Не существует абсолютно «лучшего» материала для огнеупорных отливок крышки печи; только формула, наиболее подходящая к температуре, агрессивной среде и форме конструкции. Хотя крышки печей из карбида кальция и электродуговых печей могут показаться одинаковыми, условия их эксплуатации существенно различаются, и подход к выбору материалов должен быть многоуровневым и прогрессивным.
I. Крышка печи из карбида кальция: система микропорошка с низким содержанием-цемента-
Хотя температура плавки в печах из карбида кальция высока, эрозия расплавленного металла относительно мягкая, а частота термического ударного воздействия ниже, чем у электродуговых печей. Эта среда лучше всего подходит для композитного процесса «с низким содержанием-цемента + микро-порошка»:
1. Содержание цемента снижено до уровня ниже 3 %, включение CaO сведено к минимуму, содержание жидкой фазы низкое при высоких температурах, кривая прочности отливки при средних---высоких температурах стабильна, а последующая усадка минимальна;
2. Активный микро-порошок заполняет капиллярные поры, уменьшая добавление воды на 15–20 %, в результате чего образуется плотное огнеупорное тело без припудривания поверхности после обжига;
3. Цельное литье создает бесшовную оболочку крышки печи, предотвращая просачивание щелочных газов через щели, продлевая срок службы примерно на 15% по сравнению с традиционными кирпичными крышками.
Благодаря этой системе для удовлетворения требований эксплуатации не требуются дополнительные стальные волокна, а затраты на материалы и строительные риски можно контролировать.
II. Крышка электродуговой печи: закаленная стальным волокном низко-цементная система
Помимо выдерживания температур выше 1600 градусов, крышка электродуговой печи также подвергается частому образованию электрической дуги из электродных отверстий, быстрому нагреву и охлаждению, а также разбрызгиванию капель расплава, что делает условия эксплуатации чрезвычайно тяжелыми. Кирпичи с высоким-глиноземом из-за их концентрированных швов и недостаточной термостойкости склонны к кольцеобразному растрескиванию-образной формы вокруг отверстий электродов, что приводит к локальному разрушению крышки печи. Использование композитаогнеупорный литой«низко-цемент + жаростойкая-стальная фибра» может конкретно решить следующие проблемы:
1. Трехмерное-распределение стальных волокон препятствует распространению микротрещин, повышая ударную вязкость при изгибе более чем на 30 % и сохраняя остаточную прочность более 60 % после 30 циклов термического удара;
2. Соединение волокон снижает мгновенное напряжение усадки во время сушки и плавки в печи, при этом отсутствуют видимые сквозные-трещины по краям электродных отверстий;
3. Окисление волокон на этапах средней- и высокой-температуры оставляет микропористые каналы, которые сбрасывают внутреннее давление пара, предотвращая разрыв;
4. Цельное литье устраняет слабые места в швах кирпичей, блокируя пути пожарной эвакуации и удлиняя цикл обслуживания крышки печи с 3-4 месяцев до более 6 месяцев.
Количество добавляемой стальной фибры обычно регулируется в пределах от 1,5% до 2,5%. Слишком большое количество волокна может легко вызвать агломерацию, тогда как слишком малое количество приведет к недостаточной ударной вязкости. Длина волокна 20–25 мм и диаметр 0,3–0,5 мм обеспечивают оптимальное соответствие сыпучести огнеупорной отливки.
III. Логика выбора материала: сначала рабочее состояние, затем материал
Выборматериалы покрытия печиследует использовать трехуровневый-подход: температура, коррозия и структура.
1. Уровень температуры определяет чистоту матрицы и связующей системы. Температура, превышающая или равная 1600 градусам, требует материалов с низким-цементом или даже со сверх-низким-цементом.
2. Частота термического удара и величина разницы температур определяют необходимость упрочнения стальной фибры. Волокно необходимо в средах с быстрым нагревом и охлаждением.
3. При сложных конструкциях и плотно расположенных электродных отверстиях предпочтительнее цельное литье, позволяющее упростить обработку и сборку кирпичей неправильной формы и уменьшить слабые места.
В рамках этой концепции можно исключить стальные волокна из крышек печей из карбида кальция, используя систему микропорошков с низким содержанием-цемента-, чтобы добиться экономии и достаточного срока службы. Однако стальные волокна необходимо вводить в крышки электродуговых печей, жертвуя прочностью ради безопасности и целостности ради более длительного срока службы.
Ценность огнеупорных отливок крышки печи заключается не в уровне отдельного показателя, а в их способности трансформировать температурные градиенты, агрессивные среды и механические напряжения в контролируемые микро-повреждения внутри материала. Если формула и рабочие условия точно подобраны, системы как с низким-цементом, так и со стальной фиброй могут значительно превзойти традиционные конструкции из кирпичной кладки, обеспечивая оптимальное сочетание "срока службы материала-окружающей среды-".
