Innym rodzajem materiału ogniotrwałego stosowanego w piecach AOD są materiały ogniotrwałe MgO-CaO. Zalety techniczne materiałów ogniotrwałych MgO-CaO stosowanych w wyłożeniu pieca AOD w porównaniu z materiałami ogniotrwałymi MgO-Cr2O3 to:
(1) Materiał ten nie zawiera chromu, więc nie zwiększy wtrąceń chromu w stopionej stali. Bardzo ważne jest kontrolowanie zawartości chromu nie tylko w stopionej stali bezchromowej, ale także w stopionej stali zawierającej chrom;
(2) Materiały ogniotrwałe MgO-CaO są chemicznie kompatybilne z wysokiej jakości odsiarczonym żużlem wapienniczym;
(3) Materiały ogniotrwałe MgO-CaO charakteryzują się dużą odpornością na reakcje redoks, nawet w piecach AOD i w wysokich temperaturach;
(4) Materiały ogniotrwałe MgO-CaO wykazują wyraźne właściwości pełzania w temperaturach tak niskich jak 1260<. This indicates that this type of material has a strong resistance to spalling on the hot surface, so it can become a dense brick with the greatest corrosion resistance when used;
(5) Surowce wykorzystywane do produkcji materiałów ogniotrwałych MgO-CaO są łatwe do pozyskania i można je pozyskać lokalnie;
(6) Materiały ogniotrwałe MgO-CaO zawierają wysoce reaktywny f-CaO, który może naprawiać pęknięcia tego typu materiałów i tworzyć bardzo gęstą i nieprzepuszczalną powierzchnię roboczą, dzięki czemu ma wysoką odporność na korozję.
Poprzez analizę wyników laboratoryjnych testów odporności na żużel i wyników badań mikrostruktury cegieł magnezytowo-wapniowych stosowanych w piecach AOD, wyciągnięto wniosek, że odporność na erozję materiałów ogniotrwałych magnezytowo-wapniowych na żużel AOD wzrasta wraz ze spadkiem stosunku CaO/MgO w materiale, podczas gdy odporność na odpryskiwanie wzrasta wraz ze wzrostem stosunku CaO/MgO w materiale; jednak materiał z elementem końcowym CaO/MgO=0 (cegła magnezytowa) nie nadaje się do warunków pracy pieców AOD, podczas gdy materiał z elementem końcowym CaO/MgO→∞ (cegła CaO) ma większą trwałość, gdy jest stosowany w piecach AOD. W ostatnich latach, w celu wydłużenia żywotności wyłożenia pieca i zmniejszenia zużycia materiałów ogniotrwałych, przeprowadzono wiele testów z cegłami dolomitowymi i uzyskano dobre wyniki, przy czym żywotność osiągnęła lub przekroczyła żywotność cegieł magnezytowo-chromowych.
Zalety użytkowe materiałów ogniotrwałych magnezjowo-wapniowych
1. Odporność na żużel
Cegły magnezjowo-wapniowemają dużą stratę rozpuszczania w początkowym żużlu i małą erozję w późniejszym żużlu. Jednocześnie żużel, który wnika w cegłę, reaguje z CaO cegły, tworząc wysoce ogniotrwały krzemian dwuwapniowy, który zwiększa lepkość żużla i kąt zwilżania, ograniczając w ten sposób penetrację żużla w głęboką część cegły i zapobiegając tworzeniu się grubej warstwy metamorficznej. Ponadto podczas stosowania materiałów ogniotrwałych magnezjowo-wapniowych, ze względu na rekrystalizację fazy tlenku wapnia, na gorącej powierzchni cegły tworzy się bardzo gęsta, nieprzemiamorfizowana warstwa dolomitu, co może całkowicie zapobiec penetracji żużla.
2. Wytrzymałość na wysoką temperaturę
Mieszanie wymuszone jest zwykle stosowane do rafinacji poza piecem, a czyszczenie materiałów ogniotrwałych żużlem stalowniczym jest bardzo poważne, więc materiały ogniotrwałe muszą mieć dobrą odporność na zużycie w wysokiej temperaturze. Odporność na zużycie materiałów ogniotrwałych można porównać według ich wytrzymałości w wysokiej temperaturze. Powszechnie uważa się, że wytrzymałość w wysokiej temperaturze cegieł magnezytowo-wapniowych nie jest tak dobra, jak materiałów ogniotrwałych magnezytowo-chromowych. Jednak Stany Zjednoczone wyprodukowały cegłę magnezytowo-wapniową o wysokiej gęstości, której wytrzymałość w wysokiej temperaturze jest mniej więcej taka sama, jak wytrzymałość bezpośrednio wiązanych cegieł magnezytowo-chromowych.
3. Odporność na szok termiczny
Piece rafinacyjne poza piecem są zazwyczaj eksploatowane okresowo, z drastycznymi zmianami temperatury, a materiały ogniotrwałe są często uszkadzane przez szok termiczny. Ponieważ materiały ogniotrwałe magnezytowo-wapniowe zawierają dużo wolnego CaO, mają większą plastyczność w wysokich temperaturach, co może buforować naprężenia cieplne spowodowane wahaniami temperatury. Ponadto nie wytwarzają grubej warstwy metamorficznej, gdy są stosowane, a ich odporność na szok termiczny jest lepsza niż cegieł magnezytowo-chromowych.
4. Stabilność w warunkach próżni wysokotemperaturowej
Rafinacja poza piecem jest przeprowadzana głównie w warunkach próżni wysokotemperaturowej, dlatego należy wziąć pod uwagę stabilność materiałów ogniotrwałych. Wyniki pokazują, że cegły magnezytowo-wapniowe o wysokiej czystości są bardzo stabilne w warunkach próżni wysokotemperaturowej, a wskaźnik utraty wagi jest bardzo mały; materiały ogniotrwałe magnezytowo-chromowe mają duży wskaźnik utraty wagi, znacznie zwiększoną porowatość i są niestabilne w warunkach próżni wysokotemperaturowej.
