Elektriliste kaarahjude tulekindlate materjalide üldised nõuded on järgmised:
(1) Tulekindlus peaks olema kõrge. Kaare temperatuur ületab 4000 °C ja terasetootmise temperatuur on 1500–1750 °C, mõnikord kuni 2000 °C, seega peavad tulekindlad materjalid olema kõrge tulekindlusega.
(2) Koormuse all olev pehmenemistemperatuur peaks olema kõrge. Elektriahjud töötavad kõrge temperatuuriga koormustingimustes ja ahju korpus peab vastu pidama sulaterase erosioonile, seega peab tulekindlal materjalil olema kõrge koormuspehmenemistemperatuur.
(3) Survetugevus peaks olema kõrge. Elektriahju voodrit mõjutavad laadimise ajal tekkiv laengu mõju, sulatatud terase staatiline rõhk sulatamise ajal, terasevoolu erosioon koputamisel ja mehaaniline vibratsioon töötamise ajal. Seetõttu peab tulekindlal materjalil olema kõrge survetugevus.
(4) Soojusjuhtivus peaks olema väike. Elektriahju soojuskadude ja energiatarbimise vähendamiseks peab tulekindlal materjalil olema halb soojusjuhtivus, st soojusjuhtivuse koefitsient peaks olema väike.
(5) Termiline stabiilsus peaks olema hea. Elektriahju terasetootmises langeb temperatuur mõne minuti jooksul alates koputamisest kuni laadimiseni järsult umbes 1600 °C-lt alla 900 °C, seega peab tulekindlatel materjalidel olema hea termiline stabiilsus.
(6) Tugev korrosioonikindlus. Terasetootmisprotsessi käigus avaldavad räbu, ahjugaas ja sula teras tulekindlatele materjalidele tugevat keemilist erosiooni, seega peavad tulekindlad materjalid olema hea korrosioonikindlusega.
Külgseinte tulekindlate materjalide valik
MgO-C telliseid kasutatakse tavaliselt elektriahjude külgseinte ehitamiseks ilma vesijahutusega seinteta. Kuumadel kohtadel ja räbuliinidel on kõige raskemad töötingimused. Neid mitte ainult ei korrodeeri ja erodeeri tugevalt sula teras ja räbu, vaid nad saavad ka vanaraua lisamisel tugevat mehaanilist mõju, vaid on ka kaare termilise kiirguse mõju all. Seetõttu on need osad ehitatud suurepärase jõudlusega MgO-C tellistest.
Vesijahutusega seintega elektriahjude külgseinte puhul suureneb vesijahutustehnoloogia kasutamise tõttu soojuskoormus ja kasutustingimused on rangemad. Seetõttu tuleks valida hea räbukindluse, termilise löögi stabiilsuse ja kõrge soojusjuhtivusega MgO-C tellised. Nende süsinikusisaldus on 10–20%.
Tulekindlad materjalid ülivõimsate elektriahjude külgseinte jaoks
Ülivõimsate elektriahjude (UHP-ahjude) külgseinad on enamasti ehitatud MgO-C tellistest ning kuumad kohad ja räbujooned on ehitatud suurepärase jõudlusega MgO-C tellistest (näiteks täissüsinikmaatriksiga MgO-C tellistest). See parandab oluliselt selle kasutusiga.
Kuigi ahju seina koormust on tänu elektriahjude töömeetodite täiustustele vähendatud, on tulekindlate materjalide puhul endiselt keeruline pikendada kuumade kohtade kasutusiga ülikõrge kõrgsurveahju sulatustingimustes töötamisel. Seetõttu on välja töötatud ja rakendatud vesijahutustehnoloogiat. EBT-väljalaskega elektriahjude puhul ulatub vesijahutusala 70%-ni, vähendades seega oluliselt tulekindlate materjalide kasutamist. Kaasaegne vesijahutustehnoloogia nõuab hea soojusjuhtivusega MgO-C telliseid. Elektriahju külgseinte ehitamiseks kasutatakse asfalti, vaiguga seotud magneesiumitelliseid ja MgO-C telliseid (süsinikusisaldus 5–25%). Raskete oksüdatsioonitingimuste korral lisatakse antioksüdante.
Redoksreaktsioonide poolt kõige tugevamalt kahjustatud levialade ehitamiseks kasutatakse MgO-C telliseid, mille tooraineks on suur kristalliline sulatatud magnesiit, süsinikusisaldus üle 20% ja mis on täissüsinikmaatriks.
UHP elektriahjude jaoks mõeldud MgO-C telliste uusim arendus on kõrgel temperatuuril põletamise ja seejärel asfaldiga immutamise kasutamine nn põletatud asfaldiga immutatud MgO-C telliste tootmiseks. Nagu tabelist 2 näha, suureneb põletatud MgO-C telliste jääksüsiniku sisaldus pärast asfaldiga immutamist ja rekarboniseerimist umbes 1%, poorsus väheneb 1% ning kõrgel temperatuuril paindetugevus ja rõhukindlus on oluliselt paranenud, mistõttu on neil suur vastupidavus.
Magneesiumist tulekindlad materjalid elektriahju külgseinte jaoks
Elektriahjude vooder jaguneb aluseliseks ja happeliseks. Esimeses kasutatakse ahju vooderdusena aluselisi tulekindlaid materjale (näiteks magneesiumoksiid ja MgO-CaO tulekindlad materjalid), teises aga ränidioksiidtelliseid, kvartsliiva, valget muda jne.
Märkus: Ahju vooderdusmaterjalide puhul kasutatakse leeliselistes elektriahjudes leeliselisi tulekindlaid materjale ja happelistes elektriahjudes happelisi tulekindlaid materjale.
Postituse aeg: 12. okt 2023
