المادة المعدنية الرئيسية لصناعة الصلب المحول هي الحديد المنصهر. استهلاك الحديد المنصهر لمحول 100 طن هو 970 ~ 1000 كجم / طن من الفولاذ، وهو ما يمثل حوالي 90٪ من إجمالي التحميل. تشتمل خردة الفولاذ بشكل أساسي على الحديد الخام، ورؤوس قطع حديد التسليح، ورؤوس وذيول قطع قضبان الصب المستمر.
الأسباب الرئيسية لتآكل بطانة المحول هي:
(1) تأثير الحديد المنصهر وخردة الفولاذ على البطانة؛
(2) التآكل الميكانيكي للفولاذ المنصهر والخبث وغاز الفرن على البطانة أثناء عملية الصهر؛
(3) التآكل الكيميائي للخبث وغاز الفرن على البطانة؛
(4) تلف البطانة بسبب التبريد والتدفئة السريعين؛
(5) تآكل البطانة بنفث الأكسجين. تبلغ سعة المحول 100t 92-95t، ومعدل تدفق الأكسجين المنفوخ من الأعلى هو 18000~19500m3/h، وبعد اكتمال الفرن الأول لنفخ الفولاذ وتفريغ الفولاذ المنصهر ، يتم تقييم عمق التنظيف لبطانة المحول. المحور الأفقي هو ارتفاع خط مركز المحول المحسوب من أدنى نقطة في الجزء السفلي من المحول كـ 0.
في ظل مواضع مختلفة للمدفع، لا يختلف عمق تنظيف قاع الفرن بنفث الأكسجين كثيرًا. يعد تجفيف البطانة في البركة المنصهرة هو الأكثر خطورة. ومع زيادة موضع البندقية، يزداد عمق تنظيف البطانة في البركة المنصهرة. بالنسبة لجدار الفرن فوق البركة المنصهرة، تضعف درجة التنظيف تدريجيًا مع زيادة ارتفاع موضع البندقية.
يؤثر أداء ذوبان الخبث على عملية الصهر وحماية رش الخبث، ومن ثم يؤثر على عمر البطانة.
1. تأثير V وTi في الحديد المنصهر
يتم تحديد شكل وجود الفاناديوم في خبث الفولاذ المحتوي على الفاناديوم عن طريق الحساب الديناميكي الحراري مثل V2O5، وشكل وجود التيتانيوم هو TiO2. إن تأثير V2O5 على تقليل درجة حرارة انصهار خبث الفولاذ أكبر من تأثير FeO. عندما يكون محتوى V2O5 منخفضًا، يكون تأثير V2O5 على درجة حرارة انصهار خبث CaO-SiO2 مهمًا جدًا، خاصة عندما يكون CaO/SiO2 أكبر من أو يساوي 1.5، يكون معدل التخفيض هو الأكبر. لذلك، فإن وجود V2O5 في الخبث سيكون له تأثير سلبي على بطانة طوب كربون المغنيسيا. إن سعة الرغوة لنظام الخبث الأساسي لصناعة الصلب الذي يحتوي على TiO2 هي الأكبر عندما تكون قاعدية الخبث 2.1 وTiO2 هي 4%~6%. تكون الرغوة خطيرة ويكون التفاعل في الفرن شديدًا، مما يعزز تآكل المعدن والخبث الموجود على بطانة المحول.
2. تأثير مكونات الخبث على درجة حرارة انصهار الخبث
TFe في الخبث: أساس الخبث النهائي للمحول هو 3.5~4.0, 6%~10% MgO. تظهر القياسات التجريبية أن TFe في الخبث له تأثير كبير على درجة حرارة انصهار الخبث، كما هو مبين في الشكل 2 (أ). عندما يزيد محتوى TFe في الخبث، تنخفض نقطة انصهار الخبث. وفقا للصيغة التجريبية: درجة حرارة الانصهار=0.7498×MgO%+4.5017×R-10.5335×TFe+1582، حيث R هي أساس الخبث. عندما يصل محتوى TFe إلى أكثر من 20%، تتراوح درجة حرارة الانصهار من 1320 إلى 1395 درجة. (2) TiO2: لكل زيادة بنسبة 1% في محتوى TiO2، تنخفض درجة حرارة نصف الكرة للخبث النهائي بنحو 5 درجات. عندما يكون محتوى TiO2 3.5%، تنخفض درجة حرارة نصف الكرة بمقدار 17.5 درجة. (3) Al2O3: في غياب Fe2O3، لن يقلل Al2O3 في الخبث من درجة حرارة السائل للخبث. محتوى Al2O3 في الخبث هو 1.25%، وهو ما له تأثير ضئيل على درجة حرارة انصهار الخبث. (4) MnO: MnO له تأثير أقل على درجة حرارة انصهار الخبث من MgO. يمكن أن يزيد قليلاً من درجة حرارة انصهار الخبث عند قاعدية تبلغ 1.5، وهو ليس فقط غير ضار ولكنه مفيد أيضًا لبطانة الفرن. (5) MgO: كما هو مبين في الشكل 2 (ب)، فإن زيادة محتوى MgO يمكن أن يؤدي إلى زيادة كبيرة في درجة حرارة نصف الكرة الأرضية للخبث.
3. العوامل المؤثرة على معدل ذوبان الخبث
(1) خبث TFe منخفض. عندما يكون الخبث النهائي للمحول (FeO) 10%~15%، عندما يزيد (TiO2) من 0.85% إلى 2% و4% و6%، فإن مؤشر معدل الانصهار لل يزداد الخبث من 1.1 إلى 5.1 و8.1 و8.9 على التوالي، وعندما يزيد Al2O3 من 1.8% إلى 4% و6% يرتفع مؤشر معدل الذوبان. من 1.1 إلى 5.1 و4.1 على التوالي، أي في خبث TFe المنخفض، يزيد TiO2 وAl2O3 من معدل ذوبان الخبث. (2) خبث TFe العالي. عندما يكون الخبث النهائي للمحول (FeO) 20%-25%، عندما يزيد (TiC)2) من 0.85% إلى 2% و4% و6%، يتغير مؤشر معدل ذوبان الخبث من 8 إلى 8.1 و8.7 على التوالي، دون أي تغيير يذكر. وعندما يزيد Al2O3 من 1.8% إلى 4% و6%، يرتفع مؤشر معدل الذوبان من 8 إلى 9 و9.5، مع زيادة طفيفة. وهذا يعني أنه في خبث TFe العالي، لا يؤثر TiO2 وAl2O3 على معدل معالجة الخبث، لأنه في ظل ظروف TFe العالية، تكون لزوجة الخبث منخفضة، وبالتالي فإن تأثير TiO2 وAl2O3 صغير جدًا.
من خلال مناقشة أداء ذوبان الخبث، نستنتج أن:
(1) إن تقليل محتوى TFe في الخبث لا يؤدي فقط إلى زيادة درجة حرارة ذوبان الخبث، بل يقلل أيضًا من التأثير الضار لـ MnO على الخبث الناجم عن ارتفاع Fe2O3، ويحسن تأثير رش الخبث، ويحقق الغرض من عمر الفرن الطويل؛
(2) التحكم في رش الرغوة المبكر لضمان تأثير إزالة الفسفور وحجم الخبث، وتقليل تآكل البطانة الناجم عن الرش؛
(3) بالنسبة للخبث عالي TFe ذو المحتوى العالي من Al2O3، فإن ضمان محتوى معين من MgO ومحتوى SiO2 يمكن أن يقلل من تأثير Al2O3 على درجة حرارة نقطة انصهار الخبث؛
(4) تقليل محتوى FeO - (FeO) في خبث المحول سوف يحسن تأثير حماية فرن رش الخبث؛
(5) العوامل الرئيسية التي تتسبب في أن يصبح الخبث أرق أثناء عملية صهر معدن الفاناديوم والتيتانيوم الساخن هي V2O5 وTiO2 وAl2O3. يشكل V2O5 مركبات ذات نقطة انصهار منخفضة مع CaO أو MgO لإذابة سطح البطانة، ويشكل TiO2 مركبات ذات نقطة انصهار منخفضة مع FeO وMnO لاختراق البطانة وتقشيرها. يشكل MnO محلولًا صلبًا ذو نقطة انصهار عالية مع CaO أو MgO، وهو مفيد لحماية بطانة الفرن. في حالة انخفاض محتوى Fe2O3، تكون بطانة الفرن Al2O3 غير ضارة.
