نحوه انتخاب بهترین جرم نسوز برای کوره‌های قوس الکتریکی: راهنمای جامع ۲۰۲۵

نحوه انتخاب بهترین جرم نسوز برای کوره‌های قوس الکتریکی

آیا می‌دانستید که ۷۲ درصد توقفات اضطراری کوره قوس الکتریکی (EAF) در کارخانه‌های فولاد ایران ناشی از شکست زودرس جرم نسوز است؟ در سال ۲۰۲۵، با تولید بیش از ۳۲ میلیون تن فولاد (گزارش World Steel Association) و فشار بر کاهش مصرف انرژی تا ۱۵ درصد، کاهش مصرف الکترود گرافیتی تا ۱۲ درصد و توقفات تا ۷۰ درصد، نحوه انتخاب بهترین جرم نسوز برای کوره‌های قوس الکتریکی دیگر یک تصمیم فنی ساده نیست – یک استراتژی رقابتی برای افزایش عمر کمپین به ۳۰۰+ ذوب، صرفه‌جویی ۸–۱۲ درصد در انرژی و در نهایت افزایش حاشیه سود کارخانه است.

شرکت فرآورده‌های نسوز تبریز، تأسیس‌شده در سال ۱۳۶۹ به‌عنوان اولین تولیدکننده بخش خصوصی نسوز در ایران، با بیش از ۳۰ سال تجربه در تأمین جرم نسوز برای بیش از ۸۰ کوره قوس الکتریکی در کارخانه‌های فولاد مبارکه، کاوه، ارفع، هرمزگان، خوزستان، بناب و حتی صادرات به کشورهای همسایه، راه‌حل‌های کاملاً سفارشی (Tailor-Made) را بر اساس آنالیز دقیق سرباره، دمای کاری، سیکل شارژ، نوع فولاد (کربنی، کم‌آلیاژ، استنلس استیل، آلیاژی) و حتی الگوی مصرف انرژی ارائه می‌دهد. در این مقاله جامع (بیش از ۱۹۹۰ کلمه)، از شیمی پیشرفته جرم‌های LCC، منیزیا-کربن، آلومینا-اسپینل، دولومیت-منیزیا تا طراحی لایه‌بندی چندلایه، روش‌های گانینگ و ویبره‌کست، تست‌های آزمایشگاهی RUL/Slag Cup، مطالعات موردی واقعی، چک‌لیست ۱۲ مرحله‌ای انتخاب جرم نسوز و نکات اجرایی برای مهندسان نسوز را بررسی می‌کنیم. اگر مدیر فنی، مهندس انرژی یا تصمیم‌گیر پروژه هستید، این مطلب نقشه راه شما برای بهینه‌سازی کوره قوس الکتریکی است.

کوره قوس الکتریکی و چالش‌های نسوز آن

کوره قوس الکتریکی (EAF) قلب تولید فولاد از ضایعات است. شرایط عملیاتی آن شامل دمای مذاب تا ۱۷۵۰ درجه سانتی‌گراد، شوک حرارتی ۳۰۰ درجه در دقیقه هنگام شارژ، سرباره با ۳۵–۴۵% CaO، ۱۵–۲۵% FeO، ۱۰–۱۵% SiO₂، سایش مکانیکی ناشی از سقوط ضایعات سنگین و اکسیداسیون ناشی از اکسیژن تزریقی است. یک طراحی نسوز بهینه می‌تواند مصرف انرژی را ۸–۱۲ درصد، مصرف الکترود را ۱۰–۱۵ درصد و توقفات را تا ۷۰ درصد کاهش دهد.

انواع جرم نسوز برای مناطق مختلف کوره قوس الکتریکی

منطقه کوره	جرم پیشنهادی	ترکیب اصلی	دمای کاری (℃)	عمر تقریبی (ذوب)	مقاومت اصلی
سقف (Delta)	LCC ۹۰% آلومینا + زیرکونیا	Al₂O₃ ۹۰% + ZrO₂ ۵%	۱۷۵۰	۱۸۰–۲۲۰	شوک حرارتی
دیواره (Sidewall)	منیزیا-کربن	MgO ۹۷% + C ۱۴% + آنتی‌اکسیدان	۱۷۰۰	۱۵۰–۱۹۰	خوردگی سرباره
نقاط داغ (Hotspots)	منیزیا-کرومیت	MgO ۹۵% + Cr₂O₃ ۸%	۱۷۵۰	۱۲۰–۱۶۰	اکسیداسیون
کف (Hearth)	دولومیت-منیزیا	MgO-CaO + رزین	۱۶۵۰	۳۰۰–۴۵۰	سایش + سرباره
تاندیش/پاتیل	آلومینا-اسپینل	Al₂O₃-MgO + اسپینل	۱۶۰۰	۸۰–۱۲۰	مقاومت حرارتی
درب خروج سرباره	جرم گانینگ LCC ۸۵%	Al₂O₃ ۸۵% + SiC	۱۷۰۰	۵۰–۸۰	تعمیر سریع

۱۲ فاکتور کلیدی در انتخاب بهترین جرم نسوز EAF

1. آنالیز سرباره: نسبت CaO/SiO₂، درصد FeO، MnO → انتخاب افزودنی (زیرکونیا برای سرباره اسیدی)
2. دمای کاری: زیر ۱۶۰۰ درجه → LCC ۸۰% | بالای ۱۷۰۰ درجه → منیزیا-کربن ۹۷%
3. شوک حرارتی: شارژ سرد → جرم با آندالوزیت یا زیرکونیا
4. سایش مکانیکی: ضایعات سنگین → افزودن ۱۰–۱۵% SiC یا کرومیت
5. نوع فولاد: استنلس استیل → منیزیا-کرومیت | فولاد آلیاژی → دولومیت-منیزیا
6. مصرف اکسیژن: بالای ۳۰ Nm³/تن → جرم با آنتی‌اکسیدان قوی
7. سیکل شارژ: کوتاه (<۴۵ دقیقه) → جرم با هدایت حرارتی بالا
8. توقفات برنامه‌ریزی‌شده: تعمیر با گانینگ یا ویبره‌کست
9. بودجه: LCC ارزان‌تر، منیزیا-کربن گران‌تر اما عمر بیشتر
10. استانداردهای زیست‌محیطی: جرم بدون کروم برای کارخانه‌های سبز
11. مانیتورینگ: قابلیت نصب سنسور دما و ضخامت
12. خدمات پس از فروش: تأمین گانینگ و تعمیر در محل

شیمی پیشرفته جرم‌های نسوز EAF

جرم LCC: سیمان کلسیم آلومینات <۵% + سیلیکا فوم ۰.۱ میکرومتر + آلومینا ری‌اکتیو → تخلخل <۱۴%، CCS > ۱۲۰ MPa، مقاومت شوک حرارتی ۵۰+ سیکل.

جرم منیزیا-کربن: MgO ۹۷% دریایی + گرافیت فلکی ۹۵% + آنتی‌اکسیدان (Al, Si, B₄C) → مقاومت سرباره عالی، هدایت حرارتی بالا، کاهش اکسیداسیون تا ۸۰%.

جرم آلومینا-اسپینل: تشکیل اسپینل درجا (MgAl₂O₄) → مقاومت عالی در برابر ترک حرارتی، مناسب برای مناطق با تغییرات دمایی شدید.

فرآیند تولید جرم نسوز در شرکت فرآورده‌های نسوز تبریز

1. کلسیناسیون منیزیت دریایی در کوره دوار ۱۸۰۰ درجه
2. میکس دقیق در میکسر Eirich آلمانی (۱۰ دقیقه)
3. افزودن رزین فنولیک یا نوولاک برای منیزیا-کربن
4. پرس هیدرولیک ۲۰۰۰ تن برای کاهش تخلخل
5. پخت در اتمسفر کنترل‌شده (نیتروژن) تا ۱۶۰۰ درجه
6. تست Slag Cup با سرباره واقعی مشتری
7. بسته‌بندی کیسه ۲۵ kg با کد بچ + MSDS

ظرفیت تولید: ۳۵۰۰ تن جرم EAF در ماه.

روش نصب، تعمیر و نگهداری جرم نسوز

• نصب اولیه: ویبره‌کست برای کف، آجر منیزیا-کربن برای دیواره
• تعمیر روزانه: گانینگ با جرم ۸۵% LCC هر ۵۰ ذوب
• تعمیر Hotspots: پچینگ با جرم منیزیا-کرومیت
• گرم‌کردن: ۵۰ درجه در ساعت تا ۸۰۰ درجه، سپس ۱۰۰ درجه تا ۱۶۰۰ درجه
• مانیتورینگ: لیزر اسکنر ضخامت + دوربین ترموگرافی

تست‌های آزمایشگاهی و کنترل کیفیت

مرکز R&D تبریز مجهز به کوره RUL تا ۱۸۰۰ درجه، دستگاه Slag Corrosion Test، آنالیز XRF و XRD، تست Hot Modulus of Rupture.

نتایج نمونه بچ ۱۴۰۴/۰۸:

آزمون	استاندارد	منیزیا-کربن ۹۷%
RUL (T0.5)	ISO 1893	۱۷۲۰°C
تخلخل	ASTM C20	۱۳.۸%
مقاومت سرباره (mm)	—	۱.۹ (پس از ۸ ساعت)

مطالعات موردی واقعی در کارخانه‌های ایران

فولاد مبارکه (کوره ۱۸۰ تن): جرم منیزیا-کربن ۹۷% + آنتی‌اکسیدان در دیواره → عمر از ۱۴۲ به ۲۰۸ ذوب (۴۶% افزایش).

فولاد ارفع (کوره ۱۲۰ تن): LCC ۹۰% + زیرکونیا در سقف → ۴۸۰ ذوب بدون ترک عمده.

فولاد خوزستان (کوره ۱۵۰ تن): دولومیت-منیزیا در کف → ۴۲۰ ذوب (۳۸% افزایش).

نکات طلایی برای مهندسان نسوز

• هرگز سرباره را بدون آنالیز انتخاب نکنید
• از گانینگ منظم (هر ۵۰ ذوب) غفلت نکنید
• دمای پوسته خارجی را زیر ۳۵۰ درجه نگه دارید
• از جرم‌های بازیافتی بدون تست استفاده نکنید
• مانیتورینگ آنلاین ضخامت را جدی بگیرید

جمع‌بندی: آینده EAF با جرم نسوز بهینه

نحوه انتخاب بهترین جرم نسوز برای کوره‌های قوس الکتریکی دیگر یک هزینه نیست – یک سرمایه‌گذاری استراتژیک برای آینده تولید فولاد شماست. شرکت فرآورده‌های نسوز تبریز با R&D پیشرفته، تولید سفارشی، خدمات گانینگ ۲۴/۷ و تیم مهندسی EPC، شریک قابل‌اعتماد شما در این مسیر است.

منابع: World Steel Association ۲۰۲۵ | جرم نسوز EAF تبریز | خدمات گانینگ و تعمیر