Memperpanjang Usia Pakai Tanur Tinggi: Inovasi Desain Modern dan Manajemen Kampanye

Desain yang Ditingkatkan dan Usia Kampanye Tanur Tinggi

Biaya membangun ulang atau merelining tanur tinggi (BF) sangat tinggi. Oleh karena itu teknik untuk memperpanjang usia kampanye BF penting dan perlu dikejar dengan sangat aktif.

BF besar biasanya memiliki output kampanye sedikit lebih tinggi per unit volume. Perbedaan ini karena BF besar umumnya memiliki desain yang lebih modern dan terotomatisasi dengan baik. Kedepan kelayakan pabrik terintegrasi tergantung pada pasokan berkelanjutan logam panas (HM), yang, di pabrik dengan sejumlah kecil BF besar, memberikan pentingnya besar pada usia kampanye yang panjang.

Teknik untuk perpanjangan usia kampanye BF terbagi menjadi tiga kategori berikut.

• Praktik operasional – Kontrol proses BF memiliki efek besar pada usia kampanye. BF harus dioperasikan tidak hanya untuk memenuhi kebutuhan produksi tetapi juga untuk memaksimalkan usianya. Oleh karena itu perlu untuk memodifikasi praktik operasi seiring berjalan kampanye dan sebagai respons terhadap area masalah untuk memaksimalkan usia kampanye.
• Langkah korektif – Setelah aus atau kerusakan yang mempengaruhi usia BF menjadi jelas, teknik perbaikan rekayasa harus digunakan atau dikembangkan untuk memaksimalkan usia kampanye.
• Desain yang ditingkatkan – Seiring bahan dan peralatan yang ditingkatkan dikembangkan, ini harus diintegrasikan ke dalam rebuild masa depan untuk memperpanjang usia area kritis BF, di mana hal tersebut efektif biaya untuk dilakukan.

Desain yang ditingkatkan dari BF untuk meningkatkan usia kampanye dibahas dalam artikel ini. Desain yang benar dari tanur itu sendiri adalah dasar untuk operasi yang andal, kinerja metalurgi, produktivitas tinggi yang berkelanjutan, usia kampanye panjang dan ketersediaan lebih dari 98 persen.

Desain BF telah mengalami banyak perbaikan dalam beberapa dekade terakhir dan kampanye lebih dari 20 tahun sekarang diperoleh. Bosh, stack dan throat armour adalah area desain kritis di masa lalu, tetapi hari ini aplikasi copper staves, copper plate coolers, graphite dan SiC di bosh, belly, lower dan middle stack, dalam kombinasi dengan cast iron stave coolers di upper stack plus throat armour memungkinkan operasi kampanye panjang dan produktivitas tinggi. Namun sekarang ada penekanan pada pentingnya desain bottom dan hearth yang robust.

Desain BF yang canggih memerlukan sistem pendingin yang efisien dan berkapasitas tinggi serta instrumen dan kontrol canggih. Sistem tersebut termasuk sistem instrumen dan kontrol untuk memantau proses, operasi dan kinerja lining.

Desain dan dimensi BF

Desain BF harus mengatasi reaksi dan metalurgi. Biasanya bosh dan shaft BF tunduk pada erosi oleh kokas sementara bottom dan hearth tunduk pada erosi oleh HM. Struktur free-standing, thin shell dan structurally sound yang sepenuhnya dioptimalkan diperlukan untuk dipasang untuk menahan stres dan retakan kelelahan termal, bahkan di akhir kampanye BF.

Desain cangkang free-standing terbaru adalah dengan access tower. Desain mekanik state of the art biasanya didasarkan pada analisis distribusi stres yang komprehensif. Penggunaan baja tahan retakan memastikan persyaratan pemeliharaan yang terendah yang mungkin.

Filosofi desain BF diarahkan untuk memaksimalkan kinerja dengan memastikan bahwa selama kampanye, profil internal tetap semakin dekat mungkin dengan profil pada waktu blow in. Desain dioptimalkan berdasarkan analisis berbagai mekanisme serangan termal, kimia, dan mekanis per area. Mekanisme serangan ini diprediksi tergantung pada pilihan campuran bahan baku, praktik beban dan parameter proses lainnya. Secara umum, desain lining harus fokus pada pembentukan lapisan escur dan bahan beban yang menyeger yang mengurangi efek mekanisme serangan ini secara signifikan.

Area yang kritis untuk mencapai tujuan memaksimalkan nilai BF harus diidentifikasi dan perhatian khusus perlu diberikan untuk memperkuat area-area tersebut.

Profil tanur diputuskan berdasarkan pengalaman dari sudut pandang profil dan hasil operasi, aus refractory badan tanur, operasi stabil, dan karakteristik lain dari BF besar yang ada.

Tinggi shaft biasanya merupakan kompromi antara kebutuhan yang berlawanan. Untuk efisiensi bahan bakar, diinginkan untuk memiliki kontak gas/padat yang diperpanjang, sehingga penggunaan panas wajar dan daya reduksi gas mungkin lebih dekat ke batas teoretis. Juga sangat penting untuk memiliki tinggi shaft BF di atas nilai tertentu untuk memastikan bijih besi memasuki zona kohesi dengan tingkat metalisasi maksimum, sehingga hearth tidak menjadi dingin dan membuat masalah dalam peleburan.

Lebih lanjut untuk BF volume besar, sebagai aturan, volume internal BF diperluas dengan meningkatkan diameter BF dengan tinggi tanur hampir tidak berubah. Berdasarkan pengalaman yang diperoleh dari hasil operasi yang diperoleh di masa lalu, biasanya dianggap bahwa dengan volume internal tertentu, BF yang rendah dan diameter besar lebih baik daripada yang tinggi dan diameter kecil dalam hal permeabilitas dan efisiensi tapping.

BF throat

Kegagalan throat armour memiliki efek yang berdampak signifikan pada distribusi beban pada stock line dan langsung di bawahnya. Ini mengakibatkan penurunan beban yang tidak teratur dan stabilitas proses yang terpengaruh. Oleh karena itu desain throat armour perlu dioptimalkan dengan respek terhadap resistensi terhadap spalling, fluktuasi suhu, retakan stres, kelelahan dan abrasi/erosi.

Untuk upper shaft (area throat), stave coolers biasanya digunakan untuk mempertahankan profil tanur dan untuk mencegah gangguan distribusi beban yang disertai dengan aus brick di bawah throat armour (wearing) plates. Pemasangan support plate yang di pendingin air atau cooling box untuk fixed throat armour system juga telah digunakan untuk mengamankan bagian dari armour.

Stack, belly dan bosh

Area stack dan belly terekspos pada beban panas dan abrasi yang parat. Area bosh sangat dibebani oleh beban yang diturunkan yang ditanggungnya dan raceway gases di dekatnya. Dalam kasus area-area ini tidak dirancang dengan benar maka cooling body dan lining aus menjadi tingkat kritis terlalu cepat setelah blow in, menginduksi risiko break outs. Di area bosh, ini juga berarti beban ditanggung oleh tuyere noses dan jumbo coolers, yang menyebabkan berhenti tidak terencana yang sangat sering. Oleh karena itu, desain bosh dan stack saat ini terdiri dari copper stave coolers atau copper plate coolers dan graphite konduktivitas tinggi bersama dengan protective silicon graphite di area atas. Desain ini membantu dalam transfer sekitar 95 persen beban panas ke air pendingin sehingga memastikan suhu kurang dari 50 derajat C dari BF shell. Sistem pendingin air, jumlah dan posisi staves, debit air, instrumen dan sistem pemantauan panas semuanya dioptimalkan sepenuhnya untuk memastikan umur cangkang tanur yang panjang dan persyaratan pemeliharaan minimal.

Pengembangan stave coolers telah mengarah pada yang disebut sekarang sebagai generasi keempat staves. Ciri khasnya adalah cooling pipe tambahan di sudut stave, serpentine pipe tambahan di sisi cangkang dan holding ribs yang diperluas untuk refractory lining. Ini membuat protective brickwork tidak diperlukan. Staves generasi ketiga telah menunjukkan bahwa retakan dan aus berlebihan terjadi di sudut dan ujung atas dan bawah staves. Dalam generasi keempat, corner pipes telah diintegrasikan untuk menghilangkan masalah ini. Penambahan serpentine cooling pipe berfungsi sebagai sistem cadangan pendingin, dalam hal kegagalan salah satu cooling pipe lainnya.

Pengembangan lebih lanjut dari staves generasi keempat adalah di mana lining tanur ditempelkan ke stave, diikat dengan tapered ribs, di pabrik pencetakan itu sendiri. Dengan mempertimbangkan fakta bahwa kecepatan aus cooled stave metal adalah satu sepuluh atau kurang dari brick di depan stave metal, ketebalan brick dikurangi menjadi 200 mm, dan ketebalan stave ditingkatkan 400 mm, sehingga umur brick depan dan stave hampir tidak berubah. Staves generasi keempat adalah unit konstruksi berdinding tipis yang terdiri dari brick yang dicetak di dalam stave. Konstruksi unit ini telah menghilangkan kebutuhan pekerjaan pemasangan brick dan meminimalkan perubahan profil muka panas, berkontribusi pada stabilisasi operasi BF. Peningkatan pada stave coolers, terutama stave generasi keempat, telah sangat meningkatkan daya tahan staves. Keuntungan umum staves generasi keempat adalah (i) perpanjangan umur refractory lining, (ii) pengurangan retakan dan aus berlebihan di sudut stave, dan (iii) mengatasi kehilangan kapasitas pendingin karena kegagalan pipe dengan penambahan serpentine shaped cooling pipe.

Dengan tujuan untuk lebih memastabilkan operasi BF melalui pemeliharaan profil muka panas yang stabil, pengurangan ketebalan dinding stave dan perpanjangan umur stave, copper stave diperkenalkan.

Staves memiliki keuntungan utama pendingin seluruh area cangkang BF, sedangkan cooling plates hanya pendinginkan area lokal. Namun, cooling plates yang rusak dapat dengan mudah diganti, sementara hampir tidak mungkin untuk mengganti staves tanpa blowing down tanur.

Namun keuntungan pendingin seluruh area cangkang BF lebih penting, dan kelemahan tidak dapat dengan mudah menukar elemen pendingin harus diatasi dengan merancangnya untuk umur yang sangat panjang dan aman. Ini mengarah pada pengembangan stave dengan target umur yang identik dengan umur BF versus 12 hingga 15 tahun dengan state of the art cast iron staves. Pengalaman dengan cast iron staves telah menunjukkan aus dan kehilangan materi, pertama di sudut, dan kemudian di tepi. Itu karena cast-in pipes harus terletak sekitar 80 mm dari tepi dan 110 mm dari sudut staves, untuk memenuhi persyaratan cetakan dan memberikan geometri bengkok yang diizinkan. Kondisi-kondisi ini, bersama dengan konduktivitas relatif rendah dari cast iron, mencegah tepi dan sudut di pendingin secara memadai. Kondisi pendingin diperparah lebih lanjut oleh celah yang tidak di pendingin yang cukup lebar antara dua cast iron staves yang berdekatan. Juga, masalah pendingin berasal dari insulating pipe coating yang digunakan untuk mencegah carbon pick up selama casting, yang menghasilkan hot side temperature yang lebih tinggi, yang mengakibatkan retakan dan aus yang meningkat. Untuk menghindari retakan di sudut dan tepi cast iron staves, corner pipes telah dipasang pada fourth generation staves, yang berarti pipa tambahan, lubang di blast furnace shell dan kebutuhan air dan energi tambahan.

Masalah-masalah ini tidak ada dengan rolled copper staves. Copper plate digulung dengan toleransi sempit dan dapat dimesin dekat tepi. Cooling channels dapat dibor dengan akurat, dan terletak sejauh mungkin dekat tepi dan sudut sesuai dengan ketebalan dinding minimal yang diperlukan untuk mencegah kebocoran di bawah tekanan air. Akhirnya, celah di antara staves dapat sempit, sehingga area tidak di pendingin yang kritis ini hampir dihapuskan. Sehubungan dengan properti fisik, konduktivitas panas dari copper sepuluh kali lebih tinggi daripada cast iron dan fakta bahwa, karena kekuatan mekanik dari copper, suhu perlu dipertahankan di bawah 120 derajat C, berarti lebih banyak panas dikeluarkan dari BF saat menggunakan copper staves dibandingkan dengan sistem pendingin stave lainnya. Untuk menghindari efek ini, solusi desain telah ditemukan di mana low conductivity, high alumina refractory bricks dipasang di hot side dari copper stave. Menurut pengalaman operasional, accretion layer yang sangat stabil secara tambahan melindungi stave dan mencegah kehilangan panas termal yang tinggi dari BF.

Hasil lapangan dengan copper staves telah menunjukkan hasil yang sangat baik. Setelah 9 tahun operasi, cast iron staves biasanya menunjukkan tanda aus yang parah, retakan dan cooling pipes yang terlihat, sementara copper staves memiliki penampilan yang hampir belum digunakan, dengan tepi dan sudut yang tajam. Sisa materi copper telah mempertahankan properti fisik aslinya setelah periode ini. Aspek teknis utama penggunaan copper staves diringkas sebagai berikut.

• Untuk sistem copper stave dengan tiga baris copper staves di belly/lower shaft area dan cast iron staves di area yang tersisa, heat removal dan cooling water circulation rates dapat dibandingkan dengan pure cast iron staves system. Dalam beberapa kasus, heat removal dari copper staves bahkan lebih rendah daripada cast iron staves, karena accretion layer yang stabil.
• Copper staves, berbeda dengan cast iron staves dan copper cooling plates, tidak memerlukan lugs atau noses. Copper staves menyajikan permukaan yang halus ke dalam interior BF dan tidak mengganggu charge layers, yang biasanya secara buruk mempengaruhi gas permeability di wall area.
• Karena accretion layers yang stabil terbentuk di depan copper staves, tidak perlu memasang expensive refractory material yang digantikan oleh crusts setelah waktu tertentu. Dalam sistem copper stave, additional life yang mungkin diperoleh oleh expensive refractory material adalah negatable ketika dibandingkan dengan expected overall life. Staves dapat, oleh karena itu, dipasang dengan inexpensive refractories.

Secara keseluruhan, copper stave cooled BF, dalam bagian-bagian terkait elemen pendinginnya, sekitar 10 persen lebih tinggi dalam biaya investasi daripada BF dengan classic stave system, dan 5,4 persen lebih mahal daripada BF dengan densely packed copper cooling plates. Ini dikompensasi oleh cheaper refractory material di depan copper staves dan oleh waktu umur yang lebih lama dari copper staves.

BF hearth

Operasi tanur tinggi yang berkelanjutan dan mulus, serta kualitas kokas yang baik, adalah prasyarat untuk hearth life yang panjang. High PCI (pulverized coal injection) menantang hearth campaign life karena reduksi permeabilitas dan turbulensi yang meningkat. Large hearth volume dan sump depth mengurangi liquids velocities. Lower liquids velocities menghasilkan lower heat load. Lower heat load menghasilkan lower lining temperatures dan lower lining temperatures menghasilkan longer life time.

BF hearth menghadapi kondisi proses dan operasi yang menantang, sehingga hearth lining performance sangat krusial. Kinerja BF hearth saat ini adalah faktor pembatas di banyak pabrik yang ada dan kondisi BF hearth menentukan kampanye life. Aliran liquiids memperkenalkan aus yang besar melalui mekanisme seperti erosion dan carbon dissolution. Juga, structural integrity dari hearth mungkin terpengaruh karena expansion selama heat up dapat menyebabkan displacement.

Sebagai langkah untuk memperpanjang hearth life, perlu untuk meningkatkan hearth cooling capacity dan meningkatkan kualitas carbon blocks yang digunakan untuk hearth. Untuk hearth sidewall section yang tunduk pada erosion paling besar (bagian di bawah setiap tap hole), cast iron stave atau copper stave yang menawarkan high heat conductivity juga digunakan. Selain itu, suhu cooling water harus diturunkan. Untuk hearth, two step cooling system atau doughnut shaped cooling system dll. yang cooling rate-nya dapat disesuaikan biasanya digunakan untuk mencegah dead man menjadi tidak aktif karena overcooling. Untuk bottom refractory, kombinasi dari carbon blocks dan inner ceramic lining digunakan. Umur pakai carbon blocks telah diperpanjang terutama melalui perbaikan pada thermal conductivity dan molten iron resistance dari refractory materials. Advanced designs dari BF hearth mencakup bottom water cooling dan hearth shell jacket cooling karena ini memberikan lebih banyak ruang di dalam shell.

Improved hearth dan tap hole design

Tap hole terekspos pada lingkungan yang sangat dinamis. Tidak hanya suhu dan tekanan yang tinggi, serangan kimia yang besar dan drilling serta plugging tap hole yang sering membuat keadaan menjadi lebih rumit. Merancang tap hole yang optimal yang mampu memfasilitasi operasi BF untuk kampanye life-nya yang lebih dari 20 tahun adalah salah satu tantangan paling menuntut yang ditimpa kepada BF designers. Hari ini hasil optimal dapat dicapai dengan cooling yang superior di sekitar shell tap hole, redundant lining design dan monitoring capability yang memadai.

Sump depth (jarak dari tap hole ke bottom surface) dari hearth tampaknya menjadi faktor penting dalam aus hearth wall oleh HM flow selama tapping. Disarankan bahwa dead man harus diam sepenuhnya di hearth bottom atau melayang sepenuhnya di HM sump. Untuk mencegah 'elephants foot' aus, partial floating dari dead man harus dihindari. Karena bottom wear dengan waktu, objek yang awalnya diam sepenuhnya di bawah dapat menjadi partial floating. Sump depth oleh karena itu harus dipilih dari awal pada tingkat yang memungkinkan dead man dapat melayang. Critical sump depth yang dibutuhkan tergantung pada ukuran dan metode operasi BF.

Harus dipertimbangkan bahwa perubahan dalam beban komposisi dapat mengakibatkan perubahan dalam situasi dan aliran HM di hearth pada tapping, jika average burden layer thickness dan sehingga compressive stress dari beban pada dead man berubah. Contoh adalah perbedaan antara all coke operation, dan operasi dengan high oil atau coal injection rates. Kemungkinan lebih untuk mencegah advancing aus dari hearth wall di bawah tap hole adalah dengan menajamkan hearth jacket dan meningkatkan ketebalan dinding dari refractory lining di area ini.

Tapping technique dan tap hole design memiliki pengaruh besar pada BF campaign life. Model calculation dan tapping trials dilakukan di 1:10 water model (1.4 m diameter) dari 14 m hearth diameter blast furnace, yang memiliki packed bed yang mensimulasikan dead man. Dari trials ini, direkomendasikan bahwa BF tidak boleh dikosongkan sampai titik di mana gas dapat melarikan diri. Pengamatan laju ini dapat mencegah pembentukan wear promoting eddies di bottom-to-wall joint area. Interupsi dari tapping process harus dipertahankan sempendek mungkin. Ini mencegah hot dan unsaturated molten metal, dari melting zone, dari masuk ke dalam kontak dengan refractory lining, di mana ia dapat melt carbon brick. Tap hole diameter harus dipertahankan kecil, karena ini membantu mengurangi overall flow rate level.

Influence dari tap hole length pada flow stress dari hearth wall diteliti oleh calculation dan modeling. Dengan tap hole yang lebih panjang, titik serangan dari flow melanggar ke kiri dan kanan dari tap hole. Intensitas dari titik serangan menurun dengan meningkatnya jarak dari tap hole. Proses control objective untuk BF adalah untuk menjaga tap hole sepanjang mungkin untuk mengalihkan tapping flow dari hearth wall ke dalam hearth.

Tap hole design dipasang di salah satu BF, di mana copper encapsulation tidak hanya membuat tap hole region gas tight tetapi juga melindunginya dari masuknya air.

Secara umum, tap hole bricks harus superior dalam resistensi terhadap alkali, spalling, oxidation, melting di HM, slag, dan opening oleh oxygen. Untuk memastabilkan tap hole, AI2O3-C-SiC bricks, dengan good durability, telah dikembangkan dan diterapkan di BF. Material yang dikembangkan telah menunjukkan excellent performance, dengan pengecualian dari resistance terhadap oxidation. Selain itu, carbon blocks memiliki lower resistance terhadap melting di HM dan lower resistance terhadap oxidation daripada AI2O3-C-SiC material.

Improved refractories

Pilihan dari right refractories dan cooling systems di setiap zona BF sangat krusial untuk long BF campaign life. Refractory designs terus dikembangkan dan hari ini sudah terbukti dengan baik dengan produktivitas kampanye yang panjang. Desain dan material terbaru diterapkan dalam integrated approach, dengan mempertimbangkan kampanye lifetime, process operations, cooling requirements, plant layout dan construction procedures.

Di upper stack, di mana aus terutama mechanical, refractory untuk BF lining telah berevolusi selama bertahun-tahun dari normal fire clay brick, dengan 39 % Al2O3, menjadi dry pressed, dense fire clay grade, dengan sekitar 45 % Al2O3. Keuntungannya untuk area tersebut adalah good abrasion resistance dan high resistance terhadap oxidation. Karena poor thermal shock resistance adalah masalah, maka di critical areas dari upper stack, berbagai jenis composite linings digunakan, yang melibatkan bricks dengan 60 % Al2O3 dan silicon carbide untuk meningkatkan thermal shock resistance. Adequate durability-nya, yang dapat ditingkatkan hanya dengan biaya yang jauh lebih tinggi dengan menggunakan higher grade bricks, tidak menghasilkan harapan tentang pengembangan baru untuk zona ini.

Zonas di bawah upper stack, yaitu bosh, belly, lower stack hingga tuyere level, tambahan terpapar pada thermal dan chemical wear. Itu berarti aus oleh high temperatures, high dan fluctuating heat fluxes dan chemical attack oleh alkalis, zinc, slag, etc. yang disertai dengan abrasion.

Wear solutions untuk zona ini juga dapat dibagi menjadi thermal solution dan refractory solution.

Thermal solution adalah graphite, semi-graphite dan SiC bricks, dengan SiC bricks telah diterima untuk zona ini karena hardness dari raw material. Di satu blast furnace bosh lining telah ditingkatkan dibandingkan dengan 1980 relining, dari combined graphite/semi-graphite system menjadi full graphite design, karena full graphite refractory design mungkin lebih baik mengatasi high temperatures dan temperature fluctuations.

Dari bosh parallel hingga middle stack, refractory system adalah kombinasi dari graphite dan silicon carbide. Tujuan utama dari graphite adalah untuk pendinginkan silicon carbide ke suhu yang relatif rendah, sementara tujuan utama dari silicon carbide adalah untuk melindungi graphite dari abrasion. Sebagai refractory solution untuk bosh, belly dan lower stack, penggunaan special corundum sialon brick telah dikembangkan. Conductivity dari brick ini baik, meskipun tidak bervariasi banyak dengan suhu dan lebih rendah daripada silicon carbide bricks. Corundum sialon brick grades memiliki corundum grain dan non-Oxide bonding system yang serupa dengan SiC bricks. Satisfactory operating results telah dicapai dengan bricks ini.

BF hearth refractories biasanya menentukan kampanye life dari tanur. Benar material selection, specification, inspection dan installation adalah penting untuk safe dan trouble free furnace hearth.

Secara prinsip, refractory lining dari BF hearths yang dibangun dalam satu dekade terakhir dapat dibagi menjadi 'black' dan 'black/white' refractory lining designs. Untuk black hearths, small format atau large format carbon blocks dengan variable qualities digunakan. Black/white designs memiliki ceramic layers di bottom di bawah atau di atas carbon bottom layers, dengan relined hearth walls yang terbuat dari carbon blocks atau additive dengan varying heights dari ceramic cap facing. Definisi lain untuk konstruksi hearth lining adalah 'thermal solution', menggunakan high conductivity refractories yang digabungkan dengan powerful cooling, dan 'refractory solution', yang melibatkan low conductivity refractory materials.

Lining variant 'thermal solution' harus ditingkatkan mengenai thermo-mechanical dan thermo-chemical properties. Properti dari bricks, yang dipengaruhi oleh pilihan raw materials dan brick manufacturing process, sebagian besar bertindak dalam arah yang berlawanan dan harus dievaluasi untuk efeknya dalam operating application.

Improved modern grades dari hearth lining bricks yang didasarkan pada carbon bertujuan untuk meningkatkan satu properti yang dianggap penting, jika memungkinkan tanpa memperburuk yang lain. Ini dicapai melalui pilihan raw material, manufacturing process dan metallic dan/atau ceramic additives dalam raw mixture. Dengan demikian, berbagai brick producers bekerja dengan cara yang berbeda, sering dalam kerjasama erat dengan BF plants dan research institutes. Berikut telah mengarah pada pengembangan baru.

• Pengantar Al2O3 yang sangat terdistribusi halus dalam bonding matrix
• Impregnation dengan colloidal SiO2 solutions
• Penambahan Si atau Si-containing modifications ke bonding matrix, yang membentuk SiC dan/atau Si-O-N bonds di bawah suitable burning conditions
• Tar impregnation dengan post burning

Additives biasanya tidak digunakan dalam graphite bricks. Metal oxide additives direduksi di high combustion temperatures. Semi-graphite bricks menjadi micro-porous oleh additives semacam itu. Ada beberapa Semi-graphite bricks dengan hanya Si dan SiC additives dan beberapa di mana Al2O3 powder dicampur selama compounding.

Micro-porous amorphous carbon brick juga diproduksi dari traditional amorphous carbon brick yang didasarkan pada anthracite, dengan penambahan silicon atau modifications of silicon ke brick compounding. Al2O3 juga ditambahkan selama compounding oleh other producers untuk meningkatkan resistance terhadap dissolution oleh under-saturated HM. Kelemahan, bahwa Al2O3 dapat bereaksi dengan infiltrated alkalis yang mengakibatkan peningkatan volume dan brick flaking, harus ditoleransi.

Resistance terhadap dissolution di HM dan terhadap HM infiltration dianggap lebih penting oleh manufacturers dan users. Dengan tren menuju pores yang semakin halus dan menuju types of super-micro-porosity bricks, raw material telah dioptimalkan mengenai preparation dan purity dalam compounding. Jika perlu, compounding juga menyertakan proporsi yang lebih besar dari graphite.

Potensi advantages yang ditunjukkan adalah (i) higher thermal conductivity, (ii) reduced length dari blocks dalam through-wall direction, (iii) bahwa penggunaan cement melepaskan thermal stress, (iv) improved thermal conductivity dari hearth karena bricks dalam kontak dekat dengan staves, (v) bahwa low porosity, yang dikembangkan selama manufacture oleh concurrent heating dan pressure, meminimalkan water dan iron penetration, dan (vi) high alkali resistance.

Sebagai refractory solution untuk hearth, bricks yang diintegrasikan ini ditandai dengan high resistance terhadap wear mechanisms pada high temperatures. Upaya dilakukan untuk meminimalkan rate dari wear hingga penerapan cooling system dari luar. Carbon bricks semacam ini didasarkan pada raw material anthracite.

Untuk anthracite brick high strength dan low solubility di HM disebut sebagai advantages. Low thermal conductivity, high ?-modulus dan higher coefficient of thermal expansion dibandingkan graphite, dan lower resistance terhadap alkalis disebut sebagai disadvantages.

A 'ceramic cup' juga telah disarankan, dan dipasang di beberapa BFs, sebagai refractory solution untuk hearth. Dari isotherms calculation, dapat dilihat bahwa 800deg C isotherm, yang bertanggung jawab atas pembentukan brittle layer di carbon refractories, terletak di dalam ceramic material. Dalam kombinasi dengan sufficient sump depth dari hearth, ceramic cup adalah supporting measure tambahan untuk mencegah aus dari carbon blocks, terutama 'elephant foot'.

Comprehensive dan reliable instrumentation

Karena BF hearth dianggap sebagai key factor untuk panjang campaign, pemantauan wear progress di hearth sangat penting. Temperature measurements oleh thermocouples digunakan untuk memantau advance of wear di hearth dan thermocouples dipasang dalam grid dengan varying levels di hearth wall. NiCr-Ni thermocouples biasanya teracun dalam suhu range di atas 600deg C dan kemudian dapat menunjukkan suhu yang terlalu rendah. Oleh karena itu, thermocouples hanya harus ditempatkan di tempat di mana suhu di atas 400 derajat C tidak diharapkan. Masalah-masalah ini dihindari dengan menggunakan changeable thermocouples dengan suitable protective tube.

Harus diperhatikan bahwa thermocouples hanya menunjukkan local wear dan comprehensive monitoring hanya mungkin dengan extremely high density dari thermocouples. Secara umum, oleh karena itu, hanya mungkin mendeteksi average wear course. Alternatif method untuk memantau wear progress adalah penggunaan thermo-visual camera atau heat flux probes.

Sebagai research program, sejumlah 12 heat flux probes telah dipasang di hearth brickwork dari satu blast furnace, untuk mengukur heat flux density secara langsung. Berikut adalah advantages dari heat flux probes dibandingkan thermocouples yang ditunjukkan.

• Heat flux probes dapat dipasang dekat blast furnace jacket di colder areas dari refractory lining. Oleh karena itu durability lebih tinggi dibandingkan thermocouples.
• Carbon brick refractory lining tidak akan dirusak.
• Alih-alih beberapa thermocouples, hanya satu sensor di satu measuring place yang diperlukan untuk menentukan heat flux density.
• Heat flux probes bereaksi lebih sensitif terhadap damage di refractory brickwork.

Calculations mengenai optimum local distribution dari heat flux probes telah menunjukkan bahwa jarak di antara dua probes 3 m cukup untuk reliable dan complete wear control. Untuk mencapai equal certainty dengan thermocouples, ini harus ditempatkan di tengah carbon brickwork dengan jarak di antara mereka sekitar 1 m. Wear profile biasanya dihitung berdasarkan given data pada heat flux density.

Berbagai jenis hearth linings dan position dari heat flux probes ditunjukkan di Gambar 1.

Gambar 1 Berbagai jenis hearth linings dan posisi heat flux probes