Các yêu cầu chung đối với vật liệu chịu lửa cho lò hồ quang điện là:
(1) Độ chịu nhiệt phải cao. Nhiệt độ hồ quang vượt quá 4000°C và nhiệt độ luyện thép là 1500~1750°C, đôi khi lên tới 2000°C, do đó vật liệu chịu lửa cần phải có độ chịu nhiệt cao.
(2) Nhiệt độ làm mềm dưới tải trọng phải cao. Lò điện hoạt động trong điều kiện tải trọng nhiệt độ cao và thân lò phải chịu được sự ăn mòn của thép nóng chảy, do đó vật liệu chịu lửa cần phải có nhiệt độ làm mềm dưới tải trọng cao.
(3) Độ bền nén phải cao. Lớp lót lò điện bị ảnh hưởng bởi tác động của nguyên liệu trong quá trình nạp liệu, áp suất tĩnh của thép nóng chảy trong quá trình nấu chảy, sự ăn mòn của dòng thép trong quá trình rót và rung động cơ học trong quá trình vận hành. Do đó, vật liệu chịu lửa cần phải có độ bền nén cao.
(4) Độ dẫn nhiệt phải nhỏ. Để giảm tổn thất nhiệt của lò điện và giảm tiêu thụ điện năng, vật liệu chịu lửa cần phải có độ dẫn nhiệt kém, tức là hệ số dẫn nhiệt phải nhỏ.
(5) Độ ổn định nhiệt phải tốt. Trong vòng vài phút từ lúc rót đến lúc nạp trong quá trình luyện thép bằng lò điện, nhiệt độ giảm mạnh từ khoảng 1600°C xuống dưới 900°C, do đó vật liệu chịu lửa cần phải có độ ổn định nhiệt tốt.
(6) Khả năng chống ăn mòn mạnh. Trong quá trình luyện thép, xỉ, khí lò và thép nóng chảy đều có tác động ăn mòn hóa học mạnh lên vật liệu chịu lửa, do đó vật liệu chịu lửa cần phải có khả năng chống ăn mòn tốt.
Lựa chọn vật liệu chịu nhiệt cho thành bên
Gạch MgO-C thường được sử dụng để xây dựng các bức tường bên của lò điện không có tường làm mát bằng nước. Các điểm nóng và đường xỉ chịu điều kiện hoạt động khắc nghiệt nhất. Chúng không chỉ bị ăn mòn và bào mòn nghiêm trọng bởi thép nóng chảy và xỉ, cũng như chịu tác động cơ học mạnh khi thêm phế liệu, mà còn chịu bức xạ nhiệt từ hồ quang. Do đó, các bộ phận này được xây dựng bằng gạch MgO-C có hiệu suất vượt trội.
Đối với các vách bên của lò điện có hệ thống làm mát bằng nước, do sử dụng công nghệ làm mát bằng nước nên tải nhiệt tăng lên và điều kiện sử dụng khắt khe hơn. Do đó, cần lựa chọn gạch MgO-C có khả năng chống xỉ tốt, ổn định sốc nhiệt và dẫn nhiệt cao. Hàm lượng cacbon của chúng là 10%~20%.
Vật liệu chịu nhiệt cho thành bên của lò điện siêu cao áp
Các vách bên của lò điện siêu cao áp (lò UHP) chủ yếu được xây bằng gạch MgO-C, còn các điểm nóng và khu vực đường xỉ được xây bằng gạch MgO-C có hiệu suất cao (như gạch MgO-C có ma trận cacbon toàn phần). Điều này giúp cải thiện đáng kể tuổi thọ của lò.
Mặc dù tải trọng lên thành lò đã giảm nhờ những cải tiến trong phương pháp vận hành lò điện, nhưng vật liệu chịu lửa vẫn khó kéo dài tuổi thọ của các điểm nóng khi vận hành trong điều kiện nấu chảy siêu cao áp. Do đó, công nghệ làm mát bằng nước đã được phát triển và ứng dụng. Đối với lò điện sử dụng phương pháp rót EBT, diện tích làm mát bằng nước đạt tới 70%, giúp giảm đáng kể lượng vật liệu chịu lửa sử dụng. Công nghệ làm mát bằng nước hiện đại yêu cầu gạch MgO-C có độ dẫn nhiệt tốt. Nhựa đường, gạch magiê liên kết bằng nhựa và gạch MgO-C (hàm lượng cacbon 5%-25%) được sử dụng để xây dựng các vách bên của lò điện. Trong điều kiện oxy hóa khắc nghiệt, chất chống oxy hóa được thêm vào.
Đối với các khu vực trọng điểm bị hư hại nghiêm trọng nhất do phản ứng oxy hóa khử, gạch MgO-C với nguyên liệu thô là magie oxit nung chảy tinh thể lớn, hàm lượng carbon lớn hơn 20% và cấu trúc hoàn toàn bằng carbon được sử dụng để xây dựng.
Sự phát triển mới nhất của gạch MgO-C dùng cho lò điện siêu cao áp là sử dụng phương pháp nung ở nhiệt độ cao rồi tẩm nhựa đường để tạo ra loại gạch MgO-C nung tẩm nhựa đường. Như có thể thấy từ Bảng 2, so với gạch không tẩm, hàm lượng carbon dư của gạch MgO-C nung sau khi tẩm nhựa đường và tái cacbon hóa tăng khoảng 1%, độ xốp giảm 1%, đồng thời độ bền uốn ở nhiệt độ cao và khả năng chịu áp lực được cải thiện đáng kể, do đó gạch có độ bền cao.
Vật liệu chịu nhiệt magie dùng cho thành lò điện.
Lớp lót lò điện được chia thành loại kiềm và loại axit. Loại kiềm sử dụng vật liệu chịu lửa kiềm (như magiê oxit và vật liệu chịu lửa MgO-CaO) làm lớp lót lò, trong khi loại axit sử dụng gạch silic, cát thạch anh, bùn trắng, v.v. để xây dựng lớp lót lò.
Lưu ý: Đối với vật liệu lót lò, lò điện kiềm sử dụng vật liệu chịu lửa kiềm, và lò điện axit sử dụng vật liệu chịu lửa axit.
Thời gian đăng bài: 12 tháng 10 năm 2023
