Главная / Статьи / Служба огнеупоров в сталеплавильном производстве

Служба огнеупоров в сталеплавильном производстве

← Предыдущая Следующая →
9
f_c2RlbGFub3VuYXMucnUvdXBsb2Fkcy83LzEvNzE4MTUyMTgwNDM1MV9vcmlnLmpwZWc_X19pZD0xMDUyNDg= Мартеновские печи. 
 Подины мартеновских печей изготовляют из периклазового порошка с возможно   большим содержанием MgO. Нижний слой подины толщиной 460—640 мм   выкладывают из периклазового кирпича, а верхний слой толщиной 300—350 мм —   из периклазового порошка рационального зернового состава. Порошок тщательно   утрамбовывают. В процессе службы подина испытывает ферростатическое   давление металла, механическое воздействие шихты при ее завалке, движение потоков стали, после выпуска металла подина соприкасается при температуре ~1690°С со шлаком. Химико-минералогический состав верхнего слоя подины в процессе эксплуатации меняется. В процессе службы происходит взаимодействие периклаза с оксидами железа, кальция и кремния. Под воздействием железисто-силикатного расплава шлака происходит разрушение крупных зерен на отдельные кристаллы периклаза, растворение их в расплаве. Постепенно верхний слой подины приближается по своему составу и состоянию к шлаку и постоянно смывается. Периодически через 30—50 плавок подину ремонтируют.
В сводах мартеновских печей в подавляющем большинстве применяют основные огнеупоры. Температура в подсводовом пространстве сталеплавильных печей доходит до 1800° и выше. Огнеупоры испытывают резкие колебания температуры, воздействие пылегазового потока, переменное воздействие окислительной и восстановительной среды газов, давление массы свода. Свод выкладывается кольцами. Кирпичи в кольцах соединяют стальными стерженьками, а между кирпичами укладывают стальные пластины толщиной 0,8 мм, с помощью которых группу кирпичей подвешивают к балкам. При работе свода стальные пластины окисляются, образовавшийся оксид железа взаимодействует с MgOкирпича с образованием магнезиоферрита и магнезиовюстита, которые соединяют кирпичи в кольце свода в монолит.
В рабочей зоне выделяются три характерные подзоны: горячая, контактирующая с реагентами рабочего пространства, средняя и верхняя.
Горячая подзона имеет плотную структуру, излом с металлическим блеском и состоит из шпинелидов сложного состава, непрозрачных при рассмотрении под микроскопом в проходящем свете и напоминающих металл в отраженном; здесь не видно отдельных частиц (зерен) хромита и периклаза; этссамая плотная часть изделия. Средняя подзона слагается из периклаза и шпинелидов; зерна хромита здесь также отсутствуют, на их месте наблюдаются поры. Верхняя часть рабочей зоны слагается из хромита, периклаза и силикатов форстерита и монтичеллита. Эта подзона такая же плотная, как и горячая.
Химический состав рабочей зоны меняется так: содержание оксидов железа увеличивается с 5—10 в верхней части зоны до 30—46 % в горячей подзоне; содержание MgOи Сr203 уменьшается и составляет соответственно вверху зоны около 60 и 8—9 %, в горячей подзоне — 30—40 и 6— 7 %; СаО и SiO2 концентрируются в верхней части рабочей зоны.
Изменение химического состава происходит в основном в результате капиллярной миграции расплавов под влиянием градиента температур. Силикатные расплавы мигрируют в направлении от высоких температур, а несмешиваемые с ними железомарганцевые — в направлении к высоким температурам. Изменение структуры в переходной зоне заключается в увеличении пористости и размера пор.
Вследствие колебания температуры в рабочем пространстве печей в кладке свода возникают напряжения, приводящие к образованию трещин и затем к сколам части изделий. Периклазохромитовые изделия в сводах печей изнашиваются преимущественно в результате этих сколов, а не вследствие оплавления, как динасовые. Но и периклазохромитовые изделия под действием высоких температур и реагентов плавильного пространства также несколько оплавляются. Износ оплавлением зависит от основности шлака.
Действие кислых шлаков сопровождается переносом материала огнеупора в шлак, вследствие чего граница огнеупор—шлак перемещается в направлении огнеупора (плавление). При воздействии основных шлаков преимущественное развитие получает адсорбция шлака, положение границы огнеупор—шлак при этом практически остается длительное время неизменным. И лишь при высоких температурах (более 1700 °С) адсорбционный слой и поверхность огнеупора оплавляются.
Различают два вида сколов: скол небольших пластинок изделий толщиной до 1—3 см (шелушение) и скол кусков толщиной 5—8 см. Первые сколы происходят по границе между горячей и средней подзонами, вторые — между рабочей и переходной зонами. Тот или иной вид скола зависит от капиллярной структуры огнеупора и градиента температур. С уменьшением градиента температур мощность зон увеличивается. Частота сколов зависит от колебаний температур. Устранение колебаний температуры в рабочем пространстве печей и недопустимость ее снижения менее 1450 °С при работе являются основными мерами, способствующими уменьшению сколов.
На Износ сводов существенно влияют напряжения в нем, зависящие от многих факторов. Известны конструкции сводов, позволяющие регулировать напряжения и тем самым обеспечивать более длительную работу свода.
В условиях интенсивного сталеварения на скорость износа свода оказывают сильное влияние интенсивность продувки ванны кислородом и Температура внутренней поверхности свода. Если Температура свода ниже температуры оплавления материала, то Износ происходит путем сколов огнеупора величиной 0,6—0,9 мм за плавку. При температуре свода выше температуры оплавления Износ свода идет оплавлением. В первом случае стойкость сводов составляет 400—600, во втором— 150—200 плавок. Систематическим торкретированием повышают стойкость свода.
Стойкость основных сводовых изделий повышается при снижении пористости, уменьшении массовой доли кремнезема и высокой прочности при изгибе изделий при температуре 1260 °С.
 Эту корреляционную зависимость выражают формулой:
К=Пк+4К+21,0/σизг,
где К — индекс стойкости; Пк— кажущаяся пористость, %; Кр — массовая доля
кремнезема, %; σизг— предел прочности при изгибе, Н/мм2.
С уменьшением К стойкость сводов должна повыситься. Однако снижение К связано со значительными трудностями, так как минимальная пористость составляет 18—20 %, а предел прочности при изгибе при 1260 °С не превышает 2,8 Н/мм2. Расход огнеупоров на собственно мартеновскую печь (включая желоб), отнесенный к 1 т стали, составляет, кг: изделий— 12,3, металлургического порошка (доломитового и магнезитового)—27,7, всего (включая необожженный (сырой) порошок для ложных порогов) - 54,7.
 
img11 Кислородные конвертеры.
 Мартеновские печи постепенно заменяют более эффективными кислородными   конвертерами. Огнеупоры в конвертерах подвергаются воздействию основных   шлаков, переменной газовой среды, металла при температуре ~1700°С и   интенсивному механическому воздействию расплавленных металла и шлака. Для   футеровки кислородных конвертеров применяют периклазовые, пери-   клазоизвестковые, периклазохромитовые, а также огнеупорные материалы системы MgO—СаО—С. Прежде всего — смолодоломитовые, смолопериклазовые, периклазоуглеродистые, которые составляют основной объем футеровки Применяют и обожженные периклазовые изделия.
Введение в основные Огнеупоры углерода снижает скорость их износа до 0,66 мм/плавку. Износ футеровки возрастает с увеличением массовой доли кремния в жидком чугуне, с повышением длительности и температуры плавки и других факторов. Кроме того, на стойкость влияют конструкция фурм, их положение относительно уровня зеркала ванны, масса плавки и т. п. Износ футеровки конвертера идет неравномерно. Наибольший Износ имеет футеровка сталевыпускного отверстия, которое футеруют кольцами из плавленого периклаза. Быстрый Износ футеровки наблюдается на загрузочной стороне, в районе цапф. Равностойкость футеровки достигается увеличением толщины кладки в наиболее изнашиваемых местах, а также применением высококачественных огнеупоров. Применяют факельное торкретирование периклазовыми порошками. стойкость конвертеров составляет 600—800 плавок. Рекордная стойкость достигну та на Западно-Сибирском металлургическом комбинате — 2000 плавок. Расход огнеупоров составляет 2—3 кг/т стали.
 
SMS-SIEMAG-1 Дуговые сталеплавильные печи.
 Своды дуговых сталеплавильных печей (ДСП) выполняют из   периклазохромитовых  и периклазошпинелидиых огнеупоров. В процессе службы   изделия так же, как и в мартеновской печи, приобретают зональное строение.
 Служба огнеупоров в ДСП проходит в более сложных условиях. Из-за более   высокой температуры в центре свода Износ центральной части составляет 4—4,4,   в то время как периферийной — 2—2,6 мм за плавку. Устойчивость свода   ослабляется наличием отверстий для электродов, отсоса газов и кислородных   фурм. стойкость сводов 100-т печей составляет 60—120, а большегрузных (>100т)—60—80 плавок. Основной причиной разрушения огнеупоров является растрескивание и скалывание под действием напряжений, возникающих в огнеупоре при насыщении их шлаком, а также влияние термических ударов, сил тяжести и т. д., а в центральной части — скалывание и оплавление. стойкость кладки повышается на 15—20 % при замене секторно-арочной на кольцевую кладку. Замена периклазохромитовых изделий в своде ДСП на муллитокорундовые (82,6 % А12O3) снижает скорость износа с 3,2 до 2,2 мм за плавку.
Стены (а иногда и свод) ДСП искусственно охлаждают, что позволяет создать гарнисаж и повысить температуру плавки. Расход огнеупоров в печах ДСП без водяного охлаждения составляет 18 кг на тонну выплавленной стали.
 
337718_original Индукционные печи.
 Различают тигельные без железного сердечника и канальные с железным   сердечником индукционные печи. В индукционных печах металл интенсивно   перемешивается, что ведет к быстрому износу футеровки. Для печей характерна   небольшая толщина футеровки 10— 15 см и высокая температура. В связи с этим   Огнеупоры должны обладать высокими значениями химической стойкости,   прочности, термостойкости, объемопостоянства. Этим требованиям лучше всего удовлетворяют монолитные набивные футеровки из огнеупорных бетонных масс на основе периклаза с добавками корунда. В процессе эксплуатации корунд образует с оксидом магния шпинель, синтез которой сопровождается увеличением объема, компенсируя усадку периклазовой массы, и создает условия предварительно напряженного состояния.
При плавке чугуна и рядовой стали индукционные печи футеруют кварцитовыми или высокоглиноземистыми массами.
ЧИТАТЬ ДАЛЬШЕ