أثناء عملية الصهر، تتعرض بطانة فرن صهر النحاس الدوار باستمرار لاختبارات قاسية متعددة، تشمل التآكل الناتج عن المعدن المنصهر عند درجات حرارة عالية، والتآكل الكيميائي المعقد، والإجهاد الحراري الشديد. ويؤثر عمرها الافتراضي بشكل مباشر على سلامة الإنتاج وتكلفته وكفاءته. ولتحقيق كفاءة عالية وعمر خدمة طويل لبطانة الفرن، من الضروري فهم آليات تلفها فهمًا دقيقًا، واختيار المواد واستراتيجيات الصيانة المناسبة لمختلف مناطق العمل.
يُعزى تلف بطانة الفرن إلى التأثيرات المشتركة لعدة عوامل. يُعدّ التآكل الكيميائي العامل الرئيسي، حيث تتغلغل الخبث القلوي والكبريتيدات وأكاسيد الرصاص والزنك إلى داخل جدران الفرن، مما يُسبب تدهورها وتقشرها. كما يُسرّع التآكل الميكانيكي المستمر الناتج عن المعدن المنصهر ذي درجة الحرارة العالية من تآكل المادة. في الوقت نفسه، يُسبب الإجهاد الحراري الناتج عن عمليات التشغيل والإيقاف المتكررة أو تقلبات درجات الحرارة تشققات في بطانة الفرن، مما يزيد من تفاقم الضرر.
يجب أن تتناسب تركيبة المواد الحرارية بدقة مع خصائص المناطق المختلفة. في منطقة حوض الصهر، حيث يكون التلف أشدّ وحيث يوجد تلامس مباشر مع النحاس الخام والخبث، يُفضّل استخدام طوب المغنيسيا والكروم ذي المقاومة الممتازة للتآكل، أو طوب المغنيسيا والألومينا الإسبينيل الأكثر ملاءمةً للبيئة. في المنطقة الانتقالية (خاصةً بالقرب من خط الخبث)، حيث يتناوب الإجهاد الحراري والتآكل الكيميائي، يُستخدم غالبًا البناء المركب أو الطوب عالي الكثافة المُسبق التفاعل لمقاومة الاختراق والتقشر. في منطقة المداخن، حيث تكون درجة الحرارة منخفضة نسبيًا، ولكنها تواجه جرف غازات المداخن المُغبرة والتآكل الناتج عن الغازات الحمضية، يُعدّ طوب الألومينا العالي أو طوب كربيد السيليكون خيارات أكثر اقتصادية وموثوقية.
تُعدّ استراتيجيات الصيانة العلمية ركيزة أساسية أخرى لإطالة عمر بطانة الفرن. وتشمل هذه الاستراتيجيات: إنشاء نظام لمراقبة درجة الحرارة والسماكة بشكل دوري؛ واستخدام تقنية التصوير الحراري للتنبؤ بالأضرار؛ وتطبيق طلاءات رش متخصصة لإجراء إصلاحات سريعة ساخنة أو باردة للتآكل الموضعي؛ وتحسين عمليات التصنيع لتحقيق استقرار شكل الخبث ودرجة حرارته، وبالتالي الحد من التآكل من مصدره. علاوة على ذلك، يُعدّ تخصيص فواصل تمدد مناسبة واستخدام بنية قفل متداخلة أثناء بناء البطانة أمرًا بالغ الأهمية لضمان الاستقرار العام.
بالنظر إلى المستقبل، تتجه التطورات في تكنولوجيا تبطين الأفران نحو مزيد من الذكاء والملاءمة البيئية. وقد نضج البحث والتطبيق في مجال المواد الحرارية الخالية من الكروم، ومكّنت أجهزة الاستشعار الذكية ونماذج التنبؤ بالعمر الافتراضي من التحول من "الصيانة التفاعلية" إلى "الوقاية الاستباقية". ولن يتسنى إرساء الأساس لتشغيل أفران صهر النحاس الدوارة بكفاءة واستقرار إلا من خلال التكامل العميق بين علوم المواد وتكنولوجيا المراقبة وتحسين العمليات.
