114. Футеровка дсп

Огнеупорная футеровка дуговых сталеплавильных печей подвергается воздействию высокой температуры, периодически колеблющейся в широких пределах, химически взаимодействует с образующимися в печах пылью, жидкими шлаками, восстановительными или окислительными газами, на подину и откосы печей механически воздействует жидкий металл и загружаемая в печь металлошихта. В зависимости от условий службы для каждого участка футеровки выбирают оптимальные с точки зрения их стойкости огнеупоры, при этом основная цель — сокращение объемов текущих ремонтов и повышение производительности печей.

При значительном увеличении мощности печных трансформаторов и вводимой в печь в течение плавки полезной мощности увеличилась тепловая нагрузка на футеровку, усложнились условия работы футеровки стен и свода дуговой сталеплавильной печи. Температура рабочего слоя футеровки заметно возросла, вследствие этого основной причиной разрушения огнеупорного материала футеровки стало оплавление ее рабочей поверхности. Появление сверхмощных печей обусловило необходимость повышения срока службы футеровки ее стен и свода.

Попытки решения проблемы стойкости футеровки путем повышения качества (прежде всего огнеупорности) стеновых и сводовых огнеупоров существенных результатов не дали, так как температура плавления рабочего слоя даже самого высокоогнеупорного кирпича существенно снижается в результате насыщения оксидами железа и другими легкоплавкими соединениями из шлака и пыли печных газов.

По данным исследований в отечественных печах большой вместимости, температура начала плавления рабочего слоя магнезитохромитовых стеновых огнеупоров колеблется в пределах 1580-1640 °С. Учитывая большую вероятность перегрева относительно этой температуры рабочей поверхности кладки футеровки сверхмощной печи, можно ожидать значительного износа футеровки.

Более эффективными оказались попытки решения проблемы стойкости футеровки сверхмощной печи путем регулирования (ограничения в определенные моменты) излучающей способности дуг и подбора рациональных размеров и конфигурации рабочего пространства печи.

Интенсивность излучения тепловой энергии электрической дугой в общем случае зависит от мощности дуги (Рд) и ее длины (La). Известно, что длина дуги прямо пропорциональна напряжению дуги. Предложено характеризовать интенсивность излучения дуги коэффициентом интенсивности излучения RE = Рд£7. Большое значение коэффициента интенсивности излучения целесообразно, когда требуется быстрая передача тепла к нагреваемым и расплавляемым материалам, в частности в начале периода плавления, при достаточно полном экранировании футеровки печи кусками лома. В это время обычно печь работает с длинными мощными дугами, на высоком вторичном напряжении при небольших электрических потерях печной установки. Но в завершающей стадии плавления шихты высокая интенсивность излучения представляет опасность для огнеупорной футеровки стен и ее приходится ограничивать. Учитывая необходимость быстрого доплавления шихты, снижать мощность дуги Рл нецелесообразно, поэтому интенсивность излучения дут уменьшают, снижая напряжение дуги Uа, т.е. уменьшая длину дуги Lа. Уменьшение напряжения дуги компенсировали повышением тока, что при поддержании необходимой высокой мощности приводит к работе в условиях повышенных электрических потерь (пропорциональных квадрату тока), низкого cos ср печной установки и повышенного расхода электродов (также пропорционального силе тока). Несмотря на очевидные недостатки такого способа обеспечения необходимой стойкости футеровки, он был основным до появления и широкого распространения водоохдаждаемых панелей в футеровке стен и свода.

Для каждого конкретного значения напряжения интенсивность излучения зависит от cos ф, уменьшаясь с его понижением и достигая максимума при cos ф = 0,87.

Существенное влияние на значение энергии, попадающей на единицу поверхности футеровки, оказывают конфигурации рабочего пространства и его размеры. Если принять дугу за точечный источник излучения, то интенсивность облучения единицы поверхности футеровки.

В соответствии с этим на печах обычной мощности, а затем и на высокомощных стремились увеличить расстояние Rи угол а, выполняя нижнюю часть стен в форме усеченного конуса, что действительно обеспечивало заметное повышение стойкости футеровки стен, хотя усложняло выполнение кладки и приводило к росту объема рабочего пространства печи, а также к некоторому увеличению площади поверхности футеровки и повышению расхода огнеупоров для изготовления этой поверхности. Наибольший эффект достигался при а = 25-30°; при уменьшении значений а полезный эффект снижался.

На тепловой поток, воспринимаемый футеровкой стен, влияет также диаметр распада электродов. Уменьшение этого диаметра способствовало увеличению расстояния R и снижению тепловых нагрузок на футеровку стен. Расчеты показывают, что минимальный диаметр распада, который достигается при работе на электродах диаметром 610 мм, составляет 1400 мм. Однако при таком диаметре распада электродов в случае нарушения регулирования положения электрододержателей, при интенсивном пылевыделении через зазоры между электродами и сводом и 8 ряде других случаев возможно замыкание тока между электродо-держателями различных фаз через свод. Это приводит к электрической эрозии материала свода.

Более целесообразной для сверхмощных печей является наклонная установка колонн электрододержателей и соответственно электродов, обеспечивающая при сравнительно большом диаметре распада электродов приближение дуг к центру печи. Впервые такой прием был применен на 40-т электропечах ЧМК, а впоследствии на других отечественных печах серии ДСП-100И6. При таком конструктивном решении для 100-т печи диаметр распада электродов на уровне свода составляет 1500-1600 мм, что полностью исключает возможность замыканий тока между фазами и улучшает условия работы центральной части свода; диаметр распада на уровне жидкой ванны равен 1200-1300 мм. При этом уменьшается тепловая нагрузка на футеровку стен, обеспечивается экранирование дуг электродами и, как показывает опыт работы дуговых печей ЧМК, достигается ускорение плавления шихты в холодных зонах на откосах печи.