Analyse der Ursachen für Schäden am Ofenkörper aus Ferrolegierungen

Analyse der Ursachen für Schäden am Ferrolegierungs-Ofenkörper

Ursachen und Analyse des Ofenauskleidungsausfalls

1.  Übermäßige Elektrodenarbeitslänge: Ein dauerhafter Betrieb mit einem übermäßig langen Elektrodenarbeitsende führt zu einem erheblichen Verbrauch der Bodenfeuerfestmaterialien. Dies führt zu einem unnormalen Temperaturanstieg im Ofenherd und kann letztendlich zu einem Durchbrennen führen.

2.  Unzureichende Elektrodenarbeitslänge: Umgekehrt verschiebt ein dauerhafter Betrieb mit einem kurzen Elektrodenarbeitsende die Hochtemperaturzone nach oben. Dies verursacht ungewöhnlich hohe Temperaturen in den Ofenwänden in der Nähe der Elektrodenzone und kann zu einem Durchbrennen und Metall-/Schlackenaustritt im Bereich der Abstichöffnung führen.

3.  Ungünstige Schlackeneigenschaften: Eine unvernünftige Schlackenart oder die Nichteinhaltung der Basizitätskontrollanforderungen kann zu einer starken Überhitzung des geschmolzenen Metalls führen. Dies beschleunigt die chemische Korrosion der Ofenauskleidung und beschädigt die feuerfesten Materialien.

4.  Thermische Zyklen durch Abschaltungen/Anfahrvorgänge: Nach längeren Ofenabschaltungen ist der Ofenkörper sehr anfällig für Ausdehnung und Rissbildung. Häufige Start-Stopp-Vorgänge machen die Schäden durch thermische Zyklen deutlich, die sich oft als Rissbildung der Ofenmantelstahlplatten aufgrund von Temperaturschwankungen manifestieren und eine rechtzeitige Reparatur erfordern.

5.  Sauerstoffaufblasen und Öffnung der Abstichöffnung: Die Verfahren des Sauerstoffaufblasens und der mechanischen Öffnung der Abstichöffnung verursachen einen erheblichen lokalen Verschleiß an der Abstichöffnung und der umgebenden Ofenwand. Sowohl Kohlenstoffsteine als auch Magnesiasteine können unter Hochtemperaturbedingungen Oxidationsreaktionen eingehen. Die resultierende geschwächte, veränderte Struktur (eine "falsche Auskleidung") bietet keinen ausreichenden Schutz und beschleunigt die physikalische Verschlechterung des Ofens erheblich.

6.  Wasseraustritt und hoher Feuchtigkeitsgehalt der Beschickung: Wasseraustritt im Ofen oder Beschickungsmaterialien mit Feuchtigkeit führen Wasser in den Ofen ein. Während ein Teil verdunstet, kann der Rest bei hohen Temperaturen dissoziieren und Sauerstoff erzeugen, der die Ofenwand korrodiert.

7.  Korrosion bei erhöhten Temperaturen (z. B. Taman-Temperatur): In Bereichen wie der Arbeitsauskleidung von hochkohlenstoffhaltigen Ferrochromöfen werden Magnesiasteine, die mit Schlacke in Kontakt kommen, chemischer Erosion und mechanischer Beanspruchung durch heißes Metall und Schlacke ausgesetzt. Wenn die Temperaturen kritische Werte erreichen (z. B. die Taman-Temperatur), kommt es zu Veränderungen in der Zusammensetzung und Mineralogie der Steine. Selbst unterhalb des Schmelzpunkts beginnen destruktive Diffusionsprozesse.

Zusammenfassung der primären Schadensmechanismen

Basierend auf dem Obigen können die wichtigsten Schadensfaktoren in physikalische, chemische und mechanische Mechanismen unterteilt werden:

1.  Schmelzen/Erosion: Tritt auf, wenn die Betriebstemperatur des Feuerfestmaterials seine Feuerfestigkeitsgrenze oder seinen Widerstand gegen korrosive Medien überschreitet. Schmelzen und starke Erosion werden häufig in der Ofenwand in der Nähe der Lichtbogenzone und am Ofenboden unterhalb der Elektrodenspitze beobachtet. Die Analyse der Herdthermocouple-Daten zeigt typischerweise die höchsten Temperaturen am Boden direkt unterhalb der Elektrode. Ein übermäßig langes Elektrodenarbeitsende verschärft diesen Temperaturanstieg am Boden erheblich.

2.  Chemischer Angriff: Bezieht sich auf die verschiedenen chemischen Reaktionen zwischen feuerfesten Materialien und Schlacke, geschmolzenem Metall, Ofenatmosphäre, Staub und Abgasen. Dies umfasst Gas-Feststoff-, Flüssig-Feststoff-, Flüssig-Flüssig- und Gas-Flüssig-Reaktionen. Der chemische Angriff durch geschmolzenes Metall wird besonders schwerwiegend, wenn sich die Betriebstemperatur des Feuerfestmaterials seiner Einsatzgrenze nähert oder diese überschreitet.

3.  Mechanische Einwirkung/Abrieb: In der Arbeitsauskleidung sind Feuerfestmaterialien bei Temperaturen über ihrem lasttragenden Erweichungspunkt sehr anfällig für mechanischen Verschleiß und Verlust, der durch die Bewegung und den Aufprall von geschmolzenem Metall und Schlacke verursacht wird.

4.  Abplatzen und Rissbildung: Unter Bedingungen von Thermoschock oder ungleichmäßiger Wärmebelastung kann die innere thermische Spannung innerhalb des Feuerfestmaterials seine strukturelle Festigkeit überschreiten, was zu lokaler Beschädigung, Rissbildung und Abplatzen führt. Dieses Phänomen ist besonders deutlich in der Ofenstruktur nach längeren Abschaltungen und anschließenden Aufheizvorgängen und kann auch in Abstichrinnen beobachtet werden.

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