(1) Condiciones de funcionamiento de los materiales refractarios
Los hornos de arco eléctrico, que utilizan el arco entre la punta del electrodo y el material de carga como fuente de calor para la fabricación de acero, se caracterizan por condiciones únicas para el uso de materiales refractarios.Desarrollo de los hornos de arco de corriente continuaEl techo del horno está construido con materiales refractarios de magnesia-cromo o magnesia-spinel.que muestran una excelente estabilidad contra las escamas básicasSin embargo, las condiciones de funcionamiento de los refractarios en este entorno son bastante severas, dictadas por las especificidades de la fusión por arco.
El proceso de fusión por arco es aproximadamente el doble de rápido que el proceso de cocina a cielo abierto, sometiendo los materiales refractarios a cambios frecuentes de temperatura y temperaturas altas prolongadas.el techo del horno se quitaLa temperatura en el centro es significativamente más alta que en la periferia, exacerbada por la naturaleza irregular del arco de trabajo.Por consiguientePor ejemplo, en un horno de 100 toneladas, la sección central del techo se erosiona a una velocidad de 4 a 4,4 mm por calor, en comparación con 2 a 2,6 mm por calor en los bordes.Este desgaste desigual conduce a la protuberancia desigual del techo y, de vez en cuando, el desgaste de ladrillos.
En los hornos de arco de corriente continua, el diseño de un solo electrodo elimina los puntos calientes y el área del techo refrigerado por agua se expande, mejorando ligeramente las condiciones refractarias.a medida que aumenta la capacidad del horno y aumenta la potencia específicaLos techos de horno son circulares y a menudo se construyen utilizando arcos en forma de abanico o técnicas de ladrillo en anillo.,Las aberturas para electrodos, extracción de gas e inyección de oxígeno reducen el peso del techo.las áreas alrededor de estas aberturas se funden con cemento de alta alumina o con fosfatoTambién se toman medidas para eliminar los cortocircuitos eléctricos.
La vida útil de los techos de los hornos para hornos con capacidades inferiores a 100 toneladas es típicamente de 60-120 calor, mientras que los hornos más grandes con capacidades superiores a 100 toneladas alcanzan 60-80 calor.El consumo total de energía refractaria de un horno eléctrico por tonelada de acero es de aproximadamente 1012 kg., con el techo representando 6 ¢ 7 kg.
(2) Selección de los materiales refractarios para techos
Aunque los materiales refractarios a base de MgO-Cr2O3 ofrecen una alta resistencia a las escorias y a los metales, los materiales refractarios a base de MgO-Cr2O3 son muy resistentes a la escoria y a los metales.su temperatura de ablandamiento de carga es relativamente bajaOtro inconveniente de los materiales refractarios básicos es su importante expansión térmica a altas temperaturas, que puede provocar que las juntas de ladrillo se agrieten y el techo se deforme.se utiliza una mezcla de ladrillos cocidos y sin cocerAlgunas publicaciones sugieren la combinación de productos de magnesia-cromo sin cocinar y recubiertos de metal.
Se están probando materiales refractarios innovadores para techos de hornos, entre los que se incluyen corindón-cromita, mullita-corindón y combinaciones de materiales básicos y de alta alumina.Se presta especial atención a los materiales refractarios que contienen cromo, ya que la separación de los ladrillos cromados puede introducir cromo en el acero, lo que no está permitido para ciertos grados de acero.
Con los avances en tecnologías metalúrgicas como hornos de energía atómica, máquinas de fundición continua y grandes hornos de arco eléctrico,Se espera que el papel de los hornos eléctricos en la siderurgia crezca significativamenteLos hornos eléctricos ofrecen ventajas sobre los hornos a fuego abierto y los convertidores, incluida la flexibilidad para ajustar la composición del acero y producir diferentes grados de acero.Esta expansión también es económica mente favorable debido al continuo aumento de la disponibilidad de chatarra.
En China, los ladrillos de alta alumina se utilizan comúnmente para techos de hornos, con mezclas de embestida aplicadas alrededor del centro y los orificios de electrodos de las cubiertas de hornos más pequeños.con el desarrollo de grandes hornos eléctricos de ultra alta potencia, la vida útil de los ladrillos de alta alumina ha disminuido, lo que ha llevado a un mayor uso de ladrillos básicos.
(3) Aplicación de la tecnología de refrigeración por agua
El desarrollo de la siderurgia eléctrica moderna está estrechamente ligado a la adopción de transformadores de alta potencia, que aseguran niveles de potencia unitaria de 600800 kV·A/t durante la fase de fusión.Precalentamiento de materiales de carga, inyección de oxígeno en el baño fundido, y el calentamiento del horno con quemadores de gas-oxígeno se encuentran entre las características avanzadas.Los componentes refrigerados artificialmente se utilizan cada vez más para reemplazar partes de revestimientos refractarios.
Durante el suministro intensivo de oxígeno al baño fundido, la formación de polvo (15-40 g/m3) aumenta la densidad óptica del medio gaseoso, convirtiendo su negrura cerca de 1.Esto oculta casi por completo el baño fundido y el techo del hornoLos techos y paredes que forman escoria incorporan varias estructuras refrigeradas por agua, con escudos de enfriamiento móviles que protegen los puntos calientes de las paredes.
La introducción de componentes enfriados artificialmente ha llevado a nuevos diseños de hornos de arco eléctrico, reduciendo la relación entre el área de superficie de revestimiento refractario y la superficie metálica.Mejoras en las condiciones de intercambio de calor reducen la carga térmica en el baño fundido, que aumenta a medida que se reduce o elimina el revestimiento refractario.Las estructuras con desarrollo de revestimiento ajustable permiten techos horizontales refrigerados por agua que pueden moverse hacia abajo a lo largo de las paredes refrigeradas por agua a medida que avanza el proceso de fusión.
El uso de refrigeración artificial en los hornos siderúrgicos elimina las limitaciones impuestas por las cargas térmicas y las temperaturas de revestimiento, creando condiciones para una fusión intensificada.Aunque las estructuras refrigeradas por agua aumentan ligeramente el consumo de electricidad, la reducción del tiempo de inactividad y el aumento de la productividad mejoran la eficiencia económica general.El consumo de electrodos por unidad se reduce en un 15%, y se reduce el trabajo manual pesado asociado con la construcción de ladrillos refractarios.
El desarrollo experimental de hornos con componentes de revestimiento refrigerados por agua ha demostrado que el ahorro energético y de costes en industrias afines (producción de refractarios, transporte,Fabricación de electrodos, etc.) exceden los costes adicionales de energía asociados con los equipos refrigerados por agua.
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