книги из ГПНТБ / Новое в изготовлении и службе подин

собствовала также замена клепаных металлоконструк­ ций сварными.

Большое внимание уделялось совершенствованию ме­ тодов изготовления арматуры. Разработка прочных и на­ дежных конструкций из листовой стали толщиной 25 мм позволила заменить огневую резку листов разделкой их ножницами—в результате в 2—2,5 раза уменьшилась

Рис. 46. Арматура подины мартеновской печи НТМК

трудоемкость изготовления металлоконструкций. Даль­ нейшему совершенствованию подверглась опорная кон­ струкция поперечных откосов печи — так называемые «стулья». Изготовление этой арматуры подины методом сварки позволило сократить объем работ, улучшить ох­ лаждение подины в этом районе и обеспечило доступ к кладке стен вертикальных каналов и сводов регенерато­ ров и шлаковиков.

На рис. 46 и 47 показаны современные сварные конст­ рукции опорной арматуры откосов, применяемые на Маг­ нитогорском металлургическом комбинате им. В. И. Ле­ нина (ММК) и Нижне-Тагильском металлургическом комбинате им. В. И. Ленина (НТМК).

Конструкция металлической арматуры подины совре­ менных мартеновских печей выглядит следующим обра­ зом [115].

Основанием металлической арматуры подины явля­ ются десять продольных балок. Две крайние — коробча­ тые равнопрочные балки — имеют кронштейны — башма­ ки для крепления слябов передней и задней стен. Восемь продольных балок —двутавровые. Высота всех балок

121

750 мм. Балки связаны между собой диафрагмами, ук­ репляемыми сваркой. Диафрагмы вставляют в межба­ лочное пространство через каждые 2000—2500 мм пер­ пендикулярно стенкам балок. Диафрагмы снизу и свер­ ху прикрывают полосами, которые образуют ряд попе­ речных двутавровых балок, прочно связывающих меж­ ду собой все десять продольных.

Рис. 47. Надвижка металлического каркаса мартеновской печи в проектное по­ ложение вместе с огнеупорной кладкой

Три средние продольные балки заканчиваются Г-об- разными консолями, являющимися арматурой попереч­ ных откосов печи (заменяют «стулья»). Сверху поперек продольных балок через каждые 60—100 мм ставят швеллеры № 16—18 стенкой вверх.

На швеллеры приваривают настил из листовой стали толщиной 25 мм. В местах перегибов листвой настил за­ крывают угольниками.

Металлическая арматура современных мартеновских печей зарубежных заводов во многом аналогична с опи­ санной.

На некоторых заводах применяют другие конструк­ ции, представляющие определенный интерес.

Так, по сообщению [116], металлическая арматура подины мартеновской печи имеет только продольные по­ довые балки, поверх которых кладут листовую сталь толщиной 15 мм. Прочность арматуры (по сравнению с арматурой подины печей СССР) из-за отсутствия попе­ речных балок уменьшается, но расстояние между опор­

122

ными колоннами печи настолько велико, что можно смонтировать под печью две шлаковые чаши.

Отличительной особенностью отдельных конструкций является также наклон подовых балок, обеспечивающий наклон кладки. Такая конструкция подовой арматуры позволяет иметь одинаковую толщину кладки по всей площади пода.

Вопрос о наклоне подовой арматуры заслуживает бо­ лее подробного разбора. Огнеупорная футеровка поди­ ны для обеспечения выпуска металла из печи и предот­ вращения перемешивания его со шлаком в момент вы­ пуска должна выполняться с уклоном к выпускному отверстию. Для этого у передней стены печи и откосов соз­ дается значительный, в ряде случаев балластный массив кладки. Применение наклонного подового настила позво­ лило бы ликвидировать необходимость создания таких массивов кладки и обеспечило бы одинаковую толщину огнеупорной футеровки подины. Кроме значительной экономии магнезитового кирпича, расходуемого для кладки этих массивов, такая конструкция подового на­ стила в значительной степени обеспечила бы равномер­ ность износа футеровки. Известно, что при утолщении футеровки подины чаще образуются застои металла и шлака и возникает необходимость ремонта.

Конструкция подового настила, его размеры и вес во многом определяют скорость и качество строительства или капитального ремонта печей.

До 1945 г. монтаж подовой арматуры, как и армату­ ры всей печи, производили небольшими узлами. Однако с развитием жестких конструкций подового настила вни­ мание производственников все больше привлекал мон­ таж металлоконструкций укрупненными узлами.

Вначале укрупненными узлами собирали только про­ дольные балки подины, затем продольные и поперечные балки и, наконец, полностью всю подовую арматуру вме­ сте с настилом и металлоконструкциями поперечных от­ косов. Отдельными укрупненными узлами собирали ме­ таллоконструкции задней и передней стен печи.

Монтаж укрупненного узла арматур подины занимал 3—3,5 ч, задней стены 2—3 ч, передней стены 1,5—2 ч.

Сборка металлоконструкций укрупненными узлами позволила значительно сократить продолжительность строительства и капитальных ремонтов печей.

Дальнейшее совершенствование конструкции пода и

123

печи задерживалось недостаточной грузоподъемностью кранового оборудования для монтажа арматуры.

Описанные выше изменения в конструкции подового настила, переход на сварные соединения позволил на­ столько уменьшить массу арматуры, что монтаж ее ста­ ло возможно производить 1—2 разливочными кранами.

Впервые монтаж всей арматуры печи одним блоком был произведен в 1952 г. на ММК [117] и на одном из уральских заводов трестом «Уралдомнаремонт» [118]. Начиная с 1952 г. такой монтаж арматуры печей стали применять на всех заводах. В результате продолжитель­ ность монтажа металлоконструкций сократилась для

185-т печей со 156—176 до 3—4 ч (табл. 37).

Т а б л и ц а 37

Продолжительность монтажа 185-т печи различными методами [119]

Арматуру печи собирают на специальных настилах из шпал или металлических фермах. В арматуре печи монтируют специальные устройства для переноса металлокострукций печи главными подъемами двух мостовых разливочных кранов.

После демонтажа старых конструкций и кладки печи укрупненный узел арматуры перевозят к печи и устанав­ ливают на специальный помост. В дальнейшем метал­ лический каркас печи устанавливают в нужное положе­ ние при помощи мощных лебедок и полиспастов.

При надвижке арматуры одним узлом в бетонных опорах («быках») делают специальные карманы для ус-

124

тановки балок, по которым надвигается или демонтиру­ ется каркас печи. На бетонные опоры монтируют опорные плиты, поверх которых укладывают железные листы тол­ щиной б—8 мм. Такая конструкция бпор металлической арматуры подины полностью исключает заедание при де­ монтаже старого каркаса печи во время капитального ре­ монта. В последнее время на многих металлургических заводах демонтаж металлоконструкций печи также про­ изводят крупными узлами.

На ряде заводов каркас мартеновской печи устанав­ ливают на место вместе с огнеупорной футеровкой (см.-

рис. 47).

Такая технология применена на заводе Джениви фир­ мы Юнайтед Стейтс стал кори, в Прово, США [120], а также с 1960 г. на ряде заводов Урала [119]. В США монтаж каркаса печи вместе с огнеупорной кладкой производят на разливочных тележках до капитального ремонта печи. Для уменьшения давления на колеса те­ лежек строят третью колею. На тележки укладывают балки и катки, позволяющие затем передвинуть печь в направлении, перпендикулярном направлению движения тележек. Тележки вдоль цеха передвигают маневровым дизелевозом. Общая масса металлоконструкций и огне­ упоров печи садкой 270 т составляет 1680 т. Укрупнен­ ный узел передвигают в течение 78 мин на расстояние 275 м. Надвижку корпуса в проектное положение произ­ водят обычным способом.

Такая технология в сочетании с демонтажом старого каркаса печи крупным узлом и новой технологией изго­ товления рабочего слоя подины виброуплотнения, не тре­ бующей ошлакования кирпичной кладки подины, значи­ тельно уменьшает длительность капитальных ремонтов печей.

Анализ длительного периода развития конструкций металлической арматуры подин мартеновских печей по­ зволяет сформулировать следующие требования к ней:

1) металлическая арматура подины должна быть же­ сткой, устойчивой к динамическим и статическим нагруз­ кам со стороны кладки, воспринимать любые толчки и удары без передачи их кладке;

2) арматуру подины нужно изготовлять из листовой

125

\

3)металлическую арматуру лучше изготовлять из сплошного металла крупных профилей, мало поддаю­ щихся короблению; конструкция металлической арма­ туры должна обеспечивать возможность замены отдель­ ных узлов в случае их аварийного выхода из строя;

4)металлическая арматура должна обеспечивать эк­ сплуатацию кирпичной кладки подины печи в течение длительного периода времени.

Совершенствование конструкции подовой арматуры, кладки и методов эксплуатации футеровки подины спо­ собствовало увеличению срока эксплуатации подин мар­ теновских печей без капитального ремонта с 2—3 до 10—15 лет. Характерно, что если раньше остановка печи на капитальный ремонт определялась состоянием поди­ ны и нижнего строения печи, то в настоящее время эта остановка определяется не состоянием подины и ее ар­ матуры, а необходимостью технического совершенство­ вания всей печи — увеличения садки, перевода печи на другое топливо и т. д.

Огнеупорная футеровка подины

Огнеупорная футеровка подины может быть выпол­ нена цельной из одного слоя или комбинированной из двух слоев (рис. 48).

К и р п и ч н а я н л а д н а

Рис. 48. Классификации типов огнеупорной футеровки рабочего пространства мартеновских печей

126

Всего можно выделить шесть основных типов футе­ ровки подин.

Цельную футеровку подины выполняют одним из сле­ дующих способов: поверхностным трамбованием (меха­ ническим, пневматическим, вибрационным) и глубин­ ным виброуплотнением влажных (до 6%) огнеупорных масс непосредственно в печи в опалубке или без нее, а также кладкой огнеупорными изделиями, в качестве ко­ торых используют кирпич или блоки, изготовленные вне печи. При комбинированной футеровке нижний рабочий слой подины выполняют кладкой штучных огнеупорных изделий; верхний рабочий слой изготовляют поверхност­ ным трамбованием полусухих масс, навариванием, глу­ бинным виброуплотнением сухих порошков под стати­ ческой нагрузкой.

Цельная футеровка подин

Тип 1. Ф у т е р о в к а , в ы п о л н е н н а я из п о л у с у х и х м а с с п о в е р х н о с т н ы м т р а м б о в а н и е м н е п о с р е д с т в е н н о в п е ч и

Такой тип футеровки подины был применен в первых печах Мартена, Износкова и др. Подина первой марте­ новской печи была изготовлена методом набивки из вы­ сокоогнеупорного песка [122].

Набивную футеровку изготовляли следующим обра­ зом: заранее готовили массу, состоящую из огнеупорно­ го материала, замешанного на смоле, песке, сульфитспиртовой барде или жидком стекле. Влажность массы составляла 5—10%; при более высокой влажности плот­ ной набивки не получалось. Набивку производили руч­ ными, а позднее пневматическими трамбовками в тече­ ние 1—3 суток. Такой метод был распространен до разработки технологии получения магнезиальных изде­ лий—кирпича; однако и позже его применяли и в значи­ тельной степени развили в США.

Наиболее близок к этому типу известный в СССР ме­ тод С. Я. Барина, предусматривающий многослойную набивку пневмотрамбовками масс влажностью 5—8% непосредственно в печи с установкой опалубки. От рас­ сматриваемого типа футеровки подины способ С. Я. Ба­ рина отличается многослойностью футеровки, методом

127

уплотнения и составом масс, содержащих значительное количество окалины и глины, в результате чего количе­ ство MgO снижено до 60—70%. По методу С. Я- Барина были изготовлены футеровки стен, а также некоторых подин мартеновских печей Уралвагонзавода (УВЗ) и Алапаевского металлургического комбината (АМК).

На АМК такая футеровка была изготовлена на мар­ теновской печи садкой 100 т, работающей скрап-процес­ сом. Набивные массы готовили из магнезитовых порош­ ков, бывшего в службе хромомагнезитового и магнези­ тового кирпича, окалины и огнеупорной глины. Для измельчения отработанного магнезитового кирпича вне цеха была построена специальная установка, на которой производили не только измельчение, но и дозирование набивочной массы.

Набивные массы содержали 70—80% магнезито­ хромитового порошка, 8—18% огнеупорной глины, 8— 12% окалины и 7—10% жидкого стекла плотностью

1,3—1,5 г/см3.

Зерновой состав масс колебался в следующих пре­ делах:

Влажность масс составляла 6—10%. Химический со­ став набивных масс до службы приведен-в табл. 38.

Приготовленные массы нагружали в контейнеры и доставляли на тележках электровозом в цех; здесь из контейнеров по транспортеру масса поступала в печь

128

слоями толщиной 150—220 мм; набивкой было занято 10 человек.

Как показала практика эксплуатации изготовленных на АМК таким образом футеровок, большое значение имеет создание надлежащих условий для удаления вла­ ги, имеющейся в массах, для чего в футеровке специаль­ ным щупом делали отверстия.

При отсутствии отверстий происходит неравномер­ ное расширение масс, в некоторых случаях приводящее к полному разрушению футеровки и арматуры. Так, во время эксплуатации первой набивной футеровки марте­ новской печи на АМК произошло смещение наружной арматуры от первоначального положения примерно на 250—300 мм. В последующем при создании выхода па­ рам воды никаких сдвигов арматуры не происходило.

Набивку производили двенадцатью пневматически­ ми трамбовками ТР-1 при давлении воздуха 4—5 ат.

Набивка стен, откосов, отверстия в одном случае длилась 22 ч, в другом 15 ч 30 мин.

После набивки и снятия опалубки массив футеровки имел многочисленные трещины.

В дальнейшем при разогреве печи происходило в од­ ном случае интенсивное растрескивание масс и обруше­ ние футеровки, в другом — просто растрескивание. Уса­ дочные трещины заправляли магнезитовым порошком.

Стойкость масс в первом случае в стенах мартенов­ ской печи АМК составляла 126 плавок, что на 50% ниже стойкости кирпичной кладки.

Однако во время холодного ремонта печи было уста­ новлено, что оставшийся незначительный слой массы представляет собой монолит, что говорит о его высоких эксплуатационных качествах.

Последующие набивки с уменьшенным количеством окалины и огнеупорной глины в массах и устройством выхода для паров воды из монолита показали, что та­ кие массы могут по стойкости конкурировать с кирпич­ ной кладкой. Преимуществом таких футеровок является хорошая свариваемость с ними заправочных материалов аналогичного состава.

Использованные набивные массы имеют в несколько раз меньшую теплопроводность, чем магнезитовый кир­ пич, что в десятки раз уменьшает потери тепла через кладку в окружающую среду и предопределяет сниже­ ние расхода топлива.

Тип 2. Ф у т е р о в к а , в ы п о л н е н н а я из п о л у с у х и х ма с с г л у б и н н ы м в и б р о у п л о т. н е н и е м н е п о с р е д с т в е н н о в печи

Футеровку этого типа изготовляют из масс влажно­ стью до 20% непосредственно в печи с использованием опалубки — формы.

W 5

Рис. 49. Продольный разрез монолитной высокомагнезиальной подины:

/ — кирпичные стены; 2 — уклон; 3 — конец плиты; 4 — теплоизоляционные про­ кладки; 5 — примерное положение форм; 6 — соединение; 7 — уровень рабочей площадки; 8 — днище; 9 — горелка

В работе [123] приводят данные об изготовлении та­ ким способом подины 270-т печи из массы влажностью 8—10% (рис. 49). Общая масса футеровки составила 109 т, длительность изготовления 18 ч. Стойкость поди­ ны была удовлетворительной.

Такой тип футеровки подины предусматривает введе­ ние в состав магнезитового порошка воды и добавок (жидкое стекло, известь) для гидравлического схваты­ вания. Однако эти добавки могут привести к гидрата­ ции СаО и MgO в процессе сушки, что является серьез­ ным недостатком футеровки подины.

Тип 3. Ф у т е р о в к а из о г н е у п о р н о г о

к и р п и ч а

Такой тип футеровки применяли в конце XIX и на­ чале XX вв., что было вызвано открытием магнезита и разработкой технологии изготовления магнезитового

130