Álbræðsluofnar eru lykilbræðslubúnaður í áliðnaði. Vinnufóðringar þeirra hafa beint samband við-bráðið ál, gjall og loftkennt umhverfi með háum hita og gera þannig mjög strangar kröfur um frammistöðu eldföstra efna. Eldföst efni verða að hafa framúrskarandi tæringarþol, ó-bleytaeiginleika, hitastöðugleika og vélrænan styrk til að tryggja endingu ofnsins, orkunýtni og framleiðsluöryggi. Þessi úttekt fjallar um muninn á eldföstum múrsteinum sem notaðir eru til að vinna fóður og háum-afköstumlágt sement eldföst steypuefni.
Notkun og eiginleikar eldföstra múrsteina í vinnufóðrunum í álbræðsluofnum
Eldfastir múrsteinar eru hefðbundin for-formynduð eldföst efni, aðallega unnin úr há-hráefni (eins og súrál, silíköt eða kísilkarbíð) í gegnum há-mótun og há-hita sintun. Algengar tegundir í álbræðsluofnum eru meðal annars há- súrálmúrsteinar (Al₂O₃ innihald 70-90%), kísilmúrsteinar (SiO₂ ríkjandi) og silíkatmúrsteinar. Þessir múrsteinar eru hentugir fyrir ofnaveggi, ofnabotna og ofnatoppa.
Kostir:
1: Hár vélrænni styrkur og rúmmálsstöðugleiki: Viðheldur burðarvirki við háan hita (dæmigert hitastig bráðna áls 700-900 gráður), þolir vélrænt högg og hitaálag. Til dæmis geta múrsteinar með háum súrál náð þrýstistyrk 50-100 MPa, hentugur fyrir svæði sem verða fyrir bráðnu álflæði.
2: Sterk tæringarþol: Kísilmúrsteinar bjóða upp á góða viðnám gegn bráðnu áli og basískum gjalli, sem dregur úr áli og tæringu. Samkvæmt bókmenntum geta álofnar sem nota kísilmúrsteina dregið verulega úr viðhaldskostnaði.
3: Hófleg varmaleiðni: Stuðlar að samræmdri hitadreifingu innan ofnsins, hámarkar orkunýtingu.
Ókostir:
1:Flókin uppsetning: Krefst múrsteins-fyrir-múrsteinsbyggingu og samskeyti eiga það til að verða veikir punktar sem leiða til álleka og hraðari tæringar. Mikið næmi fyrir hitaáfalli, viðkvæmt fyrir sprungum, sérstaklega í umhverfi með miklar hitasveiflur í ofni.
2: Takmarkaður sveigjanleiki: Múrsteinsformúlan er föst og ekki er hægt að stilla hana á-stað til að henta tilteknum gjallsamsetningum (td mikið-natríum- eða mikið-kalsíumgjall).
Á alþjóðlegum mörkuðum eru eldfastir múrsteinar almennt notaðir á -snertilausum svæðum stórra ofna, en smám saman er verið að skipta um vinnufóðringar til að bæta skilvirkni.
Notkun og eiginleikar lágs-sementsteypa í vinnslufóðri á álbræðsluofnum
Low Cement refractory Castables (LCC) eru mikil-afkösteinlit eldföst efnimeð sementsinnihald að jafnaði undir 3%, aðallega samsett úr há-hreinleika fyllingarefni (eins og korund eða álsílíkat), ör-dufti og aukefnum. Þau eru mynduð með -steypu á staðnum til að búa til óaðfinnanlega fóður. Í álbræðsluofnum eru LCCs almennt notaðir í vinnulagi bráðnu laugarinnar, með dæmigerðum samsetningum þar á meðal 75% háu-súráli og lágu-sementsteypuefni.
Kostir:
1: Framúrskarandi hitaáfallsþol og lítið porosity: Lágt sementinnihald dregur úr vökvaafurðum, gerir kleift að stjórna gropinu undir 15%, sem bætir ógegndræpi. Samkvæmt skýrslum sýna LCC 30-50% hærra hitaáfallsþol en hefðbundin steypa, sem gerir þau hentug fyrir umhverfi með hröðum hitabreytingum.
2:Ekki -bleyta og tæringarþol: Bæta má ekki -bleyta (eins og BaSO₄ eða AlF₃) til að standast veðrun á áhrifaríkan hátt af bráðnu áli og gjalli. Í bókmenntum er lögð áhersla á að aukaefni sem ekki -bleyta geta dregið verulega úr álviðloðun og lengt endingu ofnfóðurs í 12-24 mánuði.
Mjög skilvirk smíði: Sterkt fljótandi og sjálf-flæði gerir kleift að dæla og steypa, mynda einlita fóður og draga úr liðaleka. Lítil hitaleiðni (u.þ.b. 1-2 W/m·K) stuðlar að orkusparnaði.
3: Mikill sveigjanleiki: Með réttri endurgjöf frá notendum er hægt að sérsníða LCC samsetningar út frá bræðsluatburðarás (td mikið-óhreinindi í efri álbræðslu) eða gjallsamsetningu (td há-kísilgjall), eins og að stilla míkrondufthlutfallið eða bæta við -gjalliefnum til að bæta samhæfni.
Ókostir:
Upphafsstyrksþróun fer eftir þurrkunar- og sintunarferlinu: Óviðeigandi notkun getur leitt til sprungna eða ófullnægjandi styrks.
Hærri kostnaður: Verð á hráefni og aukefnum er hærra en venjulegir múrsteinar, en viðhaldskostnaður til lengri tíma-minnkar.
Í alþjóðlegum forritum nota evrópskar álver mikið LCC fyrir ómunarofnavinnufóðranir, sem sameina nýsköpun til að draga úr kolefnislosun og orkunotkun.
Munur og samanburður á eldföstum múrsteinum og lágum-sementeldföstum efnum (LCC)
Kjarni munurinn á eldföstum múrsteinum og LCC í vinnslufóðri álbræðsluofna liggur í mótunaraðferðum þeirra, frammistöðu aðlögunarhæfni og notkunarsviðsmyndum. Eftirfarandi samanburður er gerður úr mörgum víddum:
Mótun og smíði:
Eldfastir múrsteinar: Formyndaðir kubbar, sem krefjast handvirkrar uppsetningar, sem leiðir til langrar byggingartíma (nokkrir dagar) og tilhneigingu til að mynda samskeyti.
LCC: Steypt á-stað, óaðfinnanleg einhlít uppbygging, hröð smíði (nokkrar klukkustundir), hentugur fyrir flóknar ofnagerðir.
Afköst færibreytur:
- Vélrænn styrkur: Múrsteinar hafa meiri styrk (þrýstistyrkur > 50 MPa), en LCCs halda styrkleika betur eftir hitaáfall.
- Tæringarþol og ekki-bleytueiginleikar: LCC eru betri með því að fínstilla aukefni, sem dregur úr gegndræpi áls; múrsteinar treysta á grunnefnið og eru viðkvæmir fyrir bilun í samskeytum.
- Stöðugleiki hitaáfalls: LCC-kerfi bjóða upp á betri viðnám vegna lítillar grops og ör-duftbyggingar, en múrsteinar eru líklegri til að sprunga.
- Varmaleiðni og orkusparnaður: LCC hafa lægri hitaleiðni, sem leiðir til verulegs orkusparnaðar.
Hagkerfi og líftími:
- Upphafskostnaður: Múrsteinar hafa lægri upphafskostnað en þurfa oft viðhald; LCC hefur hærri stofnkostnað en lengri líftíma og lægri heildarkostnað (LCC sýnir orkusparnað upp á 20-30%).
Í álbræðsluofnum sýna lágt sement eldföst steypuefni yfirburða heildarframmistöðu samanborið við eldfasta múrsteina, sérstaklega hvað varðar hitaáfallsþol, tæringarþol og byggingarhagkvæmni. Athuganir notenda eru nákvæmar: Sveigjanleiki LCC gerir ráð fyrir hagræðingu í samsetningu út frá bræðslusviðum (td hitastigum) og gjallsamsetningu (td alkalímálminnihaldi), sem nær meiri aðlögunarhæfni. Hins vegar þarf val að taka tillit til ofnsstærðar, fjárhagsáætlunar og rekstrarskilyrða; fyrir litla ofna eða kostnaðar-viðkvæmar aðstæður hafa eldfastir múrsteinar enn kosti. Áliðnaðarfyrirtækjum er bent á að setja LCC í forgang til að auka skilvirkni og sannreyna sérstakar samsetningar með rannsóknarstofuprófum. Í framtíðinni, með þróun nanó-aukefna, mun LCC ráða yfir alþjóðlegum álbræðsluiðnaði.
