Elektrik ark ocaklarında refrakter malzemeler için genel gereklilikler şunlardır:
(1) Refrakterlik yüksek olmalıdır. Ark sıcaklığı 4000°C'yi aştığında ve çelik üretim sıcaklığı 1500-1750°C olduğunda, bazen 2000°C'ye kadar yükselebildiğinden, refrakter malzemelerin yüksek refrakterliğe sahip olması gerekir.
(2) Yük altında yumuşama sıcaklığı yüksek olmalıdır. Elektrikli fırın, yüksek sıcaklık yük koşulları altında çalışır ve fırın gövdesinin erimiş çeliğin aşınmasına dayanıklı olması gerekir, bu nedenle refrakter malzemenin yüksek yük yumuşama sıcaklığına sahip olması gerekir.
(3) Basınç dayanımı yüksek olmalıdır. Elektrikli fırın astarı, şarj sırasında şarjın etkisinden, eritme sırasında erimiş çeliğin statik basıncından, akıtma sırasında çelik akışının aşınmasından ve çalışma sırasında mekanik titreşimden etkilenir. Bu nedenle, refrakter malzemenin yüksek basınç dayanımına sahip olması gerekir.
(4) Isıl iletkenlik küçük olmalıdır. Elektrikli fırının ısı kaybını azaltmak ve güç tüketimini düşürmek için, refrakter malzemenin zayıf bir ısıl iletkenliğe sahip olması, yani ısıl iletkenlik katsayısının küçük olması gerekir.
(5) Isıl kararlılık iyi olmalıdır. Elektrikli fırın çelik üretiminde, dökümden şarja kadar geçen birkaç dakika içinde sıcaklık 1600°C civarından 900°C'nin altına keskin bir şekilde düşer, bu nedenle refrakter malzemelerin iyi bir ısıl kararlılığa sahip olması gerekir.
(6) Güçlü korozyon direnci. Çelik üretim sürecinde cüruf, fırın gazı ve erimiş çelik, refrakter malzemeler üzerinde güçlü kimyasal aşınma etkilerine sahiptir, bu nedenle refrakter malzemelerin iyi korozyon direncine sahip olması gerekir.
Yan duvarlar için refrakter malzemelerin seçimi
MgO-C tuğlalar genellikle su soğutma duvarları olmayan elektrikli fırınların yan duvarlarını inşa etmek için kullanılır. Sıcak noktalar ve cüruf hatları en zorlu servis koşullarına sahiptir. Erimiş çelik ve cüruf tarafından ciddi şekilde aşındırılıp yıpranmanın yanı sıra, hurda eklendiğinde mekanik olarak ciddi şekilde etkilenmekle kalmaz, aynı zamanda ark kaynaklı termal radyasyona da maruz kalırlar. Bu nedenle, bu parçalar mükemmel performansa sahip MgO-C tuğlalarla üretilmiştir.
Su soğutmalı duvarlara sahip elektrikli fırınların yan duvarları, su soğutma teknolojisinin kullanımı nedeniyle ısı yükü artmakta ve kullanım koşulları daha sıkı hale gelmektedir. Bu nedenle, iyi cüruf direncine, termal şok stabilitesine ve yüksek ısı iletkenliğine sahip MgO-C tuğlalar seçilmelidir. Karbon içerikleri %10-20 arasındadır.
Ultra yüksek güçlü elektrikli fırınların yan duvarları için refrakter malzemeler
Ultra yüksek güçlü elektrikli fırınların (UHP fırınları) yan duvarları çoğunlukla MgO-C tuğlalarla, sıcak noktalar ve cüruf hattı alanları ise mükemmel performansa sahip MgO-C tuğlalarla (tam karbon matrisli MgO-C tuğlalar gibi) inşa edilir. Hizmet ömrünü önemli ölçüde artırır.
Elektrikli fırın çalışma yöntemlerindeki gelişmeler sayesinde fırın duvar yükü azaltılmış olsa da, refrakter malzemelerin UHP fırın eritme koşullarında çalışırken sıcak noktaların hizmet ömrünü uzatması hâlâ zordur. Bu nedenle, su soğutma teknolojisi geliştirilmiş ve uygulanmıştır. EBT akıtma kullanan elektrikli fırınlarda su soğutma alanı %70'e ulaşarak refrakter malzeme kullanımını önemli ölçüde azaltır. Modern su soğutma teknolojisi, iyi ısı iletkenliğine sahip MgO-C tuğlaları gerektirir. Elektrikli fırının yan duvarlarını oluşturmak için asfalt, reçine bağlı magnezya tuğlaları ve MgO-C tuğlaları (karbon içeriği %5-%25) kullanılır. Zorlu oksidasyon koşulları altında antioksidanlar eklenir.
Redoks reaksiyonları sonucu en fazla hasar gören sıcak nokta bölgeleri için, hammaddesi büyük kristalin erimiş magnezit olan, karbon içeriği %20'den fazla ve tam karbon matrisli MgO-C tuğlalar inşaatta kullanılır.
UHP elektrikli fırınlar için MgO-C tuğlaların en son geliştirmesi, yüksek sıcaklıkta pişirilip ardından asfaltla emdirilerek, pişmiş asfalt emdirilmiş MgO-C tuğlalar üretmektir. Tablo 2'den görülebileceği gibi, emdirilmemiş tuğlalarla karşılaştırıldığında, pişmiş MgO-C tuğlaların asfalt emdirilmesi ve yeniden karbonizasyondan sonraki kalıntı karbon içeriği yaklaşık %1 artmakta, gözeneklilik %1 azalmakta ve yüksek sıcaklıkta eğilme dayanımı ve basınç direnci önemli ölçüde iyileştirilmiştir. Mukavemet önemli ölçüde artırılmış, bu nedenle yüksek dayanıklılığa sahiptir.
Elektrikli fırın yan duvarları için magnezyum refrakter malzemeler
Elektrikli fırın astarları alkali ve asidik olmak üzere ikiye ayrılır. Asidik fırın astarında alkali refrakter malzemeler (magnezya ve MgO-CaO refrakter malzemeler gibi) kullanılırken, asidik fırın astarında silika tuğla, kuvars kumu, beyaz çamur vb. kullanılır.
Not: Fırın astar malzemeleri için alkali elektrikli fırınlar alkali refrakter malzemeler, asidik elektrikli fırınlar ise asidik refrakter malzemeler kullanır.
Gönderim zamanı: 12 Ekim 2023
