January 21, 2026
Die wissenschaftliche Auswahl von feuerfesten Steine für Schmelzöfen ist eine entscheidende Grundlage, um den sicheren und stabilen Betrieb von Nichteisenmetall-Schmelzanlagen zu gewährleisten. Ein Schmelzofen ist eine großtechnische Nichteisenmetall-Schmelzanlage, die hauptsächlich aus drei Teilen besteht: dem Reaktionsturm, dem Absetzbecken und dem aufsteigenden Rauchgaszug. Aufgrund erheblicher Unterschiede in den Temperaturniveaus, den Medieneigenschaften und den Bedingungen der Luftstromerosion in jedem Teil muss die Auswahl der feuerfesten Materialien und der strukturellen Konfiguration speziell an die jeweiligen Arbeitsbedingungen angepasst werden.
Allgemeine strukturelle Merkmale und Prinzipien der Auswahl feuerfester Materialien für Schmelzöfen
Verschiedene Funktionsbereiche des Schmelzofens erfüllen unterschiedliche Prozessfunktionen und haben daher deutlich unterschiedliche Anforderungen an die Leistung der feuerfesten Materialien. Der Reaktionsturm ist hauptsächlich für Hochtemperatur-Schnellreaktionen zuständig, das Absetzbecken ist für die Schmelzspeicherung und -trennung zuständig, und der aufsteigende Rauchgaszug ist für den Hochtemperatur-Rauchgastransport zuständig. Daher sollte die Auswahl der feuerfesten Steine umfassend Hochtemperaturbeständigkeit, Schlackenerosionsbeständigkeit, Luftstromerosionsbeständigkeit sowie Wartungs- und Austauschbedingungen berücksichtigen, anstatt einfach nur hochwertige Materialien zu verwenden.
Reaktionsturm: Konfiguration der feuerfesten Steine unter Hochtemperatur- und stark erosiven Bedingungen
Der Reaktionsturm ist der kritischste Teil des Schmelzofens, mit der höchsten Temperatur und den konzentriertesten Materialreaktionen. Die maximale Temperatur im Inneren des Ofens kann 1400-1500 °C erreichen. Hochtemperatur-Ofenmaterialien und Luftstrom durchströmen den Turmkörper innerhalb von Sekunden schnell, begleitet von etwas geschmolzenem Material, das entlang der Innenwand fließt, was zu starker Erosion und chemischer Korrosion der feuerfesten Steine führt. Da der Reaktionsturm über dem Absetzbecken aufgehängt ist und schwer auszutauschen ist, werden für seine Hauptauskleidung in der Regel elektrofusionierte Magnesia-Chrom-Steine oder elektrogegossene Magnesia-Chrom-Steine verwendet, um die umfassenden Anforderungen an Hochtemperaturbeständigkeit, Erosionsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu erfüllen.
Die Arbeitsbedingungen der oberen Auskleidung des Reaktionsturms sind relativ mild. Dieser Bereich ist hauptsächlich Strahlungswärme ausgesetzt, die Temperatur ist niedriger, und er kommt nicht direkt mit den Ofenmaterialien in Kontakt. Es können semi-rekombinierte Magnesia-Chrom-Steine oder hochwertige direkt gebundene Magnesia-Chrom-Steine verwendet werden. Unter Bedingungen des hochreinen sauerstoffangereicherten Schmelzens und verbesserter Kühlung kann die Abhängigkeit von hochwertigen Magnesia-Chrom-Steinen weiter reduziert werden.
Absetzbecken: Differenzierte Anwendung feuerfester Materialien in mehreren Bereichen
Das Absetzbecken ist der komplexeste Bereich in Bezug auf die Konfiguration der feuerfesten Materialien im Schmelzofen. Der obere Bereich des Absetzbeckens ist hauptsächlich Hochtemperatur-Gasen über 1350 °C ausgesetzt. Da es nicht direkt mit dem geschmolzenen Material in Kontakt kommt, ist der Grad der Erosion und Korrosion relativ gering. In der Regel werden semi-re-bonded Magnesia-Chrom-Steine oder hochwertige direkt gebundene Magnesia-Chrom-Steine verwendet, zusammen mit einer wassergekühlten Balkenstruktur, um die Ofendeckentemperatur zu senken und ihre Lebensdauer zu verlängern.
Die Schlackenlinie des Absetzbeckens und der Bereich unterhalb des Reaktionsturms sind die am stärksten erodierten Bereiche. Die Schmelzofenschlacke ist alkalisch, reich an FeO und SiO₂ und hat stark korrosive Eigenschaften gegenüber feuerfesten Steinen. Sie wird auch durch die Erosion des geschmolzenen Materials und häufige Schlackenabstichvorgänge beeinflusst. In diesem Bereich werden in der Regel hochwertige semi-re-bonded Magnesia-Chrom-Steine mit ausgezeichneter Schlackenbeständigkeit und Erosionsbeständigkeit verwendet. Elektrofusionierte re-bonded Magnesia-Chrom-Steine sind für den Bereich der Schlackenlinie besser geeignet.
Der Ofenboden und der Bereich unterhalb der Schlackenlinie bilden die tragende Grundlage der Ofenauskleidungsstruktur. Obwohl der Grad der Erosion relativ gering ist, steht mindestens eine Seite in langfristigem Kontakt mit Hochtemperaturflüssigkeit, was eine hohe Druckfestigkeit, geringe scheinbare Porosität und eine hohe Last-Erweichungstemperatur erfordert. In der praktischen Anwendung werden häufig hochdruckfeste semi-re-bonded Magnesia-Chrom-Steine oder elektrofusionierte re-bonded Magnesia-Chrom-Steine verwendet. Die unteren und mittleren Schichten des Ofenbodens werden mit feuerfesten Tonsteinen und Hochtemperatur-Isoliersteinen kombiniert, um sowohl die Tragfähigkeit als auch die Isolationsanforderungen zu erfüllen.
Auswahl feuerfester Materialien für Verbindungsteile und aufsteigenden Rauchgaszug
Die Verbindungsteile des Reaktionsturms, des Absetzbeckens und des aufsteigenden Rauchgaszugs sind der konzentriertesten Luftstromerosion ausgesetzt. In diesem Bereich wird in der Regel ein Kühlkupferrohr als Rahmen verwendet, wobei amorphes feuerfestes Gießmaterial eingefüllt wird. Das Material muss eine gute Korrosionsbeständigkeit und Erosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen sowie eine gute Fließfähigkeit während der Konstruktion und eine ausreichende Aushärtezeit aufweisen.
Der aufsteigende Rauchgaszug ist der Kanal für die Sammlung und den Ausstoß von Schmelzofen-Rauchgas. Die normale Betriebstemperatur liegt im Allgemeinen bei 1250–1300 °C, und die Rauchgasgeschwindigkeit variiert in verschiedenen Bereichen zwischen 5,0 und 9,0 m/s. Die feuerfesten Steine in diesem Bereich sind der Luftstromerosion ausgesetzt und neigen auch zur Staubansammlung. In der Regel werden semi-re-bonded Magnesia-Chrom-Steine oder direkt gebundene Magnesia-Chrom-Steine verwendet. Der Bereich in der Nähe des Absetzbeckens und oberhalb des Schlackenablaufanschlusses weist höhere Temperaturen und erhebliche Luftstromänderungen auf, wodurch semi-re-bonded Magnesia-Chrom-Steine besser geeignet sind. Einige Projekte verwenden wassergekühlte Kupferplattenstrukturen, um die Wartungshäufigkeit zu reduzieren.Schlussfolgerung
Die Auswahl der feuerfesten Steine für Schmelzöfen sollte sich nach dem Prinzip der Eignung für die Betriebsbedingungen richten. Die praktische Erfahrung zeigt, dass die rationelle Verteilung der feuerfesten Materialien in verschiedenen Teilen des Ofens ein Gleichgewicht zwischen Leistung und Wirtschaftlichkeit erreichen sollte, während die Anforderungen an Hochtemperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und strukturelle Sicherheit erfüllt werden. Es ist nicht einfach nur die Verwendung der hochwertigsten verfügbaren Materialien.
