Silizium-Mangan-Legierungen werden hauptsächlich als Zwischenprodukt für Desoxidationsmittel und Legierungsmittel bei der Stahlherstellung verwendet und sind auch der wichtigste Rohstoff für die Herstellung von kohlenstoffarmem Ferromangan. Ihr Verbrauch nimmt den zweiten Platz bei Ferrolegierungsprodukten für Elektroöfen ein. Silizium-Mangan-Legierungen mit einem Kohlenstoffgehalt unter 1,9 % sind Halbzeuge für die Herstellung von mittel- und kohlenstoffarmem Ferromangan und elektrosiliziumthermischem Metallmangan. Silizium und Mangan in Silizium-Mangan-Legierungen haben eine starke Affinität zu Sauerstoff. Bei der Verwendung von Silizium-Mangan-Legierungen bei der Stahlherstellung schmelzen die entstehenden Desoxidationsprodukte MnSiO3 und MnSiO4 bei 1270 Grad bzw. 1327 Grad und haben einen niedrigen Schmelzpunkt, große Partikel, sind leicht zu schweben, haben eine gute Desoxidationswirkung und andere Vorteile. Unter den gleichen Bedingungen beträgt die Brennverlustrate bei alleiniger Mangan- oder Siliziumdesoxidation 46 % bzw. 37 %, während bei der Desoxidation einer Silizium-Mangan-Legierung die Brennverlustrate bei beiden 29 % beträgt. Daher wird es häufig bei der Stahlherstellung verwendet und seine Produktionswachstumsrate ist höher als die durchschnittliche Wachstumsrate von Ferrolegierungen, wodurch es zu einem unverzichtbaren Verbunddesoxidationsmittel und Legierungszusatzmittel in der Eisen- und Stahlindustrie wird.
Der Calciumcarbidofen ist das Hauptgerät zur Herstellung von Calciumcarbid. Der Calciumcarbidofen ist ein Mineralwärmeofen, in dem die Hauptrohstoffe Koks und Kalkstein in einem bestimmten Verhältnis gemischt und durch eine Elektrodenlichtbogenschmelzreaktion zu Calciumcarbid (Calciumcarbid) verarbeitet werden. Calciumcarbid wird in einem Calciumcarbidofen durch Schmelzen der Ladung aufgrund der hohen Temperatur des Lichtbogens hergestellt. Aufgrund der Reaktionstemperatur von bis zu 2000 Grad oder mehr ist es für das allgemeine Feuerfestmaterial schwierig, einer so hohen Temperatur standzuhalten. Daher muss das Volumen des Ofenkörpers größer sein als der Reaktionsraum, d. h. zwischen der Reaktionszone und der Auskleidung muss eine Ladungsschicht verbleiben, um die Auskleidung zu schützen.
Es gibt viele Formen des Ofenkörpers, darunter rund, oval, quadratisch und rechteckig. Aus thermodynamischer Sicht ist ein Rundofen vorteilhafter. Tatsächlich wird die Wahl der Ofenform hauptsächlich durch die Anordnung der Elektrodenpositionen und die Installationsposition der Kohlenmonoxid-Absauganlage bestimmt. Man kann sagen, dass die meisten der heutigen Kalziumkarbidöfen Rundöfen sind und nur sehr wenige andere Formen verwenden.
Die Größe des Reaktionsraums im Ofen wird durch die Größe der Elektrode, den Abstand und die Reichweite des Lichtbogens bestimmt. Der Abstand der kreisförmigen Elektrode ist direkt proportional zu ihrem Durchmesser. Der Durchmesser der Elektrode variiert mit der Kapazität des Ofens. Der Elektrodendurchmesser wird durch die von ihm zugelassene Stromdichte bestimmt. Der Strom der Elektrode wird durch die Transformatorkapazität bestimmt. Die endgültige Schlussfolgerung ist, dass die Größe des Ofenkörpers von der Kapazität seines Transformators abhängt.
Calciumcarbid entsteht im Ofen durch die Schmelzreaktion der Ladung aufgrund der hohen Temperatur, die vom Lichtbogen abgegeben wird. Aufgrund der Reaktionstemperatur von bis zu 2000 Grad oder mehr ist es für das allgemeine feuerfeste Material schwierig, einer so hohen Temperatur standzuhalten. Daher muss das Volumen des Ofens größer sein als der Reaktionsraum. Das heißt, zwischen der Reaktionszone und der Auskleidung sollte eine Schicht Ladung verbleiben, um die Auskleidung zu schützen.
Die Größe des Reaktionsraums im Ofen wird durch die Größe der Elektrode, den Abstand und die Reichweite des Lichtbogens bestimmt. Der Abstand der kreisförmigen Elektrode ist direkt proportional zu ihrem Durchmesser. Der Durchmesser der Elektrode variiert mit der Kapazität des Ofens. Der Elektrodendurchmesser wird durch die von ihm zugelassene Stromdichte bestimmt. Der Strom der Elektrode wird durch die Transformatorkapazität bestimmt. Die endgültige Schlussfolgerung ist, dass die Größe des Ofenkörpers von der Kapazität seines Transformators abhängt.
Die Größe des Ofens und der Abstand zwischen den Elektroden sind sehr wichtig. Wenn die Größe richtig gewählt wird, fließt der Strom größtenteils vom Elektrodenende durch die Reaktions- und Schmelzschicht zum Boden des Ofens. Zu diesem Zeitpunkt ist der Betrieb des Kalziumkarbidofens sehr reibungslos. Andernfalls fließt eine große Menge Strom von einer Elektrode durch die Ladungsdiffusionsschicht und die Vorheizschicht zur anderen Elektrode. Auf diese Weise kann die Elektrode nicht tief in den Ofen eindringen, die Temperatur am Ofenboden wird reduziert, die drei Phasen im Ofen lassen sich nicht leicht glätten, der Kalziumkarbidfluss ist schwierig und der Betrieb des Kalziumkarbidofens wird beeinträchtigt, was für die Produktion sehr ungünstig ist.
Nachfolgend finden Sie eine kurze Einführung in die Struktur des Ofenkörpers und der Ofentür
(1) Die Anforderungen an den Ofenmantel: ① Die Festigkeit des Ofenkörpers muss der starken Ausdehnung der Ofenauskleidung durch Erhitzung standhalten und sich an die Anforderungen hinsichtlich Ausdehnung und Kontraktion der Ofenauskleidung anpassen. ② Um die Festigkeitsanforderungen zu erfüllen, müssen Materialeinsparungen und Gewichtsreduzierung angestrebt werden. (3) Eine bequeme Herstellung, bei Bedarf sollten Verpackungs- und Transportmöglichkeiten in Betracht gezogen werden.
(2) Füllschicht: Normalerweise besteht die Ziegelauskleidung der Ofenwand größtenteils aus feuchtem Mauerwerk und dehnt sich bei Erhitzung aus. Daher sollte zwischen dem feuerfesten Ziegel und der Eisenhülle eine Schicht Asbestplatte (oder Schlackenwolle oder trockener Sand) eingefüllt werden. Diese Schicht wird als Füllschicht oder auch als Pufferschicht bezeichnet. Die Dicke dieser Schicht hängt von der Größe des Ofens, der Mauerwerksmethode und der Art des feuerfesten Materials ab und beträgt im Allgemeinen 50 bis 100 mm.
(3) Auskleidung mit Schamottsteinen: Über der Füllschicht werden sechs Schichten Schamottsteine verlegt, die Dicke beträgt etwa 450 bis 500 mm. Die Wand des Ofens wird bis zur Oberseite des Ofens mit zwei Schichten feuerfester Ziegel ausgelegt. Im Allgemeinen werden feuerfeste Tonsteine verwendet, und es gibt zwei Methoden zum Bau von feuerfesten Ziegeln: Trockenbau und Nassbau. Beim Nassbauverfahren werden 70 % feuerfestes Klinkerpulver, 30 % feuerfestes Rohstoffpulver und Wassermischmauerwerk verwendet. Die Ziegelnaht sollte nicht größer als 3 mm sein. Das Trockenbauverfahren stellt höhere technische Anforderungen, daher wird das Trockenbauverfahren meist bei Kalziumkarbidöfen mit großer Kapazität verwendet, und die Ofenwand wird im Nassbauverfahren verlegt.
(4) Kohlenstoffsteinauskleidung: Über der feuerfesten Ziegelschicht variiert die Dicke der Kohlenstoffsteinschicht je nach Kapazität des Kalziumkarbidofens. Die kleine Kapazität beträgt 400 bis 800 mm, die mittlere Kapazität 800 bis 1200 mm und die große Kapazität 1200 bis 1500 mm. Die Mauerwerksmethoden für Kohlenstoffsteinschichten werden in zwei Arten unterteilt: Grobnahtmethode und Feinnahtmethode. Bei der Grobnahtmethode werden zwischen den Ziegeln 30 bis 50 mm große Ziegelrisse gelassen. Die dicke Nahtpaste wird zu einer Paste erhitzt, zwischen die Ziegelrisse gefüllt und dann mit einem Spezialwerkzeug und einem pneumatischen Werkzeug mit einem Winddruck von 3 bis 7 kg/2 cm erhitzt und gestampft. Die oberen und unteren Ziegelnähte sollten versetzt sein. Zwischen dem Kohlenstoffstein und dem Feuerstein sowie zwischen dem Kohlenstoffstein und der oberen Oberfläche der Kohlenstoffsteinschicht sollte ebenfalls eine dicke Nahtpaste von 50 bis 100 mm Dicke gefüllt werden. Bei der Feinnahtmethode werden Kohlenstoffsteine vorab mit relativ hoher Präzision auf der Hobelmaschine zu einer Ebene verarbeitet. Und in der Verarbeitungsanlage vormontiert, muss die Toleranzgröße jedes Kohlenstoffsteins ±1 mm betragen. Beim Verlegen im Kalziumkarbidofen werden die Steine und Ziegel mit geschmolzener Feinnahtpaste gefüllt, wobei die Ziegelnaht nicht größer als 2 mm sein darf. Die Feinnahtmethode ist die bessere dieser beiden Methoden. Der Verarbeitungsaufwand ist jedoch groß, sodass diese Methode im Allgemeinen nur bei Kalziumkarbidöfen mit großer Kapazität verwendet wird. Es ist leicht, eine grobe Nahtpaste herzustellen, aber aufgrund der Verflüchtigung flüchtiger Stoffe während der Produktion treten leicht Löcher zwischen den Ziegelrissen auf und die Durchlässigkeit zur Verhinderung von Ferrosilizium ist schlecht. Beim Großraum-Kalziumkarbidofen besteht die Ausmauerung am unteren Ende der Ofenwand ebenfalls aus Kohlenstoffsteinen, und der Kohlenstoffstein zwischen dieser Schicht und dem Kohlenstoffstein am Boden des Ofens ist ebenfalls mit einer dünnen Nahtpaste gefüllt, der Kohlenstoffstein ist etwa 900 mm hoch und 400 mm dick. In der Nähe der Ofentür werden Korundsteine verwendet, um die Oxidation von Kohlenstoffsteinen zu verhindern.