/mK a 20°C) sulla parete laterale del focolare, combinato con un raffreddamento intensivo,impedisce la penetrazione di scorie e ferro fusoQuesti materiali offrono inoltre una elevata resistenza agli alcali, assorbono lo stress termico e trasferiscono rapidamente il calore all'acqua di raffreddamento attraverso un sistema di raffreddamento ad acqua efficiente.Ciò crea uno strato protettivo solidificato stabile sulla superficie calda del rivestimento refrattaria (con linee isotermiche superiori a 1150 °C), formando una "conchiglia di ferro" sul fondo del focolare e resistendo all'erosione delle pareti laterali causata dagli effetti del "piede di elefante".
La chiave per la longevità del focolare risiede nella conduttività termica dei materiali delle pareti laterali del focolare.e resistenza alla crepa anulareLa corretta manutenzione pone l'accento sull'efficacia del raffreddamento, sul monitoraggio delle differenze di temperatura dell'acqua sulla parete di raffreddamento e sull'iniezione di colata nelle zone porose.
Il fondo integrato con raffreddamento è considerato una struttura ragionevole.Parti diverse richiedono mattoni di carbonio con proprietà specificheSotto il foro del rubinetto si devono utilizzare mattoni di carbonio microporosi ad alta impermeabilità, mentre per lo strato più basso del fondo del forno si devono utilizzare mattoni di SiC ad alta conduttività termica.Altre aree possono utilizzare mattoni di carbonio standard o microporosi.
L'incorporazione di mattoni di carbonio più lunghi sotto il perimetro inferiore del forno sotto il foro del rubinetto aumenta la resistenza alla penetrazione e all'erosione del ferro fuso e dei metalli alcali.Gli spazi tra i mattoni devono essere ridotti a meno di 0..5 mm per la costruzione.
Per quanto riguarda la struttura della "tazza di ceramica", le opinioni accademiche sono divise: alcuni sostengono che la tazza di ceramica svolge un ruolo significativo e dovrebbe essere rafforzata,mentre altri credono che alla fine si deteriorerà, lasciando i mattoni di carbonio come struttura primaria.sul muro laterale del focolare possono essere utilizzati anche piccoli mattoni di carbonio stampati a caldo con resistenza alla penetrazione del ferro fuso e elevata conduttività termica.
Entrambi gli approcci hanno vantaggi e svantaggi e possono ottenere una lunga durata di vita del forno, anche se con costi economici diversi.L'adozione di mattoni di carbonio microporosi e ultra-micoporosi di alta qualità, così come i piccoli mattoni di carbonio stampati a caldo, ha migliorato significativamente la durata dei altiforni in Cina.La maggior parte degli altiforni di medie e grandi dimensioni in Cina ha abbandonato il ramming dei fondali del materiale carbonio e i processi di produzione di auto-forno.
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