Los requisitos generales para los materiales refractarios en hornos de arco eléctrico son:
(1) La refractariedad debe ser alta. La temperatura del arco supera los 4000 °C, y la temperatura de fabricación del acero es de 1500 a 1750 °C, a veces hasta 2000 °C, por lo que se requiere que los materiales refractarios tengan una alta refractariedad.
(2) La temperatura de reblandecimiento bajo carga debe ser alta. El horno eléctrico funciona bajo condiciones de carga de alta temperatura, y el cuerpo del horno tiene que soportar la erosión del acero fundido, por lo que se requiere que el material refractario tenga una alta temperatura de reblandecimiento bajo carga.
(3) La resistencia a la compresión debe ser alta. El revestimiento del horno eléctrico se ve afectado por el impacto de la carga durante la carga, la presión estática del acero fundido durante la fundición, la erosión del flujo de acero durante el vaciado y la vibración mecánica durante el funcionamiento. Por lo tanto, se requiere que el material refractario tenga una alta resistencia a la compresión.
(4) La conductividad térmica debe ser baja. Para reducir la pérdida de calor del horno eléctrico y reducir el consumo de energía, se requiere que el material refractario tenga una conductividad térmica baja, es decir, el coeficiente de conductividad térmica debe ser bajo.
(5) La estabilidad térmica debe ser buena. En pocos minutos desde el vaciado hasta la carga en la fabricación de acero en horno eléctrico, la temperatura cae bruscamente de alrededor de 1600 °C a menos de 900 °C, por lo que se requiere que los materiales refractarios tengan una buena estabilidad térmica.
(6) Fuerte resistencia a la corrosión. Durante el proceso de fabricación de acero, la escoria, el gas del horno y el acero fundido tienen fuertes efectos de erosión química sobre los materiales refractarios, por lo que se requiere que los materiales refractarios tengan una buena resistencia a la corrosión.
Selección de materiales refractarios para paredes laterales
Los ladrillos de MgO-C se utilizan habitualmente para construir las paredes laterales de los hornos eléctricos sin paredes de refrigeración por agua. Los puntos calientes y las líneas de escoria presentan las condiciones de servicio más severas. No solo sufren una corrosión y erosión severas por el acero fundido y la escoria, además de un fuerte impacto mecánico al añadir chatarra, sino que también están expuestos a la radiación térmica del arco. Por lo tanto, estas partes se construyen con ladrillos de MgO-C de excelente rendimiento.
En el caso de las paredes laterales de los hornos eléctricos con refrigeración por agua, debido al uso de esta tecnología, la carga térmica aumenta y las condiciones de uso se vuelven más exigentes. Por lo tanto, se deben seleccionar ladrillos de MgO-C con buena resistencia a la escoria, estabilidad al choque térmico y alta conductividad térmica. Su contenido de carbono oscila entre el 10 % y el 20 %.
Materiales refractarios para las paredes laterales de hornos eléctricos de ultra alta potencia.
Las paredes laterales de los hornos eléctricos de ultra alta potencia (UHP) se construyen principalmente con ladrillos de MgO-C, y las zonas de alta temperatura y de escoria se construyen con ladrillos de MgO-C de excelente rendimiento (como los ladrillos de MgO-C con matriz de carbono completa), lo que mejora significativamente su vida útil.
Aunque la carga de las paredes del horno se ha reducido gracias a las mejoras en los métodos de operación de los hornos eléctricos, sigue siendo difícil para los materiales refractarios prolongar la vida útil de los puntos calientes cuando se opera en condiciones de fundición de ultra alta presión (UHP). Por lo tanto, se ha desarrollado y aplicado la tecnología de refrigeración por agua. Para los hornos eléctricos que utilizan el vaciado EBT, el área de refrigeración por agua alcanza el 70%, lo que reduce considerablemente el uso de materiales refractarios. La tecnología moderna de refrigeración por agua requiere ladrillos de MgO-C con buena conductividad térmica. Se utilizan asfalto, ladrillos de magnesia aglomerados con resina y ladrillos de MgO-C (contenido de carbono del 5% al 25%) para construir las paredes laterales del horno eléctrico. En condiciones de oxidación severa, se añaden antioxidantes.
Para las zonas más afectadas por las reacciones redox, se utilizan ladrillos de MgO-C con magnesita fundida de cristales grandes como materia prima, un contenido de carbono superior al 20 % y una matriz de carbono completa para la construcción.
El desarrollo más reciente de ladrillos de MgO-C para hornos eléctricos de ultra alta presión consiste en utilizar cocción a alta temperatura y posterior impregnación con asfalto para producir los denominados ladrillos de MgO-C cocidos impregnados con asfalto. Como se puede observar en la Tabla 2, en comparación con los ladrillos sin impregnar, el contenido de carbono residual de los ladrillos de MgO-C cocidos después de la impregnación con asfalto y la recarbonización aumenta en aproximadamente un 1%, la porosidad disminuye en un 1% y la resistencia a la flexión a alta temperatura y a la presión ha mejorado significativamente, por lo que presenta una alta durabilidad.
Materiales refractarios de magnesio para las paredes laterales de hornos eléctricos
Los revestimientos de los hornos eléctricos se dividen en alcalinos y ácidos. Los primeros utilizan materiales refractarios alcalinos (como magnesia y materiales refractarios de MgO-CaO) como revestimiento del horno, mientras que los segundos utilizan ladrillos de sílice, arena de cuarzo, lodo blanco, etc., para construir el revestimiento del horno.
Nota: Para el revestimiento de hornos, los hornos eléctricos alcalinos utilizan materiales refractarios alcalinos, y los hornos eléctricos ácidos utilizan materiales refractarios ácidos.
Fecha de publicación: 12 de octubre de 2023
