Os requisitos gerais para materiais refratários em fornos elétricos a arco são:
(1) A refratariedade deve ser alta. A temperatura do arco excede 4000°C e a temperatura de fabricação do aço é de 1500~1750°C, às vezes chegando a 2000°C, portanto, os materiais refratários devem ter alta refratariedade.
(2) A temperatura de amolecimento sob carga deve ser alta. O forno elétrico funciona sob condições de carga de alta temperatura e o corpo do forno tem que suportar a erosão do aço fundido, portanto, o material refratário deve ter uma alta temperatura de amolecimento sob carga.
(3) A resistência à compressão deve ser alta. O revestimento do forno elétrico é afetado pelo impacto da carga durante o carregamento, pela pressão estática do aço fundido durante a fusão, pela erosão do fluxo de aço durante a sangria e pela vibração mecânica durante a operação. Portanto, o material refratário deve ter alta resistência à compressão.
(4) A condutividade térmica deve ser baixa. Para reduzir a perda de calor do forno elétrico e o consumo de energia, o material refratário deve ter baixa condutividade térmica, ou seja, o coeficiente de condutividade térmica deve ser pequeno.
(5) A estabilidade térmica deve ser boa. Em poucos minutos, desde a sangria até o carregamento na fabricação de aço em forno elétrico, a temperatura cai bruscamente de cerca de 1600°C para menos de 900°C, portanto, os materiais refratários precisam ter boa estabilidade térmica.
(6) Forte resistência à corrosão. Durante o processo de fabricação de aço, a escória, o gás do forno e o aço fundido têm fortes efeitos de erosão química nos materiais refratários, portanto, os materiais refratários precisam ter boa resistência à corrosão.
Seleção de materiais refratários para paredes laterais
Os tijolos de MgO-C são geralmente usados na construção das paredes laterais de fornos elétricos sem paredes de refrigeração a água. Os pontos quentes e as linhas de escória apresentam as condições de serviço mais severas. Eles não só sofrem corrosão e erosão severas pelo aço fundido e pela escória, como também impactos mecânicos intensos com a adição de sucata, além de estarem sujeitos à radiação térmica do arco voltaico. Portanto, essas partes são construídas com tijolos de MgO-C, que apresentam excelente desempenho.
Para as paredes laterais de fornos elétricos com refrigeração a água, devido ao uso dessa tecnologia, a carga térmica aumenta e as condições de uso se tornam mais rigorosas. Portanto, devem ser selecionados tijolos de MgO-C com boa resistência à escória, estabilidade ao choque térmico e alta condutividade térmica. Seu teor de carbono deve ser de 10% a 20%.
Materiais refratários para paredes laterais de fornos elétricos de ultra-alta potência
As paredes laterais dos fornos elétricos de ultra-alta potência (fornos UHP) são construídas principalmente com tijolos de MgO-C, e as áreas de pontos quentes e linhas de escória são construídas com tijolos de MgO-C de excelente desempenho (como tijolos de MgO-C com matriz de carbono integral). Isso melhora significativamente sua vida útil.
Embora a carga nas paredes do forno tenha sido reduzida devido às melhorias nos métodos de operação de fornos elétricos, ainda é difícil para os materiais refratários prolongar a vida útil dos pontos quentes quando operam em condições de fundição de fornos UHP (ultra-alta pressão). Portanto, a tecnologia de resfriamento a água foi desenvolvida e aplicada. Para fornos elétricos que utilizam vazamento EBT (Electron Tube Beam - Tijolo de Ferro Fundido), a área de resfriamento a água atinge 70%, reduzindo significativamente o uso de materiais refratários. A moderna tecnologia de resfriamento a água requer tijolos de MgO-C (óxido de magnésio e carbono) com boa condutividade térmica. Tijolos de asfalto, magnésia aglomerada com resina e tijolos de MgO-C (com teor de carbono de 5% a 25%) são usados para construir as paredes laterais do forno elétrico. Em condições severas de oxidação, são adicionados antioxidantes.
Para as áreas críticas mais severamente danificadas por reações redox, são utilizados tijolos de MgO-C com magnesita fundida de grandes cristais como matéria-prima, teor de carbono superior a 20% e matriz totalmente de carbono na construção.
O desenvolvimento mais recente de tijolos de MgO-C para fornos elétricos de ultra-alta pressão consiste em utilizar queima em alta temperatura seguida de impregnação com asfalto para produzir os chamados tijolos de MgO-C impregnados com asfalto. Como pode ser observado na Tabela 2, em comparação com os tijolos não impregnados, o teor de carbono residual dos tijolos de MgO-C após a impregnação com asfalto e recarbonização aumenta em cerca de 1%, a porosidade diminui em 1% e a resistência à flexão em alta temperatura e a resistência à pressão são significativamente melhoradas, conferindo-lhes alta durabilidade.
Materiais refratários de magnésio para paredes laterais de fornos elétricos
Os revestimentos de fornos elétricos são divididos em alcalinos e ácidos. Os primeiros utilizam materiais refratários alcalinos (como magnésia e materiais refratários de MgO-CaO) como revestimento do forno, enquanto os segundos utilizam tijolos de sílica, areia de quartzo, barro branco, etc., para construir o revestimento do forno.
Nota: Para materiais de revestimento de fornos, fornos elétricos alcalinos utilizam materiais refratários alcalinos, e fornos elétricos ácidos utilizam materiais refratários ácidos.
Data da publicação: 12 de outubro de 2023
