Nano-mikroporöse Isolierung für RH-Entgaser

In der Sekundärmetallurgie ist der RH-Entgaser (Ruhrstahl-Heraeus) der Ort, an dem eine Stahlschmelze ihre endgültige chemische Zusammensetzung erhält. Flüssiger Stahl zirkuliert zwischen der Pfanne und einem feuerfest ausgekleideten Vakuumgefäß, um Wasserstoff, Stickstoff und Kohlenstoff unter Vakuum zu entfernen. Jeder Durchlauf durch dieses Gefäß kostet Wärme, und jeder Grad Temperaturabfall muss durch zusätzliche Überhitzung am Konverter oder EAF zurückgekauft werden. Eine dünne nano-mikroporöse Stützschicht hinter der Arbeitsauskleidung des Gefäßes ist eine der kostengünstigsten Möglichkeiten, diesen Verlust zu verlangsamen.

Warum der Wärmeverlust des RH-Gefäßes wichtig ist

Die RH-Behandlung ist ein temperaturempfindlicher Prozess. Je länger oder intensiver der Stahl zirkuliert, desto mehr Wärme entweicht durch die Gefäßwand, und desto weiter driftet das Bad vom Zielbereich ab. Wenn die Temperatur zu niedrig wird, reagieren die Operatoren auf Arten, die alle Geld kosten: Anheben der Abstichtemperatur, Nachlanzen, Legierungsanpassung oder Verkürzen des Vakuumzyklus, bevor die vollständige Entgasung abgeschlossen ist. Eine stabilere Temperatur ermöglicht es der Metallurgie, ihre Aufgabe zu erfüllen, ohne gegen die Uhr zu kämpfen.

Die Gefäßwand ist der Leckpunkt. Eine konventionelle Auskleidung schichtet eine dichte Arbeitsmasse über eine Stützfeuerfestauskleidung, deren Isolierwert durch ihre eigene Dicke und Masse begrenzt ist. Nano-mikroporöse Platten ändern diesen Kompromiss: Sie bieten den gleichen Wärmewiderstand wie eine viel dickere konventionelle Stützschicht, in einer Schicht von nur wenigen Millimetern Dicke.

Wie die Stützschicht aufgebaut ist

Eine typische RH-Stützkonfiguration platziert eine nano-mikroporöse Platte zwischen der Stahlhülle des Gefäßes und der monolithischen Arbeitsauskleidung. Die Platten werden an der Innenwand angebracht, dann wird die gießbare Arbeitsauskleidung darüber aufgebracht. Die Plattendicke beträgt üblicherweise 3 bis 5 mm, gewählt, um zur Gefäßgeometrie und dem Temperaturgradienten zu passen, den die Arbeitsauskleidung voraussichtlich tragen wird.

Die Hülle wird vor der Installation gereinigt und vorbereitet.
Mikroporöse Platten werden an der Innenwand befestigt, zugeschnitten und an das Gefäßprofil angepasst.
Die gießbare Arbeitsauskleidung wird über den Platten installiert und bildet die Heißseitenschicht.
Flexible Bahnen oder individuell geformte Platten decken gekrümmte und nicht standardmäßige Abschnitte ab.

Da die Nano-Mikroporösplatte mit gewöhnlichen Holzbearbeitungswerkzeugen zugeschnitten werden kann und als flexibles Blatt oder vorgeformte Formen geliefert werden kann, folgt sie der Gefäßkontur ohne Spalten, die an den Rändern Wärme entweichen lassen würden.

Was die Sicherungsschicht für den Prozess bewirkt

Reduziert den Wärmeverlust während der Stahlzirkulation, sodass das Bad die Temperatur über den gesamten Vakuumzyklus hält.
Verengt das Temperaturfenster und verbessert die Reproduzierbarkeit der Entgasungsergebnisse.
Senkt die Kaltseitentemperatur der Arbeitsauskleidung, was die Haltbarkeit des Feuerfestmaterials verlängert.
Fügt vernachlässigbare Masse und Dicke hinzu, sodass es in Gefäße mit enger Geometrie passt.

Auswahl der richtigen Plattenqualität

Die Sicherungsschicht befindet sich hinter dem arbeitenden Gießmaterial und ist daher nicht der vollen Stahltemperatur ausgesetzt. Entscheidend ist, dass die Dauergebrauchstemperatur der Platte deutlich über der Grenzflächentemperatur liegt, der sie tatsächlich ausgesetzt sein wird. Für RH-Gefäße ist Grade 1000 (Nennwert 1000 °C) die übliche Wahl für eine Sicherungsschicht hinter einer monolithischen Heißseite; Grade 1100 (1100 °C) ist verfügbar, wenn die Schicht näher an der Heißseite liegt.

Eigenschaft	Güteklasse 1000	Güteklasse 1100
Klassifikationstemperatur	1000 °C	1100 °C
Dichte	220–280 kg/m³	220–280 kg/m³
Wärmeleitfähigkeit, 200 °C	0,021 W/m·K	0,021 W/m·K
Wärmeleitfähigkeit, 600 °C	0,028 W/m·K	0,028 W/m·K
Lineare Schrumpfung (800 °C)	<2%	<2%

Eine 3-5 mm Platte ist der Ausgangspunkt für die Auslegung; die genaue Dicke wird durch eine schichtweise thermische Berechnung bestätigt, damit die Platte ihre Nenntemperatur nie überschreitet. Unsere Ingenieure führen diese Prüfung im Rahmen einer projektspezifischen Auslegung durch.

Empfohlene Produkte für diese Anwendung: Nano-mikroporöse Isolierung für Stahlpfannen, individuell geformte Platten, und Standardplatten.

Häufig gestellte Fragen

Warum eine mikroporöse Schicht anstelle von mehr Gießmasse verwenden?

Gießbarer Feuerfestbeton ist eine Struktur- und Verschleißschicht, kein effizienter Isolator. Eine nano-mikroporöse Platte ist etwa drei- bis viermal wirksamer bei der Verlangsamung des Wärmetransfers als ein herkömmlicher Stützfeuerfestbeton gleicher Dicke, sodass sie für Millimeter an Aufbau deutlich mehr Wärmewiderstand bietet.

Können die Platten den Vakuumzyklus überstehen?

Ja. Die Platten fungieren als starre, nicht-faserige Stützschicht hinter der Arbeitsauskleidung, nicht auf der Vakuumseite. Die mikroporöse Matrix ist bei den Grenzflächentemperaturen, denen sie ausgesetzt ist, dimensionsstabil, was die Schicht über wiederholte Behandlungszyklen hinweg wirksam hält.

Beeinflusst die Platte das Gefäßvolumen?

Minimal und in die richtige Richtung. Da die Platte eine dickere herkömmliche Stützschicht ersetzt, kann die Auskleidung bei gleicher thermischer Leistung dünner sein, was in der Praxis das Arbeitsvolumen des Gefäßes erhält oder leicht erhöht.

Was, wenn mein RH-Gefäß ein ungewöhnliches Profil hat?

Individuell geformte Platten, die auf das Gefäßprofil zugeschnitten sind, plus flexibles Blattmaterial für gekrümmte Abschnitte, decken nicht standardmäßige RH-Gefäßgeometrien ab, ohne die wärmeleckenden Spalten, die flache Platten auf einem Radius hinterlassen.

Benötigen Sie eine schichtweise thermische Prüfung für Ihr RH-Gefäß? Sprechen Sie mit unseren Stahlwerk-Isolieringenieuren für eine projektspezifische Platten- und Dickenempfehlung. Kontaktieren Sie uns um zu starten.