AOD-печь (аргонно-кислородное обезуглероживание) является ключевым оборудованием для выплавки нержавеющей стали. Ее внутренняя среда характеризуется экстремально высокими температурами, сильнощелочными шлаками, интенсивным газовым перемешиванием и частыми температурными колебаниями. В таких условиях долговечность футеровки напрямую определяет срок службы оборудования и эффективность производства. Магнезитовый огнеупорный кирпич, благодаря выдающейся устойчивости к щелочной коррозии и высокой термостабильности, стал основным материалом для футеровки AOD-печей. В данной статье системно рассматриваются стратегии комплексного применения магнезитовых кирпичей в AOD-печах, включая выбор материалов, кладку и эксплуатационное обслуживание.

Основания для выбора материалов: соответствие характеристик и оптимизация структуры
Различные зоны AOD-печи подвергаются разным механизмам эрозии, поэтому выбор магнезитовых кирпичей требует учёта как их свойств, так и структурной совместимости. В шлаковой зоне применяются высокочистые магнезито-хромитовые кирпичи (система MgO-Cr₂O₃), которые благодаря образованию шпинельной фазы (MgCr₂O₄) обладают превосходной устойчивостью к проникновению шлака. Содержание Cr₂O₃ обычно контролируется в диапазоне 8–15%, что способствует формированию плотного слоя тугоплавких минералов, эффективно замедляющего эрозию огнеупоров. В зоне расплава используются магнезито-углеродистые кирпичи (система MgO-C), где графит, благодаря своей теплопроводности и низкому коэффициенту расширения, смягчает термические напряжения. Содержание углерода поддерживается на уровне 8–12%, что повышает термостойкость без чрезмерного окисления. В зоне фурм, подверженной высокоскоростному газовому потоку, применяются плотные магнезитовые кирпичи с объёмной плотностью ≥3.0 г/см³, что снижает структурное ослабление из-за пористости. С экономической точки зрения, стратегия послойного выбора материалов (использование дорогих магнезито-хромитовых кирпичей в шлаковой зоне с ресурсом 80–120 плавок и обычных магнезитовых кирпичей в других зонах с ресурсом 50–80 плавок) обеспечивает баланс между стоимостью и долговечностью.

Технология кладки: точность монтажа для структурной стабильности
Предварительная подготовка перед кладкой — критический этап для обеспечения качества футеровки. Магнезитовые кирпичи необходимо сушить при 200–300°C в течение 24 часов для удаления свободной и части кристаллизационной воды, предотвращая взрывное парообразование при высоких температурах. Одновременно проводится строгий отбор кирпичей: экземпляры с трещинами шириной >0.1 мм или отклонениями размеров >±1 мм бракуются (допустимый брак <2%). Обработка корпуса печи также важна: приварка анкеров из стали 1Cr18Ni9Ti и нанесение 10–20 мм слоя огнеупорного волокна компенсируют термические расширения.

В процессе кладки широко применяется метод «ёлочной» перевязки швов, при котором кирпичи располагаются со смещением, распределяя локальные напряжения по всей конструкции. Ширина швов строго контролируется (<1 мм) и заполняется магнезитовым раствором с размером частиц ≤0.088 мм для обеспечения плотности. Для предотвращения концентрации термических напряжений через каждые 3–5 рядов оставляют компенсационные зазоры 2–3 мм, заполненные сжимаемой керамической бумагой. В критических зонах (шлаковая линия, фурмы) используется ступенчатое утолщение (на 10–15%) и сборные блоки, что снижает риск эрозии.

Эксплуатация и обслуживание: оптимизация процессов и активная защита
На этапе работы AOD-печи контроль технологических параметров напрямую влияет на срок службы кирпичей. Температура выпуска стали должна быть ограничена 1750°C, так как превышение усиливает улетучивание MgO (MgO→Mg↑+O₂↑), вызывающее поверхностное разрушение. При продувке соотношение расходов Ar/O₂ обычно поддерживается в пределах 1:1–1:3, а скорость газового потока — ≤120 м/с для минимизации механического износа. Оптимизация шлакового режима, включая добавление легкокаленого доломита (MgO·CaO) на начальном этапе, повышает содержание MgO в конечном шлаке до 8–10%, формируя высоковязкий защитный слой.

Технология шлакового напыления (slag splashing) — эффективный метод продления ресурса. После каждой плавки в печь вдувается MgO-содержащий шлак, образующий тугоплавкие фазы (например, 2MgO·SiO₂), которые заполняют микротрещины и создают регенерирующий защитный слой. На практике это позволило одному из заводов увеличить ресурс печи с 70 до 110 плавок при росте производительности на 30%.

Регулярный мониторинг и ремонт обязательны. Тепловизионные камеры используются для контроля температурного градиента футеровки, а локальные перегревы (ΔT ≥100°C) немедленно маркируются для ремонта. При остановках зоны с эрозией >50 мм восстанавливаются магнезитовыми торкрет-массами (содержание Al₂O₃ ≤5%). Важно отметить, что при низкой основности шлака (CaO/SiO₂ <1.2) реакция MgO с SiO₂ образует низкоплавкий форстерит (температура плавления 1890°C), что требует корректировки состава шихты.

Применение магнезитовых кирпичей в AOD-печах — это системная задача, требующая оптимизации на всех этапах: от выбора материалов и проектирования до контроля процессов и обслуживания. Научно обоснованное сочетание свойств огнеупоров с эксплуатационными условиями, прецизионный монтаж и интеллектуальное управление позволяют магнезитовым материалам сохранять ключевую роль в высокотемпературной металлургии.

Завод огнеупорных материалов «Rongsheng», как профессиональный производитель в области огнеупоров, стремится предоставлять клиентам высококачественную продукцию, включая муллитокерамические изделия. Благодаря передовым технологиям, строгому контролю качества и богатому отраслевому опыту, «Rongsheng» стал надёжным партнёром для многих промышленных предприятий. Выбирая «Жуншэн», вы выбираете превосходное качество и гарантированное обслуживание, обеспечивая стабильность вашего производства.