Als Kernausrüstung der Stahlerzeugung bestimmt die Qualität der Konverterauskleidungskonstruktion direkt deren Lebensdauer und Produktionseffizienz. Diese Lösung basiert auf fortgeschrittenen nationalen und internationalen Erfahrungen und erstellt eine systematische Lösung aus drei Perspektiven: Materialauswahl, Prozessoptimierung und Qualitätskontrolle. Es konzentriert sich auf die Berücksichtigung der unterschiedlichen Arbeitsbedingungen an verschiedenen Standorten und schlägt ein umfassendes technisches System vor, das die Auswahl der Zonenmaterialien, eine präzise Konstruktion und eine dynamische Wartung umfasst.
01 Materialsystem und Leistungskompatibilität
(I) Auswahl des Arbeitsschichtmaterials
Feuerfester Magnesia-Kohlenstoffsteins-System
Schlackenlinienbereich: Es werden MT18A-Magnesia-Kohlenstoffsteine (MgO größer oder gleich 88 %, C größer oder gleich 14 %) verwendet. Ihr Widerstandsindex gegen Schlackenerosion ist 35 % höher als der von gewöhnlichen Magnesia-Kohlenstoffsteinen, wodurch sie für Bereiche mit Schlackenerosionsraten von mehr als 2 mm/Zyklus geeignet sind.
Aufladeseite: Es werden oxidationshemmende Magnesia-Kohlenstoffsteine mit 0,5 % metallischem Aluminiumpulver verwendet. Nach einem Thermoschocktest bei 1600 Grad × 3 Stunden erreicht die Beibehaltung der Restfestigkeit 82 %. Das Stichloch ist mit integral gegossenen Magnesium-Kohlenstoff-Ummantelungssteinen ausgestattet, deren Innendurchmessertoleranz auf ±0,5 mm kontrolliert wird. Es wird Stampfmaterial mit hohem Aluminiumoxidgehalt verwendet, um einen leckagefreien Betrieb über 2.000 thermische Zyklen hinweg zu gewährleisten.
Anwendung amorpher Materialien
Der ringförmige Bereich des Ofendeckels besteht aus selbstfließendem gießbarem Al₂O₃-MgO--Material mit einer Konstruktionsfließfähigkeit von mindestens 220 mm und einer Schüttdichte von 2,95 g/cm³ nach 24-stündigem Trocknen bei 110 Grad.
Die durchlässigen Steine sind von einem schnell{0}}trocknenden Anti-korundmaterial mit einer Eindringtiefe von weniger als oder gleich 1 mm/24 Stunden umgeben, wodurch der Durchdringungspfad von geschmolzenem Stahl effektiv blockiert wird.
(II) Optimierung des Permanentschichtmaterials
Die gebrannten Magnesiasteine verwenden geschmolzenes Magnesiaaggregat (MgO größer oder gleich 97 %) mit einer scheinbaren Porosität von weniger als oder gleich 16 % und einer linearen Änderungsrate von nur -0,12 % nach dreistündigem Brennen bei 1550 Grad.
Zwischen der permanenten Schicht und der Arbeitsschicht ist eine 5 mm dicke Dehnungsfuge aus Helu-Keramikfaserpapier mit einem Kompensationskoeffizienten von 0,8 %/1000 Grad installiert, um eine Konzentration thermischer Spannungen zu verhindern.
02 Standardisierter Bauprozess
(I) Bauvorbereitung
Umweltkontrolle
A temperature and humidity monitoring system is installed in the masonry area. Construction can only begin when the ambient temperature is >5 Grad und die relative Luftfeuchtigkeit beträgt<70%. Refractory bricks must be preheated at 200°C for 24 hours, with a moisture content of ≤0.3%.
Gerätekalibrierung
Zur Lokalisierung der Ofenmitte wird ein Laser-Entfernungsmesser mit einer Genauigkeit von weniger als oder gleich ±1 mm verwendet. Die Vibrationsamplitude des Vibrationsstabs wird auf 0,5 ± 0,05 mm mit einer Frequenz von 12.000 Mal/Minute gesteuert, um eine Stampfmaterialdichte von mindestens 2,8 g/cm³ sicherzustellen.
(II) Teilmauerwerkstechnologie
Ofenbodenkonstruktion
Die dauerhafte Schicht wird im „Kreuzschnitt“-Verfahren verlegt, wobei die obere und untere Schicht aus Magnesiasteinen im 90-Grad-Winkel versetzt angeordnet sind und die Mörtelfugendicke höchstens 1 mm beträgt.
Beim Einbau von luft-durchlässigen Ziegeln kommt ein Laserausrichtungssystem zum Einsatz, das eine Positionierungsgenauigkeit von ±0,2 mm erreicht. Um das Endrohr herum wird Siliziumkarbid-Dichtungsmaterial verwendet. Ofenschachtbau
Die Arbeitsschicht nutzt die „Spiral-Aufstiegsmethode“, wobei jeder Ring aus Türsteinen um mehr als oder gleich 3 Stück versetzt ist. Dehnungsfugen sind in einem „drei horizontalen, vier vertikalen“ Muster angeordnet, wobei der Abstand auf 1,2–1,5 m kontrolliert wird.
Am Zapfen kommt eine vorgespannte Verankerungstechnik zum Einsatz, bei der Schwalbenschwanznuten in die Oberfläche der feuerfesten Steine geschnitten und Anker aus 310S-Edelstahl mit 8 mm Durchmesser eingesetzt werden.
Ofendeckelkonstruktion
Mithilfe einer einstellbaren gebogenen Schalung wird sichergestellt, dass der Rundheitsfehler des konischen Teils höchstens 3 mm/m beträgt.
Die Ofenmündungspresssteine bestehen aus trockenem, vibrierendem Magnesia-Material, das in drei Schichten gerammt wird, mit einem Verdichtungskoeffizienten von größer oder gleich 0,95 für jede Schicht.
(III) Schlüsselknotenkontrolle
Behandlung der Übergangszone
Für den Lichtbogenübergang zwischen dem Schmelzbad und dem Ofenboden werden individuell geformte Steine mit einer Krümmungsradiusabweichung von kleiner oder gleich ±2 mm verwendet.
Zwischen der Dauerschicht und der Arbeitsschicht wird ein 2 mm dickes Phosphatbindemittel aufgetragen, um eine Übergangsbindeschicht zu bilden. Optimierung der Ofenkurve
Es wird eine drei{0}}stufige Heizmethode verwendet:
Abschnitt mit niedriger-Temperatur (Raumtemperatur - 300 Grad): Heizrate kleiner oder gleich 15 Grad/h, 8 Stunden lang konstant halten, um freies Wasser zu entfernen;
Abschnitt mit mittlerer{0}}Temperatur (300–800 Grad): Heizrate kleiner oder gleich 25 Grad/h, 12 Stunden lang konstant halten, um kristallines Wasser zu zersetzen;
Hochtemperaturabschnitt (800–1200 Grad): Heizrate kleiner oder gleich 35 Grad/h, 24 Stunden lang konstant halten, um Sintern und Verdichtung zu erreichen.
03 Qualitätskontrollsystem
(I) Prozessüberwachung
Infrarot-Wärmebildinspektion
Nach Fertigstellung jeder Mauerwerksschicht werden Oberflächentemperaturscans durchgeführt. Bereiche mit einem Temperaturunterschied von mehr als 15 Grad erfordern eine teilweise Nacharbeit.
Die Ofenmanteltemperatur wird während des Backvorgangs in Echtzeit überwacht und das Notkühlsystem wird aktiviert, wenn ein lokaler Hotspot 250 Grad überschreitet.
Ultraschallprüfung
An wichtigen Stellen (feuerfeste Lüftungssteine und Abstichlöcher) werden Stichprobenkontrollen durchgeführt. Mängel mit einem äquivalenten Durchmesser von mehr als φ3 mm gelten als nicht qualifiziert. (II) Akzeptanzkriterien
Maßgenauigkeit
Abweichung der Vertikalität des Ofenkörpers kleiner oder gleich 5 mm/m, Gesamthöhenabweichung kleiner oder gleich 15 mm.
Abweichung der Dehnungsfugenbreite kleiner oder gleich ±1 mm, Geradheitsabweichung kleiner oder gleich 2 mm/m.
Physikalische und chemische Spezifikationen
Scheinbare Porosität der Arbeitsschicht kleiner oder gleich 18 %, Druckfestigkeit größer oder gleich 80 MPa (1400 Grad x 3 Stunden).
Dauerhafte Feuerfestigkeit der Schicht unter Last größer oder gleich 1650 Grad (0,2 MPa).
04 Innovative Technologieanwendungen
3D-gedruckte vorgefertigte Teile
Für komplexe Strukturen (z. B. die Basis von atmungsaktiven Ziegeln) werden Al₂O₃-ZrO₂-C-gedruckte Teile verwendet, wodurch eine Maßgenauigkeit von ±0,1 mm erreicht und die Installationseffizienz um 40 % verbessert wird.
Intelligentes Temperaturkontrollsystem
Eingebettete faseroptische Sensoren überwachen Temperaturgradienten in Echtzeit und passen die Heizleistung automatisch an, wenn ΔT > 50 Grad/h. Nano-Modifikationstechnologie
Die Zugabe von 0,3 % Nano-SiO₂ zum Gussstück erhöht den Thermoschockparameter (TSP) vom 250- auf das 400-fache (Wasser-abgekühlt auf 1100 Grad).
05 Konverter-Trocknungslösung
Nachdem Sie Brennholz und Koks in den Konverter gegeben haben, erhitzen Sie ihn 5–8 Stunden lang. Wenn die Temperatur 1200–1300 Grad erreicht, kann geschmolzenes Eisen für einen Probebrand hinzugefügt werden. Die erste Stahlschmelze muss vollständig mit geschmolzenem Eisen gefüllt sein; Es ist kein Schrott erlaubt.
06 Ofenoptimierung
Basierend auf einer CFD-Simulation wurde die Verteilung der Auskleidungsdicke angepasst, wodurch die Schlackenliniendicke um 15 % erhöht und die Zapfenfläche um 10 % im Vergleich zur herkömmlichen Konstruktion verringert wurde.
Durch gemeinschaftliche Innovationen bei Materialien, Prozessen und Wartung konnte die Lebensdauer der Konverterauskleidung auf über 8.000 Durchgänge verlängert, der Feuerfestmaterialverbrauch auf 0,8 kg/Tonne Stahl gesenkt und die gesamten Wartungskosten um 35 % gesenkt werden. In tatsächlichen Anwendungen müssen dynamische Anpassungen basierend auf bestimmten Ofenparametern vorgenommen werden. Es wird empfohlen, alle 50 Öfen Laserscanning-Inspektionen durchzuführen und ein dreidimensionales digitales Zwillingsmodell zu erstellen, um die präzise Wartung zu steuern.
