דרישות לחומרים חסיני אש לתנורי קשת חשמלית ובחירת חומרים חסיני אש לדפנות צדדיות!

הדרישות הכלליות לחומרים חסיני אש עבור תנורי קשת חשמליים הן:

(1) עמידות הפלדה צריכה להיות גבוהה. טמפרטורת הקשת עולה על 4000 מעלות צלזיוס, וטמפרטורת ייצור הפלדה היא 1500~1750 מעלות צלזיוס, לעיתים אף 2000 מעלות צלזיוס, לכן נדרש עמידות פלדה גבוהה מחומרים חסיני אש.

(2) טמפרטורת הריכוך תחת עומס צריכה להיות גבוהה. תנור חשמלי פועל בתנאי עומס בטמפרטורה גבוהה, וגוף התנור חייב לעמוד בפני שחיקה של פלדה מותכת, לכן נדרשת טמפרטורת ריכוך גבוהה של החומר החסין אש.

(3) חוזק הדחיסה צריך להיות גבוה. ציפוי התנור החשמלי מושפע מהשפעת המטען במהלך הטעינה, הלחץ הסטטי של הפלדה המותכת במהלך ההתכה, שחיקת זרימת הפלדה במהלך ההברגה, ורעידות מכניות במהלך הפעולה. לכן, חומר עקשן נדרש להיות בעל חוזק דחיסה גבוה.

(4) המוליכות התרמית צריכה להיות קטנה. על מנת להפחית את אובדן החום של התנור החשמלי ולהפחית את צריכת החשמל, נדרשת מוליכות תרמית נמוכה של חומר עקשן, כלומר, מקדם המוליכות התרמית צריך להיות קטן.

(5) היציבות התרמית צריכה להיות טובה. בתוך מספר דקות מההברגה ועד לטעינה בייצור פלדה בתנור חשמלי, הטמפרטורה יורדת בחדות מכ-1600 מעלות צלזיוס מתחת ל-900 מעלות צלזיוס, לכן נדרשת יציבות תרמית טובה מחומרים חסיני אש.

(6) עמידות חזקה בפני קורוזיה. במהלך תהליך ייצור הפלדה, סיגים, גז תנור ופלדה מותכת משפיעים על שחיקה כימית חזקה על חומרים עקשניים, ולכן נדרשת עמידות טובה בפני קורוזיה מחומרים עקשניים.

בחירת חומרים חסיני אש לקירות צדדיים

לבני MgO-C משמשות בדרך כלל לבניית דפנות צד של תנורים חשמליים ללא דפנות קירור מים. נקודות חמות וקווי סיגים סובלים מתנאי השירות הקשים ביותר. הן לא רק נפגעות בקורוזיה קשה ובשחיקה מפלדה מותכת וסיגים, כמו גם מושפעות מכניות קשות כאשר מוסיפים גרוטאות, אלא גם חשופות לקרינה תרמית מהקשת. לכן, חלקים אלה בנויים מלבני MgO-C בעלי ביצועים מצוינים.

עבור דפנות הצדדיות של תנורים חשמליים עם דפנות מקוררות מים, עקב השימוש בטכנולוגיית קירור מים, עומס החום גדל ותנאי השימוש מחמירים יותר. לכן, יש לבחור בלבני MgO-C בעלות עמידות טובה לסיגים, יציבות בפני הלם תרמי ומוליכות תרמית גבוהה. תכולת הפחמן שלהן היא 10%~20%.

חומרים חסיני אש לדפנות צד של תנורים חשמליים בעלי הספק גבוה במיוחד

דפנות הצד של תנורים חשמליים בעלי הספק גבוה במיוחד (תנורי UHP) בנויות בעיקר מלבני MgO-C, והנקודות החמות ואזורי קו הסיגים בנויים מלבני MgO-C בעלות ביצועים מצוינים (כגון לבני MgO-C בעלות מטריצת פחמן מלאה). שיפור משמעותי של חיי השירות שלהם.

למרות שעומס דופן הכבשן הופחת עקב שיפורים בשיטות ההפעלה של כבשנים חשמליים, עדיין קשה לחומרים עקשניים להאריך את חיי השירות של נקודות חמות כאשר הם פועלים בתנאי התכת כבשן UHP. לכן, פותחה ויושמה טכנולוגיית קירור מים. עבור כבשנים חשמליים המשתמשים בהברגה EBT, שטח קירור המים מגיע ל-70%, ובכך מפחית מאוד את השימוש בחומרים עקשניים. טכנולוגיית קירור מים מודרנית דורשת לבני MgO-C בעלות מוליכות תרמית טובה. אספלט, לבני מגנזיה קשורות שרף ולבני MgO-C (תכולת פחמן 5%-25%) משמשות לבניית דפנות הצד של הכבשן החשמלי. בתנאי חמצון קשים, מוסיפים נוגדי חמצון.

עבור אזורי הנקודות החמות שנפגעו בצורה הקשה ביותר מתגובות חמצון-חיזור, משתמשים לבני MgO-C עם מגנזיט גבישי גדול מותך כחומר גלם, תכולת פחמן גבוהה מ-20% ומטריצת פחמן מלאה לבנייה.

הפיתוח האחרון של לבני MgO-C עבור תנורים חשמליים UHP הוא שימוש בשריפה בטמפרטורה גבוהה ולאחר מכן הספגה באספלט כדי לייצר מה שנקרא לבני MgO-C ספוגות באספלט שרופות. כפי שניתן לראות בטבלה 2, בהשוואה ללבנים לא ספוגות, תכולת הפחמן השיורית של לבני MgO-C שרופות לאחר הספגת אספלט ופחמניזציה מחדש עולה בכ-1%, הנקבוביות יורדת ב-1%, וחוזק הכיפוף בטמפרטורה גבוהה ועמידות הלחץ שופרו משמעותית, כך שיש לו עמידות גבוהה.

חומרים חסיני אש מגנזיום לדפנות צד של תנור חשמלי

ציפויי תנור חשמליים מחולקים לבסיסי וחומצי. הראשון משתמש בחומרים עקשניים בסיסיים (כגון מגנזיה וחומרים עקשניים מסוג MgO-CaO) כציפוי התנור, בעוד שהשני משתמש בלבני סיליקה, חול קוורץ, בוץ לבן וכו' לבניית ציפוי התנור.

הערה: עבור חומרי ריפוד לתנור, תנורים חשמליים אלקליים משתמשים בחומרים חסיני אש אלקליים, ותנורים חשמליים חומציים משתמשים בחומרים חסיני אש חומציים.