Nhôm oxit trắng nung chảy (WFA) đóng vai trò quan trọng trong các lò luyện thép (SLF) như một vật liệu chịu lửa hiệu suất cao, chủ yếu được sử dụng trong lớp lót và các bộ phận chức năng để chịu được các điều kiện vận hành khắc nghiệt. Các chức năng cốt lõi của nó xoay quanh việc bảo vệ cấu trúc lò, đảm bảo chất lượng thép và kéo dài tuổi thọ, với các vai trò cụ thể được nêu chi tiết dưới đây:
1. Lớp lót chịu nhiệt cho các khu vực quan trọng của lò nung
WFA là nguyên liệu thô quan trọng để sản xuất gạch chịu lửa/vật liệu đúc chịu lửa dùng trong lớp lót lò luyện thép, đặc biệt là ở những khu vực chịu mài mòn và ăn mòn cao:
- Lớp lót vỏ gáo múc thép : Được trộn với các vật liệu chịu lửa khác (ví dụ: bauxite, spinel) để sản xuất gạch/vật liệu đúc chịu lửa hàm lượng alumina cao, tạo thành lớp cách nhiệt và chống ăn mòn giữa vỏ thép và thép nóng chảy/xỉ.
- Vùng đường xỉ : Đường xỉ chịu sự ăn mòn hóa học nghiêm trọng do xỉ nóng chảy (giàu CaO, SiO₂) và sự bào mòn cơ học. Hàm lượng Al₂O₃ cao (≥98%) và cấu trúc đặc chắc của WFA chống lại sự xâm nhập và hòa tan của xỉ, làm giảm sự mài mòn lớp lót.
- Vùng đáy và vòi phun : Được sử dụng trong các bộ phận chịu nhiệt như đáy gáo múc và vòi phun ngập (SEN), tận dụng độ bền cơ học cao để chịu được tác động của thép nóng chảy và ngăn ngừa hư hỏng cấu trúc.
2. Các thành phần chịu nhiệt chức năng
WFA được xử lý thành các bộ phận chức năng chuyên dụng tham gia trực tiếp vào quá trình vận hành lò nung:
- Ống rót thép (Nút bịt lỗ xốp cho ống rót) : WFA được sử dụng làm cốt liệu chính cho các nút bịt lỗ xốp, dùng để bơm khí argon vào ống rót nhằm khuấy đều thép nóng chảy. Độ ổn định ở nhiệt độ cao và khả năng chống ăn mòn của nó ngăn ngừa tắc nghẽn hoặc hư hỏng nút bịt do thép nóng chảy/xỉ, đảm bảo khuấy đều.
- Vật liệu đúc chịu lửa dùng để sửa chữa : Vật liệu đúc gốc WFA (hàm lượng xi măng thấp hoặc cực thấp) được sử dụng để sửa chữa tại chỗ các lớp lót bị mòn. Chúng có độ lưu động tốt và đặc tính đông cứng nhanh, cho phép bảo trì nhanh chóng để kéo dài chu kỳ sử dụng của nồi nấu chảy.
3. Nâng cao chất lượng thép và sự ổn định vận hành của lò luyện thép
- Giảm thiểu ô nhiễm tạp chất : WFA có hàm lượng tạp chất cực thấp (Fe₂O₃, SiO₂ ≤1,5%), do đó không đưa các nguyên tố có hại (ví dụ: Fe, Si) vào thép nóng chảy trong quá trình sử dụng, đảm bảo độ tinh khiết của các loại thép đặc biệt (ví dụ: thép hợp kim, thép không gỉ).
- Khả năng chống sốc nhiệt và biến dạng cấu trúc : Lò luyện thép thường xuyên trải qua các chu kỳ nhiệt độ khác nhau (từ nhiệt độ phòng đến hơn 1600°C). Khả năng chống sốc nhiệt vừa phải và hệ số giãn nở nhiệt thấp của WFA giúp ngăn ngừa nứt hoặc bong tróc lớp lót, duy trì tính toàn vẹn cấu trúc và tránh nguy cơ rò rỉ thép nóng chảy.
- Kéo dài tuổi thọ : So với các vật liệu chịu lửa thông thường (ví dụ: corundum nâu), khả năng chống ăn mòn và mài mòn vượt trội của WFA giúp kéo dài tuổi thọ của lớp lót và các bộ phận của nồi nấu kim loại nóng chảy từ 20–50%, giảm thời gian ngừng hoạt động để thay thế lớp lót và giảm chi phí sản xuất.
4. Tối ưu hóa hiệu suất vật liệu chịu lửa thông qua các công thức vật liệu composite
Trong các ứng dụng thực tế, WFA thường được kết hợp với các vật liệu khác để cân bằng hiệu năng:
- Được trộn với spinel (MgAl₂O₄) để cải thiện khả năng chống sốc nhiệt, thích hợp cho các khu vực chứa nồi nấu kim loại có sự thay đổi nhiệt độ thường xuyên.
- Được pha trộn với các vật liệu chứa cacbon (ví dụ: than chì) để tăng cường khả năng chống xỉ, nhắm mục tiêu vào các khu vực đường xỉ có độ ăn mòn cao.
- Được sử dụng như chất phụ gia dạng bột mịn trong vật liệu đúc chịu lửa để tăng mật độ và giảm độ xốp, cải thiện khả năng chống ăn mòn tổng thể của vật liệu.
