Magnézia szén téglaévtizedek óta a domináns tűzálló választás az elektromos ívkemencék és az alapvető oxigénkemencék burkolataihoz -. Magas MgO-tartalmának, a grafitnak az olvadt fémmel és salakkal szembeni nem-nedvesedési tulajdonságainak, valamint a téglát vízen keresztül hűvösen tartó hővezető képességének-kombinációja a panelrásegítés révén a legmegbízhatóbb anyaggá teszi az acélgyártó edények körülményei között.
De a „domináns” nem egységes. Ha ugyanazt a MgO-C téglát adjuk meg az EAF vagy BOF minden zónájában, vagy a szén-dioxid-szükséglet vizsgálata nélkül állítjuk be, akkor olyan burkolatok keletkeznek, amelyek vagy idő előtt meghibásodnak azokban a zónákban, amelyekben többre volt szükség, vagy a szükségesnél lényegesen többe kerül a kevesebbet igénylő zónákban. A tiszta acélgyártásban pedig, ahol a tűzálló anyagokból felszívódó szén szennyezi a hőt, a szabványos MgO-C tégla nem csak az optimálisnál alacsonyabb -, hanem a rossz anyag is.
Miért a grafit szén a fő változó, nem az MgO?
A legtöbb MgO{0}}C téglát meghatározó mérnök elsősorban az MgO-tartalomra és a tisztaságra összpontosít. A MgO minősége számít, különösen a salakállóság szempontjából. - A nagyobb tisztaságú olvasztott magnézia 97% feletti MgO jobb ellenállást biztosít a salak behatolásával szemben, mint a szinterezett magnézia azonos névleges tisztaság mellett. De az a változó, amely a legközvetlenebbül határozza meg, hogyan viselkedik egy tégla az acélgyártó edény egyes zónáiban, a széntartalom, és ez egyidejűleg két irányban is befolyásolja a teljesítményt.
A MgO{0}}C téglában lévő grafit több funkciót is ellát. Az olvadt acéllal és salakkal szembeni nem-nedvesedési tulajdonsága megakadályozza a tégla mikroszerkezetébe való behatolást. A salak, amely nem tudja nedvesíteni a felületet, nem tudja feloldani a mögötte lévő MgO szemcséket. Magas hővezető képessége meredek termikus gradienst hoz létre a téglán keresztül, így a forró felület hőmérsékletét az alatt a hőmérséklet alatt tartja, amelynél a salak gyorsan feloldaná az MgO-t. A téglamátrixon belüli folyamatos fázisként való jelenléte pedig elnyomja a repedések terjedését hősokk hatására - a grafit rugalmas kristályszerkezete elnyeli a deformációs energiát, ami egy tisztán oxidkerámiát eltörne.
A magasabb széntartalom mindhárom hatást felerősíti. A 18%-os széntartalmú tégla hatékonyabban ellenáll a salak behatolásának, hatékonyabban tartja fenn a termikus gradienst, és jobban elnyeli a hősokkot, mint a 10%-os széntartalmú tégla. De több hőt is veszít az edény köpenyén keresztül -, ami az energiahatékonyság és a héj hőmérséklete szempontjából - számít, és gyorsabban oxidálódik azokban a zónákban, ahol a kemence légköre oxidálódik a kikapcsolt-fűtési időszakokban. A szén oxidációja CO-gázt termel a téglában, amely kiszökik, és egy dekarbonizált, legyengült réteget hagy maga után a forró felületen. A szénmentesített MgO{9}}C-tégla egyre inkább úgy viselkedik, mint egy alacsony-szilárdságú magnézium-tégla, ahogy a szénfront befelé húzódik.
Ez az oka annak, hogy a széntartalom kiválasztása zóna--specifikus, nem pedig kemence-szerte.
Zone-by-zóna szén- és magnézium-dioxid-kiválasztás
EAF salakvonal és forró pontok
A salakvonal - a salakfürdő felületével érintkező zóna - és az elektródákkal közvetlenül szemben lévő forró pontok a legmagasabb kopási pozíciók az EAF-ben. A hőmérséklet eléri az 1600-1700 fokot, a salak kémiája agresszív (jellemzően bázikus, 2,5 feletti CaO/SiO₂ arány), és az ívsugárzás közvetlenül a hot spot téglákba ütközik. Ezekben a zónákban van szükség a kemencében a legmagasabb széntartalomra -, jellemzően 16–20% -, 97% MgO feletti olvasztott magnéziával kombinálva. A magas grafittartalom itt elengedhetetlen, mert a termikus gradiens hatás megvédi a tégla felületét a salak feloldódásától, és a grafit nem -nedvesedő viselkedése a forró felületen megakadályozza a salak beszivárgását a hő hatására. Az antioxidáns adalékok - alumínium, szilícium vagy bór-karbid - ezekben a minőségekben alapfelszereltségnek számítanak, hogy lassítsák a szén oxidációját az oxidáló salak{19}}elvonási időszakaiban.
EAF hordó és oldalfal a salakvonal felett
A salakvonal feletti hordózóna alacsonyabb hőmérsékletet lát, mint a salakvonal, és kevésbé közvetlen salakkal érintkezik. A széntartalom 12–16%-ra csökken ebben a zónában -, ami elegendő a hősokkállóság és a nem-nedvesedési viselkedés fenntartásához, de alacsonyabb, mint a salakvonal specifikációja, hogy csökkentse az edény oldalfalán keresztüli hőveszteséget és az oxidációt. A 95–96%-os MgO-tartalmú szinterezett magnézia gyakran megfelelő itt a prémium olvasztott magnézia helyett, ami indokolt a salakvonalnál, de felesleges költséget jelent a hordóban.
BOF hordó és csonkzónák
Az alapvető oxigénkemencékben a hordózóna az edény teljes magasságában fut a töltőpárna és a salakvonal között. Az oxigénfúvás során a BOF hordó intenzív hőciklusokat és salakfröccsenést tapasztal. A széntartalom ebben a zónában jellemzően 12–16%, antioxidáns-adalékokkal, hogy ellenálljon az oxigénlándzsa oxidáló atmoszférájának. A csonkzóna - szerkezetileg a legfontosabb pozíció, mert hordozza az edény forgási terhelését - magasabb MgO tisztaságú és szabályozott széntartalmú téglákat használ a vegyi ellenállás és a mechanikai integritás egyensúlyára. A csonknál a repedés szerkezeti hiba, nem csak kopás, ezért ez a zóna külön specifikációt igényel a hordótól, nem pedig a salaksor minőségének általános alkalmazását.
Tűzhely és fenék
Az EAF kandallótéglája az acélfürdő alatt helyezkedik el, és 1550 és 1650 fok között tartósan érintkezik az olvadt fémmel. Itt MgO-C-t használnak, de az oldalfalnál alacsonyabb széntartalommal - jellemzően 8-12% -, mivel a salak helyett acéllal szembeni nem{10}}nedvesedési követelmény nem követeli meg a legmagasabb grafitfrakciót, és a kandalló szerkezeti integritása az acélfürdő teljes súlya alatt fontosabb tervezési korlát, mint a salakállóság. Egyes BOF fenékek magnézia{12}}alapú lövészkeveréket használnak, nem pedig téglát ebben a helyzetben, így a kampányok között foltozzák az alját, amint az erodálódik, ahelyett, hogy minden egyes kampányfordulatnál újra bélelné.
Amikor az MgO{0}}C rossz választás: Ultra-alacsony szén-dioxid-kibocsátású acélgyártás
A magnézia széntégla alapvető korlátja a nevében is benne van: szenet tartalmaz. Az ultra-alacsony szén-dioxid-kibocsátású acélt - elektromos minőségű, autóipari mélyhúzó-acélokat és bizonyos rozsdamentes acélokat előállító üstben vagy üstben, ahol a széntartalomnak 0,003% alatt kell lennie, - minden tűzálló felület, amely érintkezik az acélfürdővel, potenciális szénforrás. A szén a téglából az olvadékba kerül mind a közvetlen oldódás, mind a CO-gáz redukciója révén az acél{7}}tégla határfelületén. A szabványos MgO-C tégla 14% szenet tartalmaz egy üstsalakban, mérhető szénfelvételt tesz lehetővé az üstben feldolgozott hőeknél.
Az iparág válasza erre a kényszerre két utat követett. Az alacsony-széntartalmú MgO-C tégla -, amelynek széntartalma 5–8%-ra csökkent, mivel néhány grafitot nem -oxid adalékokkal - helyettesítenek, csökkentik a széntranszfert, miközben megőrzik a MgO-C salakállóságának és hősokk-viselkedésének egy részét. A csökkentett grafittartalom növeli a tégla salakbehatolási és hősokk-repedés elleni érzékenységét, amit a magasabb MgO tisztaság és az agresszívabb antioxidáns csomagok kompenzálnak. A tiszta acélgyártás során használt üstös salaksoroknál az alacsony-széntartalmú MgO-C, 5–8% grafittartalom a szabványos specifikáció.
A legigényesebb tisztaacél-alkalmazásokhoz - vákuumgáztalanított ultra-alacsony széntartalmú acélok, és olyan helyekre, ahol még az alacsony-széntartalmú MgO-C is elfogadhatatlan szénfelszívást termel - magnézia spinell ill.magnézium-oxid téglaszén-dioxid nélkül nulla szén-dioxid-szennyezési kockázatot biztosít. Ezek az anyagok feláldozzák a MgO-C salakállóságát és hősokkállóságát, ami elfogadható az adott edényhelyzetben, ahol használják őket, de nem helyettesítik általánosan a teljes bélést.
Az antioxidáns kérdés
Minden reklámMgO{0}}C téglaosztály antioxidáns adalékokat tartalmaz - fémes vagy karbid vegyületek, amelyek elsősorban oxigénnel reagálnak magas hőmérsékleten, megvédve a grafit fázist az oxidációtól. Az antioxidáns kiválasztása határozza meg, hogy milyen hőmérsékleten aktiválódik a védelem, és milyen oxidációs termékek maradnak a téglában.
Az alumíniumpor viszonylag alacsony hőmérsékleten (800 fok felett) aktiválódik, és in situ Al2O3-t képez, amely kitölti a pórusokat és lelassítja az oxigén diffúzióját a grafitba. Ez a leggyakoribb antioxidáns a standard MgO{2}}C minőségben. A szilícium valamivel magasabb hőmérsékleten aktiválódik, és SiC-t, majd később SiO₂-t képez, amely viszkózus üvegfázisot hoz létre, amely lezárja a széntelenített zónát. Az Al és Si - Al-Si kompozit antioxidáns - kombinációja biztosítja a legszélesebb védő hőmérséklet-tartományt, és ez a jelenlegi iparági preferencia az EAF és BOF salaksor minőségeinél.
A bór-karbid (B4C) biztosítja a leghatékonyabb oxidációs védelmet 1500 fok feletti hőmérsékleten, ahol az Al és Si adalékok már elfogynak. Kis mennyiségben (jellemzően 1-3%) adják hozzá a fő antioxidáns mellé, nem pedig egyedüli adalékanyagként, és költsége a prémium minőségekre korlátozza a legerősebben oxidáló üzemi helyzetekben.
Hol kezdjem, ha új projektet határoz meg
Az első kérdés nem az, hogy "milyen MgO{0}}C fokozat?" "Mely zónák szabályozzák a bélés élettartamát, és mi a meghibásodási mechanizmus mindegyikben?" A salakvonal eróziója és a forró pontok elvesztése kémiai eredetű meghibásodások, amelyekre a magasabb MgO tisztaság és széntartalom a megfelelő válasz. A szén oxidációja a hordóban az off-hői időszakban egy oxidáció-vezérelt hiba, ahol az antioxidánsok kiválasztása és a széntartalom csökkentése hatékonyabb lehet, mint a magasabb MgO tisztaság. A csonk hősokk-repedése olyan szerkezeti hiba, ahol a grafittartalom és a MgO szemcseméret-eloszlás határozza meg az oldatot, nem pedig a MgO tisztasági szintje.
Az a bélés, amely az egész érben egy fokozatot használ, az összes meghibásodási módot egyenértékűnek tekinti, ha nem. A prémium minőségű olvasztott magnézia salaksor és a standard szinterezett magnézia hordó minőség közötti költségkülönbség jelentős - az edény térfogatának 30–40%-ára vonatkoztatva, amely hordózóna, nem pedig salakvonal, ez a különbség jelentős a kampány tűzálló költségvetéséhez képest.
MgO{0}}C téglaminőség kemencezónánkénti kiválasztásához, széntartalom-specifikációhoz tiszta acél alkalmazásokhoz, vagy magnézium-karbontéglák projektszállításához EAF, BOF és üstök béleléséhez,lépjen kapcsolatba a Thermaxcel Refractory céggela kemence típusával, az edény méreteivel és az acélminőség követelményeivel.
