MT Erikoismateriaalit tuotantoprosesseissa (3 op)

Transkriptio

1 MT Erikoismateriaalit tuotantoprosesseissa (3 op) 4. Luento - Ke Vuorauksiin kohdistuvat rasitukset Marko Kekkonen MT Erikoismateriaalit tuotantoprosesseissa (3op) Luennon sisältö Tulenkestäviin vuorauksiin kohdistuvat rasitukset - Kemialliset rasitukset - Termiset rasitukset - Mekaaniset rasitukset 2 1

2 Vuorauksiin kohdistuvat rasitukset 3 Vuorauksiin kohdistuvat rasitukset Kemialliset rasitukset Kemiallisia rasituksia aiheuttavat kuonan, sulan metallin ja atmosfäärin reaktiot vuorausmateriaalin kanssa. Vuorausmateriaali atmosfääri Vuorausmateriaali - kuona Vuorausmateriaali sula metalli Vuorauksen kemiallista kulumista voidaan estää tai hidastaa: valitsemalla termodynaamisesti mahdollisimman stabiili materiaali alentamalla reaktioalueen lämpötiloja 4 2

3 Kemialliset rasitukset Vuorausmateriaali - kuona vuorovaikutus Metallurgisissa prosesseissa kuona aiheuttaa yleensä eniten vuorauksen kulumista. Kuona? Kuonan muodostamat komponentit ovat peräisin useasta lähteestä, joista tärkeämmät ovat: panosmateriaalien epäpuhtaudet (sivukivi) prosessiin lisätyt kuonanmuodostajat (CaO, MgO, SiO 2, Ca 2 F, ) reaktiotuotteet (hapettumistuotteet konvertteriprosessissa, deoksidaatiotuotteet, rikinpoistoreaktion tuotteet jne.) tulenkestävät materiaalit (liukeneminen, eroosio) Kuoniin verrattavia ovat myös metallisulan pinnalle lisättävät - peitosteet, joita käytetään lämpöeristeinä ja suojana atmosfääriä vastaa - valupulverit, jotka sulaessaan muodostavat kuonan jatkuvavalussa 5 Kemialliset rasitukset Vuorausmateriaali - kuona vuorovaikutus Kuonan aiheuttamat rasitukset: Jatkuva kuonakontakti - kuonarajalla - suuri uusiutuva kuonamäärä kosketuksissa tulenkestävän materiaalipinnan kanssa Kuonaroiskeet - pieni kuonamäärä suurta tulenkestävää pintaa kohden - voi muodostaa kasvannaisia tulenkestävän pinalle Kahden faasin välinen reaktio on mahdollinen vain kuin niillä esiintyy yhteinen kontaktipinta. Reaktiot tapahtuvat pinta-alayksikköä kohti, joten yhteisen pinnan alalla on ratkaiseva merkitys tapahtuman kokonaisnopeudelle. 6 3

4 Kemialliset rasitukset Vuorausmateriaali - kuona vuorovaikutus Vuorausmat. ominaisuudet, jotka vaikuttavat niiden kuonankestoon. Tärkeimmät kuonan ominaisuudet, jotka vaikuttavat sen reagoimiseen vuorauksen kanssa Kuonan aiheuttamaan kemialliseen kulumiseen vaikuttavia tekijöitä. Lähde: Härkki, J. Mitä olet aina halunnut tietää tulenkestävistä. Tulenkestävät materiaalit-prof. Jouko Härkin juhlaseminaari , Pohto, Oulu 7 Kemialliset rasitukset Vuorausmateriaali - kuona vuorovaikutus Kuona ja tulenkestävä materiaali voivat reagoida eri tavoilla: 1. Vuorausmateriaali liukenee kuonaan 2. Kuona tunkeutuu vuorausmateriaaliin 3. Kuona voi toimia kuluttavana väliaineena virratessaan sulan metallin pinnalla etenkin jos lämpötila on siksi alhainen, että kuona on osittain kiinteänä. 8 4

5 Vuorausmateriaali - kuona vuorovaikutus 1. Vuorausmateriaalin liukeneminen kuonaan Tärkein tulenkestävän materiaalin tuhoutuminen syistä. Vaikuttavin tekijä vuorausmateriaalin ja kuonan välisissä reaktioissa on näiden kemiallinen koostumus. 9 Vuorausmateriaali - kuona vuorovaikutus 1. Vuorausmateriaalin liukeneminen kuonaan Reaktionopeutta voidaan jossain määrin arvioida koostumusten perusteella. - Hapan vuorausmateriaali kestää huonosti emäksistä kuonaa ja päinvastoin. - Esim. emäksinen paljon CaO:a sisältävä kuona liuottaa sellaista vuorausta, joka sisältää paljon SiO 2 :a eli hapanta komponenttia. Valittava termodynaamisesti mahdollisimman stabiili vuorausmateriaali Kuva. Teräskirja, Metallinjalostajat ry. 10 5

6 Vuorausmateriaali - kuona vuorovaikutus 1. Vuorausmateriaalin liukeneminen kuonaan Materiaalit, jotka ovat pääosin muotoa RO 2, ovat happamia (esim. SiO 2, ZrO 2 ). RO-muotoa olevat yhdisteet ovat emäksisiä (esim. CaO, MgO, FeO) Al 2 O 3 on amfoteerinen eli se voi käyttäytyä sekä happamasti tai emäksisesti olosuhteista riippuen. Yksinkertaistaen kuona on hapan jos sen emäksisten komponenttien määrä jaettuna happamilla komponenteilla on pienempi kuin kaksi, esim. CaO+MgO/SiO 2 < 2 ja vastaavasti emäksinen jos CaO+MgO/SiO 2 > 2 Vastaavasti jaotellaan tulenkestävät keraamiset materiaalit. 11 Vuorausmateriaali - kuona vuorovaikutus 1. Vuorausmateriaalin liukeneminen kuonaan Sula kuona ja oksidipohjainen tulenkestävä materiaali ovat rakenteeltaan samankaltaisia fi Kuona voi liuottaa tulenkestävää materiaalia itseensä aina kyllästymisrajalle saakka. - Liukenemisnopeuteen vaikuttaa suoraan kuonan ja vuorauksen välinen liukenevan komponentin pitoisuusero. Se on sitä suurempi mitä suurempi on ko. liukenevan komponentin liukoisuus kuonaan ja mitä pienempi on sen pitoisuus kuonassa. - Myös korkea lämpötila nopeuttaa liukenemista. - Tätä tuhoutumis-mekanismia vastaan voidaan kuonafaasi kyllästää jo alunpitäen tulenkestävästä liukenevalla komponentilla. Tällöin liukeneminen estyy termodynaamisen ajavan voiman puuttuessa. esim. konvertterikuonan kyllästäminen MgO:lla (MgO:n liukoisuus kuonaan 8-12%) 12 6

7 Vuorausmateriaali - kuona vuorovaikutus 2. Kuonan tunkeutuminen tulenkestävään vuorausmateriaaliin Kuona voi tunkeutua tulenkestävän materiaalin huokosiin ja näin lisätä kuonan ja vuorauksen reaktiopinta-alaa ja/tai muuttaa tulenkestävän pinnan rakennetta. Yleensä kuonareaktiolle herkin tulenkestävä osa on sen sidefaasi, jonka kautta kuona etenee yhä syvemmälle rakenteeseen. Kuona reagoi vuorauksen kanssa tavallisesti tasapainotilaan saakka. Reaktioiden seurauksena vuorausmateriaalissa tapahtuu usein tilavuuden muutoksia, jotka aiheuttavat rakenteen heikkenemistä. Myös lähes reagoimattomatkin tulenkestävät partikkelit voivat irrota sulaan kuonaan romahduttaen tulenkestävän mekaanisen keston. Kuonan tunkeutumista tulenkestävään materiaaliin säätelevät pintaenergiaolosuhteet (kostutus) ja kuonan viskositeetti. 13 Vuorausmateriaali - kuona vuorovaikutus 2. Kuonan tunkeutuminen tulenkestävään vuorausmateriaaliin Kostutus Kuonasulan ja vuorausmateriaalin välisellä kostutuksella on ratkaiseva merkitys kuonan tunkeutumiselle vuorausmateriaalin huokosiin. Mitä parempi kostutus eli mitä pienempi kostutuskulma, sitä nopeammin kuona tunkeutuu huokosiin. Kostutuskulman tulee olla < 90º, jotta tunkeutumista ylipäätänsä tapahtuisi. Sula kuona muistuttaa oksidista tulenkestävää rakennetta ja näiden välinen kostutus on yleensä hyvä, kostutuskulman vaihdellessa välillä 0-40 astetta. 14 7

8 Vuorausmateriaali - kuona vuorovaikutus 2. Kuonan tunkeutuminen tulenkestävään vuorausmateriaaliin Huono kostutus (grafiitti) Hyvä kostutus (MgO) Sulan kuonan ja kiinteän materiaalin välinen kostutus. Lähde: Gunnar Kunz, Ladle Refractories for Clean Steel Production. RHI Bulletin, No. 2, 2010, pp Vuorausmateriaali - kuona vuorovaikutus 2. Kuonan tunkeutuminen tulenkestävään vuorausmateriaaliin Sulan ja kiinteän materiaalin välisen kostutuskulman mittaus 16 8

9 Vuorausmateriaali - kuona vuorovaikutus 2. Kuonan tunkeutuminen tulenkestävään vuorausmateriaaliin Sulan ja kiinteän materiaalin välisen kostutuskulman mittaus. Esimerkki välialtaan kuonasta ja vuorausmateriaalista a 1365 C b 1410 C c 1440 C, 7:05 d 1440 C, 7:08 e 1440 C, 7:10 f 1460 C, 7:14 g 1460 C, 7:17 h 1460 C, 7:20 i 1460 C, 7:22 j 1460 C, 7:24 k 1460 C, 7:26 Lähde: Marko Kekkonen, RFCS-project: Active Tundish Metallurgy Vuorausmateriaali - kuona vuorovaikutus 2. Kuonan tunkeutuminen tulenkestävään vuorausmateriaaliin Viskositeetti Kuonan viskositeetin pieneneminen eli sen juoksevuuden parantuminen edesauttaa kuonan tunkeutumista vuorausmateriaaliin Kuonan viskositeettia voidaan lisätä sopivalla seostuksella tai lämpötilan laskulla. SiO 2 on verkkorakenteen muodostaja fi kasvattaa viskositeettia Emäksiset oksidit, kuten CaO ja MgO, pilkkovat SiO 2 :n verkkorakennetta fi pienentävät viskositeettia CaO-SiO 2 kuona 18 9

10 Vuorausmateriaali - kuona vuorovaikutus Kostutuksen ja viskositeetin lisäksi sulan tunkeutumiseen vaikuttaa mm. huokosten koko ja muoto. Homogeeninen huokoseton rakenne liukenee tasaisesti koko pinnalta (a). Heterogeeninen huokoseton rakenne liukenee epätasaisesti, jos matriisilla on suurempi liukenemisnopeus kuonaan kuin siinä olevalla toisella faasilla (b). Huokoinen rakenne johon ei ole tunkeutunut kuonaa liukenee vain ulkopinnaltaan (c,d). Huokoinen rakenne jonne on tunkeutunut kuonaa liukenee sekä ulkopinnaltaan että huokospinnoiltaan (e, f). Tulenkestävän vuorausmateriaalin ja kuonan välisiä reaktiomahdollisuuksia. 19 Kemialliset rasitukset Vuorausmateriaali - kuona vuorovaikutus Kuonaroiskeet Kuonakontakti voi aiheutua myös kuonaroiskeista. Roiskeiden tarttuessa tulenkestävän pintaan voi siitä aiheutua kasvannaisia, jotka vaativat mekaanisen irrotuksen. Tällöin tulenkestävä materiaali joutuu hyvinkin rajun mekaanisen rasituksen alaiseksi

11 Kemialliset rasitukset Vuorausmateriaali sula metalli vuorovaikutus Kuonan tavoin sula metallin ja tulenkestävä materiaalin väliset reaktiot voidaan jakaa kolmeen ryhmään: 1. Vuorausmateriaalin liukeneminen 2. Vuorauksen kasvaminen sulasta tapahtuvan erkautumisen seurauksena 3. Sulan metallin tunkeutuminen vuorausmateriaaliin 21 Vuorausmateriaali sula metalli vuorovaikutus 1. Vuorausmateriaalin liukeneminen 2. Vuorauksen kasvaminen sulasta tapahtuvan erkautumisen seurauksena 1. Sula metalli on kuonaa suuremmalla pinnalla kontaktissa tulenkestävän vuorauksen kanssa. Tällöin voivat erilaiset metallifaasin puhtauteen vaikuttavat reaktiot kiihtyä. - Reoksidaatio Esim. vuorausmateriaalin oksidikomponentti liukenee sulaan metalliin, jos sulan happipitoisuus on pienempi kuin ko. oksidin liukenemistasapainon mukainen happipitoisuus. Me x O y fi xme + yo - C-pick-up (C x H y fi xc + yh, C vuoraus fi C teräs ), - H-pick-up (C x H y fi xc + yh, H 2 O fi 2H + O) 2. Jos taas sulan happipitoisuus on suurempi, ei liukenemista tapahdu, vaan sulasta voi päinvastoin erkautua kyseistä oksidia mikäli sulassa on tämän kationeja fi vuorauksen kasvaminen Näitä asioita tarkastellaan lähemmin reaktiotermodynamiikkaa käsittelevällä luennolla keskiviikkona

12 Vuorausmateriaali sula metalli vuorovaikutus 3. Sulan metallin tunkeutuminen vuorausmateriaaliin Sula metalli kostuttaa huonosti oksidisia tulenkestäviä materiaaleja (puhtaalla hapettomalla metallisulalla kostutuskulma on luokkaa 120 ). fi reagointi vuorauksen ulkopinnalla (tuhoutuminen hidasta) Sula metalli voi tunkeutua kuitenkin tulenkestävän materiaalin huokosiin esim. - pintaenergiasuhteiden - ferrostaattisen paineen ajamana Happipitoisuuden kohotessa kostutuskulma sulan metallin ja tulenkestävän välillä kuitenkin pienenee fi tunkeutuminen mahdollistuu fi kemiallinen vuorovaikutus voimistuu Halkeamien kautta ferrostaattinen paine pystyy myös työntämään metallia vuoraukseen. 23 Vuorausmateriaali sula metalli vuorovaikutus 3. Sulan metallin tunkeutuminen vuorausmateriaaliin Metallin imeytyminen vuorausmateriaaliin ei yleensä aiheuta merkittäviä kemiallisia reaktioita. - oleellista on että kaikki imeytymistapahtumat vaikuttavat vuorauksen ominaisuuksiin kuten lämmönjohtavuuteen, lämpöshokinkestoon, mekaaniseen lujuuteen jne. Huokosiin/halkeamiin tukeutuva metalli parantaa vuorauksen lämmönjohtavuutta ja aiheuttaa näin suuremman lämpövuon prosessista. Lämpötalous huononee. Vuorauksen taaemmat osat ns. eristysvuoraus tai varmuusvuoraus joutuu lämpötilaan, johon sitä ei mahdollisesti ole suunniteltu fi puhkeuma mahdollistuu. Manttelin lämpötila nousee josta seuraa lämpölaajenemisesta ja edelleen dimensioiden muuttuminen

13 Kemialliset rasitukset Yksi keino hidastaa vuorauksen kemiallista kulumista on alentaa reaktioalueen lämpötiloja esim. entistä voimakkaammalla vesijäähdytyksellä. fi tulenkestävät pinnat saataisiin toimimaan matalammissa lämpötiloissa * hidastaa vuorauksen kulumismekanismeja vähentämällä sulan kuonan ja metallin tunkeutumissyvyyttä. * heikentää kuonan aiheuttaman liukenemisen termodynaamisia ja reaktiokineettisiä edellytyksiä. * pinnalle muodostuu korkean viskositeetin kuonakerros fi tuoreen kuonan kulkeutuminen vuorauksen pintaan vähenee 25 Kemialliset rasitukset Jäähdytystä suunniteltaessa pitää pyrkiä jäähdytystehon optimointiin tiilen kestävyyden, lämpöhäviöiden ja autogeenisen vuorauksen paksuuden kesken. Autogeeninen vuoraus saattaa muodostua myös liian paksuksi fi uunin tilavuus pienenee, fi lohkeaminen yhdessä alkuperäisen vuorauksen kanssa Autogeenivuorausta (freeze lining) käytetään mm. liekkisulatustekniikassa - saadaan aikaan jäähdytyselementtien avulla - kuparikuona on vuorauksen kannalta erittäin kuluttava (tunkeutuu vuoraukseen) Jäähdytyksen luoma autogeeninen vuorauskerros Kuva: Lauri Pesonen, Metallurgisten uunien jäähdytysjärjestelmät, Diplomityö, TKK,

14 Kemialliset rasitukset Vuorausmateriaali atmosfääri vuorovaikutus Reaktorin atmosfääri voi aiheuttaa kemiallista kulumista kaasujen reagoidessa vuorausmateriaalin kanssa. Huokosten kautta voi tulenkestäviin rakenteisiin tunkeutua kaasumaisia komponentteja tai pölyä hyvinkin syvälle. Tällöin vuoraus voi tuhoutua muualtakin kuin pinnalta. Myös vuorausmateriaalin joidenkin komponenttien höyrystyminen voi heikentää vuorausta. Tyypillisiä kaasuja jotka aiheuttavat rasituksia vuoraukseen ovat: CO, Hiilivedyt, Kosteus (H 2 O), Happi, Alkalit 27 Kemialliset rasitukset Vuorausmateriaali atmosfääri vuorovaikutus CO Lähes kaikissa metallurgisissa prosesseissa kaasufaasissa on hiilimonoksidia. Se voi raudan tai rautaoksidin katalysoimana hajota n. 500 C:ssa elementaariseksi hiileksi ja hiilidioksidiksi. - Elementaarinen hiili vaatii tilaa ja voi näin aiheuttaa, syntypaineensa seurauksena, tulenkestävän rakenteen murtumisen. Jos manttelilämpötila pääsee kohoamaan tällaisiin lämpötiloihin voi tapahtua myös teräksen hiilettymistä. Tällöin teräksen mekaaninen kesto heikkenee ja seurauksena voi olla manttelin murtuminen ja siis välttämättömän tukirakenteen romahtaminen. Myös vuorauksen sisältämän rautaoksidin valenssimuutokset (pelkistyminen) saattaa rikkoa rakenteen

15 Kemialliset rasitukset Vuorausmateriaali atmosfääri vuorovaikutus Hiilivedyt Vastaavasti kuin hiilimonoksidi myös hiilivedyt voivat hajota elementaarista hiiltä synnyttäen. Seuraukset ovat tällöin samat kuin hiilimonoksidin tapauksessa. Hajoaminen tapahtuu noin 900 C:een paikkeilla. CO:n ja hiilivetyjen aiheuttamaa hiilivaaraa esiintyy etenkin pelkistysuuneissa kuten masuuneissa ja uppokaariuuneissa, joissa hiilimonoksiditaso on kaasufaasissa korkea. 29 Kemialliset rasitukset Vuorausmateriaali atmosfääri vuorovaikutus Kosteus Kosteus prosessikaasuissa voi aiheuttaa tulenkestävän materiaalin hydratoitumisen suhteellisen korkeissakin lämpötiloissa (n. 400 C:a). fi vuoraus turpoaa ja murenee. Hydratoitumisen takia on myös tulenkestävien varastointiin kiinnitettävä erityistä huomiota Happi Hiilipitoisen materiaalin hapettuminen pinnalta fi Tulenkestävän materiaalin kesto heikkenee (huokoisuus lisääntyy, kuonankestävyys heikkenee) Alkalit Voivat tunkeutua tulenkestävään vuoraukseen joko pölyinä kaasujen mukana tai alkalihöyryinä. fi matalalla sulavia yhdisteitä fi uusia faaseja (tilavuus kasvaa) fi vuoraus voi murentua paineen seurauksena 30 15

16 Vuorauksiin kohdistuvat rasitukset Kemialliset rasitukset Rajapinnat Kuona/atmosfääri sekä kuona/metalli rajapinnat ovat myös erittäin herkkiä alueita vuorauksen tuhoutumisen kannalta. Tämä johtuu rajapinnoilla tapahtuvista reaktioista ja niistä seuraavista sulien ominaispainon ja/tai pintaenergian aiheuttamista paikallisista virtauksista, jotka voivat olla hyvinkin nopeita ja näin ohentaa pintojen läheisyydessä olevaa laminaaria rajakerrosta ja näin kiihdyttää aineensiirtoa alueella (Maragoniefekti). - Vuorausmateriaalin liukeneminen kuonaan nostaa kuonan tiheyttä fi kuonan laskeutuminen fi reagoimatonta kuonaa rajapinnalle Tiheyserosta aiheutuva vuorauksen kuluminen kuonan ja atmosfäärin rajapinnalla 31 Vuorauksiin kohdistuvat rasitukset Termiset rasitukset Termisiä rasituksia aiheuttavat: - Korkea lämpötila - Lämpötilan vaihtelut - Jälkilaajenema ja jälkikutistuma sekä viruminen - Sulan metallin tunkeutuminen vuorausmateriaaliin 32 16

17 Vuorauksiin kohdistuvat rasitukset Termiset rasitukset Lämpötilan kohotessa aines pehmenee vähitellen sulafaasin lisääntyessä ja tämän viskositeetin pienentyessä. Tällöin myös materiaalin mekaaninen lujuus pienenee asteittain Pienemmätkin lämpötilan vaihtelut voivat aiheuttaa tulenkestävän vuorausmateriaalin rikkoutumista pirstoutumalla: - Vuorauksen epätasainen lämmitys tai jäähdytys aiheuttaa lämpötilagradientin, jonka synnyttämät jännitykset rikkovat vuorauksen. - Vuorauksen lämpölaajenemisesta johtuva puristus aiheuttaa rikkoutumisen. - Tiilen pinta- ja sisäosien lämpölaajenemiskertoimet ovat kuonan/metallin tunkeutumisen tai rakenteessa tapahtuvien muutosten seurauksena erisuuria, mistä aiheutuu jännityksiä etenkin tiilen pintaosiin 33 Vuorauksiin kohdistuvat rasitukset Termiset rasitukset Tulenkestävän materiaalin ollessa pitkään korkeassa lämpötilassa siinä tapahtuu palautumattomia tilavuusmuutoksia, jälkilaajenemaa tai -kutistumaa. Jälkikutistuma aiheuttaa vuoraukseen halkeamia ja saumojen aukeamista. Vähäinen jälkilaajenema saattaa olla edullista, mutta suuri laajenema muuttaa rakenteen muotoa, jolloin se voi sortua. Termistä kulumista aiheuttaa myös sulan metallin tunkeutumien vuorauksen halkeamiin ja huokosiin

18 Vuorauksiin kohdistuvat rasitukset Mekaaniset rasitukset Vuoraukseen kohdistuvat mekaaniset rasitukset aiheutuvat vuorauksen staattisesta ja dynaamisesta kuormituksesta sekä väliaineen kuluttavasta vaikutuksesta. - Vuorauksen oma paino fi staattinen puristuskuormitus alimpiin osiin - Reaktorin tai sen osien liikkeet fi dynaaminen kuormitus mekaaninen väsymien - Reaktorin panostus fi iskuja, hankausta Tulenkestävien materiaalien mekaaniset ominaisuudet riippuvat hyvin paljon lämpötilasta. hauraita matalissa lämpötiloissa, mutta muuttuvat lämpötilan noustessa plastisemmiksi. Plastinen aines kestää paremmin mekaanista rasitusta. 35 Vuorauksiin kohdistuvat rasitukset Olosuhteiden muutokset Vuorausmateriaali - kuona vuorovaikutus Vuorausmateriaali sula metalli vuorovaikutus Vuorausmateriaali - atmosfääri vuorovaikutus Prosessin kuluessa pinnankorkeudet vaihtelevat, jolloin vuorauksen kanssa kosketuksissa oleva, prosessissa liikkuva, kuona, metalli ja atmosfääri ovat vuorotellen kontaktissa vuorauksen kanssa

19 Vuorauksiin kohdistuvat rasitukset Olosuhteiden muutokset Olosuhteet voivat vaihdella suuresti etenkin panosprosesseissa sekä eri prosessointivaiheissa. - Hapettava/pelkistävä olosuhde - Hapan/emäksinen kuona. - Ajoittaiset iskut (panostus). - Virtausten voimakkuusmuutokset (huuhtelu, mellotus). - Ajoittainen hierto (mm. liukenemattoman kalkin vaikutus kuonarajalla). - Lämpöshokit (etenkin panostuksen yhteydessä). - Kontaktivaihtelu: Metalli, kuona, kivi, atmosfääri. 37 Vuorauksiin kohdistuvat rasitukset Vuorausten kulumismalleja 38 19

20 Vuorauksiin kohdistuvat rasitukset Metallurgisten prosessien uunirakenteille synnyttämä kokonaiskuormitus koostuu siis termisistä, kemiallisista ja mekaanisista rasituksista. Nämä tekijät muodostavat yhdessä erilaisia kulumismekanismeja, joiden yhteisvaikutus määrää uunin tulenkestävän vuorauksen lopullisen eliniän. Johtuen metallurgisten prosessien yleisestä luonteesta vuoraukseen kohdistuu epätasainen lämpökuormitus, jolloin vuorauksen korkean lämpötilan alueet yhdistettynä syöpymistä aiheuttaviin olosuhteisiin kuluvat nopeammin kuin alemman lämpötilan alueet. Yleensä ottaen mikä kiihdyttää toivotun prosessin nopeutta useimmiten myös kiihdyttää tulenkestävien materiaalien tuhoutumista. Jotta paras mahdollinen tulenkestävä materiaali voitaisiin valita, tulee tuntea vuoraukseen eri alueilla kohdistuvat rasitukset. 39 Vuorauksiin kohdistuvat rasitukset Masuuni 40 20

21 Vuorauksiin kohdistuvat rasitukset - Masuuni 41 Vuorauksiin kohdistuvat rasitukset Konvertteri 42 21

22 Vuorauksiin kohdistuvat rasitukset Senkka 43 Vuorauksiin kohdistuvat rasitukset Vuorausmateriaalien kestävyys erilaisia rasituksia vastaan senkkauunissa 44 22

23 Vuorauksiin kohdistuvat rasitukset Kuparin valmistus 45 Vuorauksiin kohdistuvat rasitukset Raahen terästehtaalla Masuunille 1 tehtiin peruskorjaus 2010 (edellinen 1995) Masuunille 2 tehtiin peruskorjaus 2011 (edellinen 1996) Outokummun Tornion ferrokromitehtaan uppokaariuunin (sähköuuni) katon käyttöikä on 3-5 vuotta. Vuorauksen kesto pohjassa yli 10 vuotta. Seinämuurausta joudutaan korjailemaan paikallisesti massalla muutaman kerran kampanjan aikana. Nikkelikiven pelkistykseen käytettävän sähköuunin seinä- ja pohjavuoraukset kestävät noin viisi vuotta. Kattovuoraus noin vuoden