Няма абсолютно "най-добър" материал за огнеупорни отливки на капака на пещта; само формулата, която най-добре съответства на температурата, корозивната среда и структурната форма. Въпреки че капаците на пещите на пещите с калциев карбид и електродъговите пещи може да изглеждат сходни, техните работни условия се различават значително и подходът за избор на материал трябва да бъде стъпаловиден и прогресивен.
I. Капак на пещта от калциев карбид: система с ниско-цимент-микро прах
Въпреки че температурата на топене на пещите с калциев карбид е висока, ерозията на разтопения метал е относително лека и честотата на въздействието на термичния шок е по-ниска от тази на електродъговите пещи. Тази среда е най-подходяща за композитен процес с „ниско-цимент + микро-прах“:
1. Съдържанието на цимент е намалено до под 3%, включването на CaO е сведено до минимум, съдържанието на течна фаза е ниско при високи температури, кривата на якост на средна-до-висока температура на отливката е стабилна и по-късното свиване е минимално;
2. Активният микро-прах запълва капилярните пори, намалявайки добавянето на вода с 15%–20%, което води до плътно огнеупорно тяло без разпрашаване на повърхността след изпичане;
3. Интегралното отливане създава безшевна обвивка за капака на пещта, предотвратявайки проникването на алкални газове през пролуките, удължавайки експлоатационния живот с приблизително 15% в сравнение с традиционните тухлени капаци.
С тази система не са необходими допълнителни стоманени влакна, за да се изпълнят изискванията за обслужване, а разходите за материали и строителните рискове са контролируеми.
II. Покритие на електродъгова пещ: Ниско-циментова система със стоманени влакна
В допълнение към издържането на температури над 1600 градуса, капакът на електродъговата пещ също изпитва често образуване на дъга от дупки на електродите, бързо нагряване и охлаждане и пръскане на разтопени капки, което прави условията на работа изключително тежки. Тухлите с високо-алуминиев оксид, поради техните концентрирани съединения и недостатъчна устойчивост на термичен удар, са склонни към пръстеновидно разцепване- около дупките на електродите, което води до локализирано срутване на капака на пещта. Използване на композитогнеупорен леярна „ниско-цимент + топло{2}}устойчиви стоманени влакна“ може конкретно да реши следните проблеми:
1. Три{1}}разпределението на стоманените влакна възпрепятства разпространението на микропукнатини, увеличавайки якостта на огъване с над 30% и поддържайки над 60% остатъчна якост след 30 цикъла на термичен шок;
2. Влакнестото свързване намалява моментното напрежение на свиване по време на сушене в пещта и топене, без видими проходни-пукнатини по ръбовете на отвора на електрода;
3. Окислението на влакната по време на етапите на средна- и висока-температура оставя микропорести канали, които освобождават вътрешно налягане на парите, предотвратявайки спукване;
4. Интегралното отливане елиминира слабостите в тухлените фуги, блокирайки пътищата за евакуация при пожар и удължавайки цикъла на поддръжка на капака на пещта от 3-4 месеца до над 6 месеца.
Количеството добавени стоманени влакна обикновено се контролира между 1,5% и 2,5%. Твърде много влакна могат лесно да причинят агломерация, докато твърде малко ще доведе до недостатъчна твърдост. Дължината на влакното от 20–25 mm и диаметър от 0,3–0,5 mm осигурява оптимално съвпадение с течливостта на огнеупорната отливка.
III. Логика за избор на материал: първо работни условия, второ материал
Изборът наматериали за покриване на пещтатрябва да следва три{0}}етапен подход: температура, корозия и структура.
1. Температурното ниво определя чистотата на матрицата и системата за свързване. По-голяма или равна на 1600 градуса изисква материали с ниско-цимент или дори свръх-ниско-циментови материали.
2. Честотата на топлинния шок и големината на температурните разлики определят дали е необходимо закаляване на стоманените влакна. Фибрите са от съществено значение в среди с бързо нагряване и охлаждане.
3. За сложни структури и гъсто опаковани отвори за електроди, интегралното отливане е за предпочитане, за да се опрости обработката и сглобяването на тухли с неправилна форма и да се намалят слабите места.
В рамките на тази рамка стоманените влакна могат да бъдат пропуснати от капаците на пещите с калциев карбид, като се използва ниско{0}}цимент-микропрахова система за постигане на икономичност и достатъчен живот. Стоманените влакна обаче трябва да бъдат въведени в капаците на електродъговите пещи, като се жертва здравината за безопасност и цялост за по-дълъг експлоатационен живот.
Стойността на огнеупорните отливки за капак на пещта не се крие в нивото на единичен индикатор, а в способността им да трансформират температурни градиенти, корозивни среди и механични напрежения в контролируеми микро-повреди в материала. Докато формулата и работните условия са точно съвпадащи, както ниско{2}}циментовите, така и системите със стоманени влакна могат значително да надминат традиционните тухлени зидани конструкции, постигайки оптимално съчетаване на „продължителността на-околната среда-на материала.
