5.7. Стойкость футеровки

Различные участки футеровки конвертера изнашиваются неодинаково. Нижняя ее часть — ванна, которая не контактирует со шлаком, почти не подвержена износу. Участками повышенного износа являются район шлакового пояса, особенно вблизи цапф; футеровка горловины, особенно выше цапф; летка; зоны падения кусков лома при его загрузке и струи чугуна при его заливке. Износ неравномерен и во времени. Футеровка медленнее изнашивается во второй половине кампании, когда ее поверхность более отдалена от высокотемпературных подфурменных зон, а конвертерные шлаки получаются менее окисленными. При плавке наиболее сильный износ наблюдается в конце продувки, когда высока температура и возрастает окисленность шлака.

Футеровка конвертера изнашивается в результате воздействия многих факторов:

1. Химического взаимодействия со шлаком, которое особенно усиливается при высоком содержании в шлаке оксидов железа, образующих легкоплавкие соединения с составляющими огнеупора (особенно с СаО) и окисляющих углеродистую составляющую огнеупора, а также при высоком содержании кислотного оксида SiO₂.

2. Высоких температур, вызывающих размягчение огнеупора, оплавление его поверхности, ускорение взаимодействия со шлаком.

3. Термических напряжений при резких колебаниях температур, вызывающих сколы огнеупора.

4. Окисления коксовой пленки, скрепляющей зерна огнеупора и защищающего его от взаимодействия со шлаком.

5. Размывания потоками металла и шлака при продувке и чугуна при его заливке, размывания футеровки летки при сливе металла.

6. Механических повреждений кусками загружаемого лома и дополнительно футеровки горловины при отрыве настылей.

7. Знакопеременных нагрузок, возникающих при повороте конвертера.

8. Высокотемпературного газового потока с высоким содержанием частиц пыли на футеровку горловины.

Смолосвязанные огнеупоры изнашиваются в основном в результате взаимодействия со шлаком. При этом вначале под действием оксидов железа шлака или кислорода подсасываемого воздуха окисляется коксовая пленка и затем шлак взаимодействует с зернами огнеупора с образованием легкоплавких соединений, которые смываются шлаком и металлом. Вместе с тем шлак выполняет определенную защитную роль. При наклонах конвертера для отбора проб, слива стали и шлака последний настывает на охлаждающейся футеровке. Этот слой шлакового гарнисажа сохраняется до 40 % длительности продувки, уменьшая износ футеровки. Участки футеровки, которые при наклонах конвертера не смачиваются шлаком, изнашиваются значительно быстрее (район цапф и горловина выше цапф).

Для повышения стойкости футеровки рекомендуется принимать следующие основные меры:

1. Повышение качества безобжиговых огнеупоров (снижение содержания в них примесей SiO₂, А1₂О₃, Fе₂О₃; применение пека в качестве связки; совершенствование технологии производства изделий и их термическая обработка).

2. Совершенствование технологии обжига и, в частности, применение локальных систем автоматизации обжига смолосвязанных огнеупоров.

3. Применение дифференцированной кладки, когда места повышенного износа выкладывают из огнеупоров повышенной стойкости (периклазоуглеродистых, обожженных с последующей пропиткой смолой и др.) или делаются большей толщины.

4. Исключение перегревов металла в конвертере.

5. Работа с небольшим количеством шлака, так как в малом его количестве будет растворяться меньше футеровки; нежелательно также иметь слишком жидкоподвижные шлаки, быстро взаимодействующие с огнеупорами.

6. Раннее формирование высокоосновного шлака, что уменьшает продолжительность взаимодействия футеровки с жидкоподвижными первичными шлаками, содержащими большое количество оксидов железа и SiO₂.

7. Применение шлакообразующих материалов с повышенным содержанием МgО, поскольку при содержании в шлаке 6—9 % МgО заметно замедляется его взаимодействие с футеровкой.

8. Ведение продувки с получением, особенно в ее конце, по возможности невысокой окисленности шлака.

9. Отказ от работы с «передувом» до низких содержаний углерода, когда сильно повышаются окисленность шлака и износ футеровки.

10. Уменьшение числа додувок, каждая из которых вызывает дополнительные колебания температуры футеровки, подсосы воздуха, повышение окисленности шлака; особенно сильно возрастает окисленность шлака и износ футеровки при додувках с повышенным положением фурмы. Действенное средство решения этой проблемы — автоматизация управления плавкой с контролем состава и температуры ванны по ходу продувки (зондовым и др.), обеспечивающая остановку продувки на заданном содержании углерода без додувок.

11. Уменьшение продолжительности продувки (т. е. длительности взаимодействия футеровки со шлаком) путем повышения интенсивности подачи кислорода.

12. Сокращение межплавочных простоев конвертера, поскольку проникающий в эти периоды в полость конвертера воздух окисляет коксовую пленку огнеупора, а возникающие при охлаждении футеровки термические напряжения могут вызвать скалывание футеровки.

13. Торкретирование футеровки.

Стойкость футеровки определяется стойкостью участков повышенного износа. Без торкретирования стойкость безобжиговых смоло- и пекосвязанных огнеупоров составляет 400—600 плавок и несколько возрастает в случае предварительной термической обработки огнеупорных изделий. Расход огнеупоров составляет 2—5 кг/т стали. При торкретировании стойкость возрастает до > 1000 плавок. уменьшается расход формованных огнеупоров, но дополнительно расходуются огнеупорные порошки (см. п. 5.9).