Los requisitos generales para los materiales refractarios para 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 oscila entre 1500 y 1750 °C, llegando en ocasiones a los 2000 °C, por lo que los materiales refractarios deben tener una alta refractariedad.
(2) La temperatura de ablandamiento bajo carga debe ser alta. El horno eléctrico funciona bajo condiciones de carga de alta temperatura, y el cuerpo del horno debe resistir la erosión del acero fundido, por lo que el material refractario debe tener una temperatura de ablandamiento bajo carga alta.
(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 la colada y la vibración mecánica durante la operación. Por lo tanto, el material refractario debe tener una alta resistencia a la compresión.
(4) La conductividad térmica debe ser baja. Para reducir la pérdida de calor del horno eléctrico y el consumo de energía, el material refractario debe tener una conductividad térmica baja, es decir, un coeficiente de conductividad térmica bajo.
(5) La estabilidad térmica debe ser buena. En pocos minutos, desde la colada hasta la carga en la fabricación de acero en hornos eléctricos, la temperatura desciende bruscamente de aproximadamente 1600 °C a menos de 900 °C, por lo que los materiales refractarios deben tener una buena estabilidad térmica.
(6) Alta resistencia a la corrosión. Durante el proceso de fabricación de acero, la escoria, el gas de horno y el acero fundido ejercen una fuerte erosión química sobre los materiales refractarios, por lo que estos deben poseer 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 hornos eléctricos sin paredes de refrigeración por agua. Los puntos calientes y las líneas de escoria se encuentran en las condiciones de servicio más severas. No solo sufren una corrosión y erosión severas por el acero fundido y la escoria, sino que también sufren un fuerte impacto mecánico al añadir chatarra, además de estar expuestos a la radiación térmica del arco. Por lo tanto, estas piezas se construyen con ladrillos de MgO-C, que ofrecen un excelente rendimiento.
En las paredes laterales de los hornos eléctricos refrigerados por agua, debido al uso de esta tecnología, la carga térmica aumenta y las condiciones de uso son más rigurosas. Por lo tanto, se recomienda seleccionar ladrillos de MgO-C con buena resistencia a la escoria, estabilidad al choque térmico y alta conductividad térmica. Su contenido de carbono es del 10% al 20%.
Materiales refractarios para paredes laterales de hornos eléctricos de ultra alta potencia
Las paredes laterales de los hornos eléctricos de ultraalta potencia (UHP) se construyen principalmente con ladrillos de MgO-C, y los puntos calientes y las zonas de escoria se construyen con ladrillos de MgO-C de excelente rendimiento (como los ladrillos de MgO-C con matriz de carbono). Esto mejora significativamente su vida útil.
Aunque la carga en las paredes del horno se ha reducido gracias a las mejoras en los métodos de operación de los hornos eléctricos, aún es difícil que los materiales refractarios prolonguen la vida útil de los puntos calientes al operar en condiciones de fundición de hornos UHP. Por lo tanto, se ha desarrollado y aplicado la tecnología de refrigeración por agua. En los hornos eléctricos con colada 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. Para construir las paredes laterales del horno eléctrico se utilizan asfalto, ladrillos de magnesia aglomerados con resina y ladrillos de MgO-C (contenido de carbono del 5% al 25%). En condiciones de oxidación severa, se añaden antioxidantes.
En las zonas calientes más severamente dañadas por reacciones redox, se utilizan para la construcción ladrillos de MgO-C con magnesita fundida cristalina de gran tamaño como materia prima, un contenido de carbono superior al 20% y una matriz de carbono completa.
El último desarrollo en ladrillos de MgO-C para hornos eléctricos UHP consiste en la cocción a alta temperatura y su posterior impregnación con asfalto para producir los llamados ladrillos de MgO-C impregnados con asfalto cocido. 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 tras la impregnación con asfalto y la recarbonización aumenta aproximadamente un 1%, la porosidad disminuye un 1% y la resistencia a la flexión y a la presión a alta temperatura se ha mejorado significativamente, lo que les confiere una alta durabilidad.
Materiales refractarios de magnesio para paredes laterales de hornos eléctricos
Los revestimientos de hornos eléctricos se dividen en alcalinos y ácidos. Los primeros utilizan materiales refractarios alcalinos (como magnesia y materiales refractarios de MgO-CaO), mientras que los segundos utilizan ladrillos de sílice, arena de cuarzo, lodo blanco, etc.
Nota: Para los materiales de revestimiento del horno, los hornos eléctricos alcalinos utilizan materiales refractarios alcalinos y los hornos eléctricos ácidos utilizan materiales refractarios ácidos.
Hora de publicación: 12 de octubre de 2023
