November 23, 2025
Elektrolichtbogenofen: Eigenschaften von Feuerfestmaterialien für Schlüsselkomponenten
1. Ofendecken-Feuerfestmaterialien
Die ElektrolichtbogenofenDecke wird typischerweise aus hochtonerdehaltigen Steinen (Al₂O₃-Gehalt 75–85 %) hergestellt. Im Vergleich zu Siliziumdioxidsteinen bieten hochtonerdehaltige Steine eine höhere Feuerfestigkeit, eine bessere Thermoschockbeständigkeit und eine höhere Druckfestigkeit. Aufgrund der reichlich vorhandenen inländischen Bauxitvorkommen sind hochtonerdehaltige Steine zum dominierenden Deckenmaterial geworden und bieten eine Lebensdauer, die etwa 2–3-mal länger ist als bei Siliziumdioxidstein-Decken.
Mit dem Aufkommen von Großöfen mit extrem hoher Leistung hat die Haltbarkeit von hochtonerdehaltigen Steinen abgenommen, was zu einer verstärkten Verwendung von basischen Feuerfestmaterialien wie gebrannten oder ungebrannten Magnesiasteinen und Magnesia-Chrom-Steinen geführt hat. Vorgefertigte kommerzielle Feuerfestformen werden ebenfalls verwendet und bieten Vorteile gegenüber herkömmlichem Mauerwerk, darunter eine einfachere Installation, eine bessere strukturelle Integrität, eine verbesserte Beständigkeit gegen Lichtbogenstrahlung und eine verbesserte Leistung bei thermischen Zyklen.
2. Ofenwand-Feuerfestmaterialien
Die Ofenwand ist in allgemeine Bereiche, die Schlackenzone und „Hot Spots“ in der Nähe des Lichtbogens unterteilt. Allgemeine Wände werden üblicherweise mit Magnesia-, Dolomit- oder Periklassteinen gebaut; einige Konstruktionen verwenden ungebrannte alkalische Steine oder asphaltgebundene Magnesia-Dolomit-Stampfmassen. Für Öfen mit extrem hoher Leistung oder Spezialstahl werden Magnesia-Chrom- oder hochreine Magnesiasteine bevorzugt.
Die Schlackenzone und die Hot-Spot-Zonen sind die anfälligsten Bereiche. Frühe Konstruktionen verwendeten Magnesia-Chrom-Steine und erreichten 100–250 Schmelzen. Heute werden Magnesia-Kohlenstoff-Steine aufgrund ihrer hervorragenden Hochtemperaturstabilität und Schlackenbeständigkeit weit verbreitet eingesetzt, wodurch die Lebensdauer auf über 300 Schmelzen verlängert wird.
Um den Verschleiß auszugleichen und die Lebensdauer der Auskleidung zu verlängern, werden häufig wassergekühlte Paneele oder Mäntel installiert. Eine auf die Innenfläche aufgesprühte Feuerfestbeschichtung trägt dazu bei, eine schützende Schlackenschicht zu bilden, wodurch der spezifische Feuerfestverbrauch reduziert wird – allerdings auf Kosten eines höheren Energieverbrauchs.
3. Ofenboden-Feuerfestmaterialien
Der Ofenboden und die Böschungen bilden den Herd, der die Charge und das geschmolzene Metall aufnimmt. Die Bodenauskleidung muss dem chemischen Angriff durch Schlacke und Eisenoxid widerstehen, ein Lösen oder „Aufschwimmen“ während der Reduktionsperioden verhindern und der Stahlpenetration standhalten.
Daher sollte das Mauerwerk oder die monolithische Auskleidung in diesem Bereich gleichmäßige Eigenschaften, eine dichte Konstruktion, Hochtemperaturfestigkeit, Korrosions-/Erosionsbeständigkeit, Thermoschockstabilität und Volumenstabilität aufweisen. Für Stampfauskleidungen wird hochwertiges Magnesia oder geschmolzenes Magnesia verwendet, wobei der Schichtdicke, der Dichte und der Fugenintegrität besondere Aufmerksamkeit gewidmet wird.
Die Arbeitsauskleidung ist typischerweise teergebundener Magnesiastein, während die permanente Auskleidung darunter oft aus Magnesiastein besteht. Der Schlackenzonenbereich an den oberen Böschungen, der starker Schlackenerosion ausgesetzt ist, verwendet Steine, die denen in den Wand-Hot-Spots ähneln, wie z. B. Magnesia-Chrom- oder vorzugsweise Magnesia-Kohlenstoff-Steine.
4. Abstichloch-Feuerfestmaterialien
Moderne exzentrische Bodentap-Systeme (EBT) ersetzen den Abstichauslauf durch ein festes Abstichloch an einer versetzten Bodenposition. Diese Konstruktion eliminiert Kippmechanismen, erweitert die Abdeckung der wassergekühlten Paneele, reduziert den Verschleiß der Auskleidung, ermöglicht niedrigere Abstichtemperaturen, verkürzt die Abstichzeit und senkt die Betriebskosten.
EBT-Feuerfestmaterialien umfassen:
- Abstichlochsteine: pechimprägnierte, gebrannte Magnesiasteine
- Rohrsteine: harzgebundene Magnesia-Kohlenstoff-Steine mit ~15 % Kohlenstoff
- Endblöcke: harzgebundene Magnesia-Kohlenstoff-Steine mit 10–15 % Kohlenstoff oder Al₂O₃-C-SiC-Steine
Für ein reibungsloses Abstechen wird häufig olivinbasierter grober Sand als Drainagemittel verwendet.
Durch die Auswahl und Anwendung geeigneter Feuerfestmaterialien für jede Zone können Ofenbetreiber die Lebensdauer der Auskleidung, die Wartungszyklen und die Gesamteffizienz des Prozesses optimieren.
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