Немає абсолютно «найкращого» матеріалу для вогнетривкого лиття кришки печі; лише формула, яка найкраще відповідає температурі, корозійному середовищу та структурній формі. Хоча кришки печей з карбідом кальцію та електродугових печей можуть виглядати схожими, умови їх експлуатації значно відрізняються, і підхід до вибору матеріалу має бути багаторівневим і прогресивним.
I. Кришка печі з карбіду кальцію: система з низьким вмістом{1}}цементу-мікропорошку
Незважаючи на те, що температура плавлення в печах з карбідом кальцію є високою, ерозія розплавленого металу відносно слабка, а частота впливу теплового удару нижча, ніж у електродугових печах. Це середовище найкраще підходить для композитного процесу з низьким вмістом-цементу + мікро-порошку»:
1. Вміст цементу знижується до рівня нижче 3%, включення CaO зведено до мінімуму, вміст рідкої фази низький за високих температур, крива міцності заливки від середньо- до -високої температури стабільна, а подальша усадка мінімальна;
2. Активний мікро-порошок заповнює капілярні пори, зменшуючи додавання води на 15%–20%, в результаті чого утворюється щільне вогнетривке тіло без порошкоподібності поверхні після запікання;
3. Інтегральне лиття створює безшовну оболонку для кришки печі, запобігаючи проникненню лужних газів через щілини, подовжуючи термін служби приблизно на 15% порівняно з традиційними цегляними кришками.
Завдяки цій системі не потрібні додаткові сталеві волокна для задоволення вимог обслуговування, а витрати на матеріали та будівельні ризики можна контролювати.
II. Кришка електродугової печі: система сталевого волокна, загартована низько-цементом
Крім того, що кришка електродугової печі може витримувати температуру вище 1600 градусів, вона також піддається частому виникненню дуги в отворах для електродів, швидкому нагріванню й охолодженню та бризкам розплавлених крапель, що робить умови експлуатації надзвичайно суворими. Цеглини з високим -глиноземом через їх зосереджені з’єднання та недостатню стійкість до термічного удару схильні до кільцеподібного-відколювання навколо отворів для електродів, що призводить до локального зруйнування кришки печі. Використання композитувогнетривкий литий"з низьким-цементним +-термостійким сталевим волокном" може конкретно вирішити такі проблеми:
1. Тривимірний розподіл сталевих волокон перешкоджає поширенню мікротріщин, збільшуючи в’язкість на вигин більш ніж на 30% і зберігаючи понад 60% залишкової міцності після 30 циклів термічного удару;
2. Волоконна перемичка зменшує миттєву усадкову напругу під час сушіння та плавлення в печі без видимих наскрізних-тріщин на краях отвору електрода;
3. Окислення волокна під час середньо{1}} та високо-температурних етапів залишає мікропористі канали, які вивільняють внутрішній тиск пари, запобігаючи розриву;
4. Цільне лиття усуває слабкі місця в з’єднаннях цегли, блокуючи шляхи пожежної евакуації та подовжуючи цикл обслуговування кришки печі з 3-4 місяців до понад 6 місяців.
Кількість доданої сталевої фібри зазвичай контролюється між 1,5% і 2,5%. Занадто багато волокна може легко спричинити агломерацію, тоді як занадто мало призведе до недостатньої міцності. Довжина волокна 20-25 мм і діаметр 0,3-0,5 мм забезпечує оптимальне узгодження з плинністю вогнетривкої заготовки.
III. Логіка вибору матеріалу: спочатку робочі умови, потім матеріал
Вибіртопкові матеріалимають дотримуватися три{0}}рівневого підходу: температура, корозія та структура.
1. Рівень температури визначає чистоту матриці та системи склеювання. Більше або дорівнює 1600 градусам, потрібні матеріали з низьким-цементом або навіть ультра-з-цементом.
2. Частота термічного удару та величина різниці температур визначають, чи необхідне зміцнення сталевого волокна. Клітковина необхідна в середовищах із швидким нагріванням і охолодженням.
3. Для складних конструкцій і щільно упакованих отворів для електродів бажано цілісне лиття, щоб спростити обробку та складання цегли неправильної форми та зменшити слабкі місця.
Відповідно до цієї структури сталеві волокна можна не використовувати в кришках печей з карбіду кальцію, використовуючи систему з низьким вмістом -цементу-мікропорошку для досягнення економії та достатнього терміну служби. Однак сталеві волокна повинні бути введені в кришки електродугових печей, жертвуючи міцністю заради безпеки та цілісності для більш тривалого терміну служби.
Цінність вогнетривких литих кожухів печі полягає не в рівні одного показника, а в їх здатності перетворювати температурні градієнти, корозійне середовище та механічні напруги в контрольовані мікро-пошкодження всередині матеріалу. Якщо формула та робочі умови точно підібрані, як системи з низьким вмістом-цементу, так і системи зі сталевим волокном можуть значно перевершити традиційні цегляні конструкції, досягаючи оптимального поєднання «терміну-середовища-життя-матеріалу.
