Obecné požadavky na žáruvzdorné materiály pro elektrické obloukové pece jsou:
(1) Žáruvzdornost by měla být vysoká. Teplota oblouku přesahuje 4000 °C a teplota výroby oceli je 1500–1750 °C, někdy až 2000 °C, takže žáruvzdorné materiály musí mít vysokou žáruvzdornost.
(2) Teplota měknutí při zatížení by měla být vysoká. Elektrická pec pracuje za podmínek vysokého teplotního zatížení a těleso pece musí odolávat erozi roztavené oceli, takže žáruvzdorný materiál musí mít vysokou teplotu měknutí při zatížení.
(3) Pevnost v tlaku by měla být vysoká. Vyzdívka elektrické pece je ovlivněna nárazem vsázky během zavážení, statickým tlakem roztavené oceli během tavení, erozí proudění oceli během odpichu a mechanickými vibracemi během provozu. Proto se od žáruvzdorného materiálu vyžaduje vysoká pevnost v tlaku.
(4) Tepelná vodivost by měla být malá. Aby se snížily tepelné ztráty elektrické pece a spotřeba energie, musí mít žáruvzdorný materiál nízkou tepelnou vodivost, tj. koeficient tepelné vodivosti by měl být malý.
(5) Tepelná stabilita by měla být dobrá. Během několika minut od odpichu po vsázku v elektrické ocelářské peci teplota prudce klesne z přibližně 1600 °C na méně než 900 °C, takže žáruvzdorné materiály musí mít dobrou tepelnou stabilitu.
(6) Silná odolnost proti korozi. Během procesu výroby oceli mají struska, pecní plyn a roztavená ocel silné chemické eroze žáruvzdorných materiálů, proto se od žáruvzdorných materiálů vyžaduje dobrá odolnost proti korozi.
Výběr žáruvzdorných materiálů pro boční stěny
Cihly MgO-C se obvykle používají k výrobě bočních stěn elektrických pecí bez vodních chladicích stěn. Horká místa a struskové potrubí mají nejnáročnější provozní podmínky. Jsou nejen silně korodovány a erodovány roztavenou ocelí a struskou, ale také silně mechanicky namáhány při přidávání šrotu, ale jsou také vystaveny tepelnému záření z oblouku. Proto jsou tyto části vyrobeny z cihel MgO-C s vynikajícími vlastnostmi.
U bočních stěn elektrických pecí s vodou chlazenými stěnami se v důsledku použití technologie vodního chlazení zvyšuje tepelné zatížení a zpřísňují se podmínky použití. Proto by se měly volit cihly MgO-C s dobrou odolností vůči strusce, stabilitou vůči tepelným šokům a vysokou tepelnou vodivostí. Jejich obsah uhlíku je 10 % až 20 %.
Žáruvzdorné materiály pro boční stěny elektrických pecí s ultravysokým výkonem
Boční stěny elektrických pecí s ultravysokým výkonem (UHP pece) jsou většinou vyrobeny z cihel MgO-C a oblasti horkých míst a struskových linií jsou vyrobeny z cihel MgO-C s vynikajícími vlastnostmi (jako jsou cihly MgO-C s plnou uhlíkovou matricí). Výrazně se prodlužuje jejich životnost.
Přestože se zatížení stěn pece snížilo díky zlepšení provozních metod elektrických pecí, je stále obtížné prodloužit životnost žáruvzdorných materiálů při provozu za podmínek tavení v peci UHP. Proto byla vyvinuta a aplikována technologie vodního chlazení. U elektrických pecí s odpichováním EBT dosahuje plocha vodního chlazení 70 %, čímž se výrazně snižuje použití žáruvzdorných materiálů. Moderní technologie vodního chlazení vyžaduje cihly MgO-C s dobrou tepelnou vodivostí. Pro stavbu bočních stěn elektrické pece se používá asfalt, pryskyřicí pojené hořečnaté cihly a cihly MgO-C (obsah uhlíku 5 %–25 %). Za silných oxidačních podmínek se přidávají antioxidanty.
Pro oblast s nejvyšším poškozením redoxními reakcemi se pro stavbu používají cihly MgO-C s velkokrystalickým taveným magnezitem jako surovinou, obsahem uhlíku vyšším než 20 % a plnou uhlíkovou matricí.
Nejnovějším vývojem cihel MgO-C pro elektrické pece UHP je použití vysokoteplotního vypalování a následné impregnace asfaltem k výrobě tzv. pálených asfaltem impregnovaných cihel MgO-C. Jak je patrné z tabulky 2, ve srovnání s neimpregnovanými cihlami se zbytkový obsah uhlíku v pálených cihlách MgO-C po impregnaci asfaltem a rekarbonizaci zvyšuje přibližně o 1 %, pórovitost se snižuje o 1 % a pevnost v ohybu za vysokých teplot a odolnost proti tlaku se výrazně zlepšily, takže cihla má vysokou trvanlivost.
Žáruvzdorné materiály hořčíku pro boční stěny elektrických pecí
Vyzdívky elektrických pecí se dělí na alkalické a kyselé. První z nich používá jako vyzdívku pece alkalické žáruvzdorné materiály (jako je oxid hořečnatý a žáruvzdorné materiály MgO-CaO), zatímco druhé používají k výrobě vyzdívky pece křemičité cihly, křemenný písek, bílý kal atd.
Poznámka: Pro vyzdívku pecí se v alkalických elektrických pecích používají alkalické žáruvzdorné materiály a v kyselých elektrických pecích kyselé žáruvzdorné materiály.
Čas zveřejnění: 12. října 2023
