Электродуговая печь и растрескивание огнеупоров: сравнение термостойкости высокоглиноземистых кирпичей

Почему частые включения-выключения дуговой печи разрушают огнеупоры? Как выбрать правильный высокоглинозёмистый кирпич

В промышленных печах, особенно в сталеплавильных агрегатах с периодическим режимом работы, часто возникает проблема — огнеупоры трескаются и теряют свою целостность после нескольких циклов нагрева-охлаждения. Это не просто технический недостаток: это прямой риск снижения производительности, увеличения затрат на ремонт и даже аварийной остановки оборудования.

Что такое термическая устойчивость (термоудар)?

Термическая устойчивость — это способность материала противостоять внутренним напряжениям, вызванным резкими перепадами температуры. При быстром нагреве или охлаждении внешние слои расширяются или сжимаются быстрее, чем внутренние. В результате возникает микротрещиноватость, которая со временем приводит к полному разрушению. По данным исследований, при более чем 300 циклах нагрева-охлаждения от 20°C до 1400°C, обычные глиняные кирпичи теряют до 40% своей прочности.

Как работает высокоглинозёмистый кирпич?

Современные высокоглинозёмистые огнеупоры не просто содержат Al₂O₃ — они спроектированы на уровне микроструктуры. Стабильная фаза муллита (3Al₂O₃·2SiO₂) и частицы корунда (Al₂O₃), объединённые стекловидной фазой, обеспечивают низкий коэффициент теплового расширения и высокую твёрдость. Такие материалы выдерживают до 500 циклов без значительного снижения механических свойств — в отличие от глины, которая теряет функциональность уже после 150 циклов.

Именно поэтому компании в Европе, Азии и Северной Америке всё чаще выбирают именно высокоглинозёмистые кирпичи для дуговых печей, где частота запусков может достигать 4–6 раз в день. Например, один из крупнейших сталелитейных заводов в Польше заменил старые глиняные блоки на продукцию с Al₂O₃ ≥ 48%, и за год снизил количество отказов печи на 67%. Экономия составила около €120 000 в год только на ремонте и простое оборудования.

Если ваша печь работает в режиме «частых пусков», важно обращать внимание не только на химический состав, но и на физические параметры: коэффициент теплопроводности должен быть ниже 1.2 Вт/(м·К), чтобы минимизировать градиенты температуры внутри стенки. Также стоит учитывать длительную рабочую температуру — оптимальный выбор: кирпич, рассчитанный на 1650°C и выше.