Weißes Schmelzaluminiumoxid (WFA) spielt in Stahlpfannenöfen eine entscheidende Rolle als Hochleistungs-Feuerfestmaterial, das hauptsächlich für Auskleidungen und Funktionsbauteile verwendet wird, um den rauen Betriebsbedingungen standzuhalten. Seine Kernfunktionen umfassen den Schutz der Ofenstruktur, die Sicherstellung der Stahlqualität und die Verlängerung der Lebensdauer, wobei die spezifischen Funktionen im Folgenden detailliert beschrieben werden:
1. Feuerfeste Auskleidung für kritische Ofenzonen
WFA ist ein wichtiger Rohstoff für die Herstellung von feuerfesten Steinen/Gießmassen, die in Auskleidungen von Stahlpfannenöfen verwendet werden, insbesondere in Bereichen mit hohem Verschleiß und starker Korrosion:
- Auskleidung der Gießpfannenhülle : Wird mit anderen feuerfesten Materialien (z. B. Bauxit, Spinell) vermischt, um hochtonerdehaltige feuerfeste Steine/Gießmassen herzustellen, die eine Wärmedämmung und Erosionsschutzbarriere zwischen der Stahlhülle und dem flüssigen Stahl/der Schlacke bilden.
- Schlackenlinienzone : Die Schlackenlinie ist starker chemischer Erosion durch geschmolzene Schlacke (reich an CaO und SiO₂) und mechanischer Abnutzung ausgesetzt. Der hohe Al₂O₃-Gehalt (≥ 98 %) und die dichte Struktur der Flugasche verhindern das Eindringen und die Auflösung der Schlacke und reduzieren so den Verschleiß der Auskleidung.
- Boden- und Düsenbereiche : Wird in feuerfesten Bauteilen wie Pfannenböden und Tauchdüsen (SEN) eingesetzt, wobei die hohe mechanische Festigkeit genutzt wird, um dem Aufprall von flüssigem Stahl standzuhalten und strukturelle Schäden zu verhindern.
2. Funktionelle feuerfeste Komponenten
WFA wird zu spezialisierten Funktionsteilen verarbeitet, die direkt am Ofenbetrieb beteiligt sind:
- Gießpfanne (poröse Gießpfannenstopfen) : Flugasche dient als Hauptzuschlagstoff für die porösen Stopfen, die Argon in die Gießpfanne einleiten, um den flüssigen Stahl zu rühren. Ihre hohe Temperaturstabilität und Korrosionsbeständigkeit verhindern ein Verstopfen oder Beschädigen der Stopfen durch flüssigen Stahl/Schlacke und gewährleisten so ein gleichmäßiges Rühren.
- Feuerfeste Gießmassen für Reparaturen : WFA-basierte Gießmassen (zementarm oder ultra-zementarm) werden für die Vor-Ort-Reparatur verschlissener Auskleidungen eingesetzt. Sie zeichnen sich durch gute Fließfähigkeit und schnelle Aushärtung aus und ermöglichen so eine zügige Instandhaltung zur Verlängerung der Lebensdauer der Gießpfanne.
3. Verbesserung der Stahlqualität und der Ofenbetriebsstabilität
- Minimierung der Verunreinigung : WFA weist einen extrem niedrigen Gehalt an Verunreinigungen auf (Fe₂O₃, SiO₂ ≤1,5%), sodass während des Betriebs keine schädlichen Elemente (z. B. Fe, Si) in den flüssigen Stahl gelangen und die Reinheit von Spezialstählen (z. B. legiertem Stahl, Edelstahl) gewährleistet wird.
- Beständigkeit gegen Temperaturschocks und strukturelle Verformungen : Stahlpfannenöfen sind häufigen Temperaturzyklen ausgesetzt (Raumtemperatur bis über 1600 °C). Die moderate Temperaturschockbeständigkeit und der niedrige Wärmeausdehnungskoeffizient von WFA verhindern Risse oder Abplatzungen der Auskleidung, erhalten die strukturelle Integrität und vermeiden das Risiko von Stahlschmelzleckagen.
- Verlängerung der Lebensdauer : Im Vergleich zu herkömmlichen Feuerfestmaterialien (z. B. braunem Korund) verlängert die überlegene Korrosions- und Verschleißbeständigkeit von WFA die Lebensdauer von Pfannenauskleidungen und -komponenten um 20–50 %, wodurch die Ausfallzeiten für den Auskleidungswechsel reduziert und die Produktionskosten gesenkt werden.
4. Optimierung der Feuerfestleistung durch Kompositformulierungen
In der Praxis wird WFA häufig mit anderen Materialien kombiniert, um ein optimales Leistungsverhältnis zu erzielen:
- Gemischt mit Spinell (MgAl₂O₄) zur Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit, geeignet für Gießpfannenzonen mit häufigen Temperaturwechseln.
- Durch die Beimischung von kohlenstoffhaltigen Materialien (z. B. Graphit) zur Verbesserung der Schlackenbeständigkeit wird ein Verfahren entwickelt, das auf stark korrosionsgefährdete Schlackenlinienbereiche abzielt.
- Wird als feines Pulveradditiv in feuerfesten Gießmassen verwendet, um die Dichte zu erhöhen und die Porosität zu verringern, wodurch die allgemeine Erosionsbeständigkeit des Materials verbessert wird.
