Không có vật liệu hoàn toàn "tốt nhất" cho vật liệu đúc chịu lửa phủ lò; chỉ có công thức phù hợp nhất với nhiệt độ, môi trường ăn mòn và dạng cấu trúc. Mặc dù vỏ lò nung cacbua canxi và lò hồ quang điện có thể trông giống nhau nhưng điều kiện vận hành của chúng khác nhau đáng kể và phương pháp lựa chọn vật liệu phải được phân cấp và tiến bộ.
I. Vỏ lò nung cacbua canxi: Hệ thống bột vi lượng-xi măng-thấp
Mặc dù nhiệt độ nóng chảy của lò nung cacbua canxi cao nhưng sự ăn mòn kim loại nóng chảy tương đối nhẹ và tần suất tác động sốc nhiệt thấp hơn so với lò hồ quang điện. Môi trường này phù hợp nhất cho quy trình hỗn hợp "xi măng{1}}xi măng + vi lượng-bột" thấp:
1. Hàm lượng xi măng giảm xuống dưới 3%, giảm thiểu sự kết hợp CaO, hàm lượng pha lỏng thấp ở nhiệt độ cao, đường cong cường độ nhiệt độ trung bình-đến-cao của vật đúc ổn định và độ co ngót sau này là tối thiểu;
2. Bột vi sinh-hoạt tính lấp đầy các lỗ mao mạch, giảm lượng nước bổ sung từ 15%–20%, dẫn đến vật liệu chịu lửa dày đặc không có bột bề mặt sau khi nướng;
3. Đúc liền khối tạo lớp vỏ liền mạch cho vỏ lò, ngăn chặn khí kiềm thấm qua các khe hở, kéo dài tuổi thọ sử dụng thêm khoảng 15% so với vỏ gạch truyền thống.
Với hệ thống này, không cần thêm sợi thép để đáp ứng yêu cầu dịch vụ, đồng thời có thể kiểm soát được chi phí vật liệu và rủi ro xây dựng.
II. Vỏ lò hồ quang điện: Hệ thống xi măng cốt sợi thép cường lực thấp{1}}
Ngoài khả năng chịu được nhiệt độ trên 1600 độ, vỏ lò hồ quang điện còn thường xuyên gặp phải hiện tượng phóng hồ quang từ các lỗ điện cực, làm nóng và làm mát nhanh và bắn tung tóe các giọt nóng chảy, khiến điều kiện vận hành trở nên vô cùng khắc nghiệt. Gạch nhôm-cao, do các mối nối tập trung và khả năng chống sốc nhiệt không đủ nên dễ bị vỡ hình vòng- xung quanh các lỗ điện cực, dẫn đến sập cục bộ vỏ lò. Sử dụng vật liệu tổng hợpvật liệu chịu lửa đúc đượccủa "xi măng-thấp + sợi thép chịu nhiệt-" có thể giải quyết cụ thể các vấn đề sau:
1. Sự phân bố ba chiều của sợi thép ngăn cản sự lan truyền các vết nứt vi mô, tăng độ bền uốn lên hơn 30% và duy trì độ bền còn lại trên 60% sau 30 chu kỳ sốc nhiệt;
2. Cầu nối sợi làm giảm ứng suất co ngót tức thời trong quá trình sấy và nấu chảy trong lò, không nhìn thấy được các vết nứt xuyên qua-ở mép lỗ điện cực;
3. Quá trình oxy hóa chất xơ trong giai đoạn nhiệt độ trung bình- và cao-để lại các kênh vi mô giải phóng áp suất hơi bên trong, ngăn ngừa sự nổ;
4. Đúc tích hợp giúp loại bỏ các điểm yếu trong mối nối gạch, chặn lối thoát hiểm và kéo dài chu kỳ bảo trì nắp lò từ 3-4 tháng lên hơn 6 tháng.
Lượng sợi thép được thêm vào thường được kiểm soát trong khoảng từ 1,5% đến 2,5%. Quá nhiều chất xơ có thể dễ dàng gây ra sự kết tụ, trong khi quá ít sẽ dẫn đến độ cứng không đủ. Chiều dài sợi 20–25 mm và đường kính 0,3–0,5 mm mang lại sự kết hợp tối ưu với khả năng chảy của vật liệu đúc chịu lửa.
III. Logic lựa chọn vật liệu: Điều kiện làm việc đầu tiên, vật liệu thứ hai
Việc lựa chọnvật liệu bọc lònên tuân theo-cách tiếp cận ba tầng: nhiệt độ, độ ăn mòn và cấu trúc.
1. Mức nhiệt độ xác định độ tinh khiết của nền và hệ thống liên kết. Lớn hơn hoặc bằng 1600 độ yêu cầu vật liệu xi măng-thấp hoặc thậm chí cực-thấp-xi măng.
2. Tần suất sốc nhiệt và mức độ chênh lệch nhiệt độ quyết định liệu việc gia cố sợi thép có cần thiết hay không. Chất xơ rất cần thiết trong môi trường có hệ thống sưởi và làm mát nhanh.
3. Đối với các kết cấu phức tạp và các lỗ điện cực dày đặc, nên đúc tích hợp để đơn giản hóa quá trình xử lý và lắp ráp các viên gạch có hình dạng không đều và giảm các điểm yếu.
Trong khuôn khổ này, sợi thép có thể được loại bỏ khỏi vỏ lò cacbua canxi bằng cách sử dụng hệ thống bột vi lượng-xi măng-có hàm lượng bột vi lượng thấp để đạt được hiệu quả kinh tế và đủ tuổi thọ. Tuy nhiên, sợi thép phải được đưa vào vỏ lò hồ quang điện, hy sinh độ dẻo dai để đảm bảo an toàn và toàn vẹn để có tuổi thọ dài hơn.
Giá trị của vật liệu đúc chịu lửa phủ lò không nằm ở mức độ của một chỉ báo duy nhất mà ở khả năng biến đổi gradient nhiệt độ, môi trường ăn mòn và ứng suất cơ học thành hư hỏng vi mô có thể kiểm soát được trong vật liệu. Miễn là công thức và điều kiện làm việc được kết hợp chính xác, cả hệ thống-xi măng thấp và sợi thép đều có thể hoạt động tốt hơn đáng kể so với kết cấu gạch xây truyền thống, đạt được sự kết hợp tối ưu về "vật liệu-môi trường-tuổi thọ".
