книги из ГПНТБ / Новое в изготовлении и службе подин

кирпича. Футеровку такого типа в несколько изменен­ ном виде применяли в недавнее время на некоторых металлургических заводах Японии [124], на которых подину печи выполнили из безобжигового магнезито­ вого кирпича. Однако в литературе нет данных, сви­ детельствующих о высокой эффективности такой футе­ ровки.

Простота изготовления футеровки из кирпича, высо­ кая огнеупорность его в свое время привели к повсеме­ стной замене набивных подин кирпичными. При этом длительность изготовления футеровки резко сократилась. Однако футеровка подины, выполненная из кирпича, имела очень серьезный недостаток — швы в кладке. Как показывают расчеты, при размере кирпича 213ХНЗХ Х65 мм на 1 м2 кладки при глубине 65 мм образуется 400 швов. Металл и шлак, проникая в глубинные слои кладки, вызывают ее разрушение, что приводит в отдель­ ных случаях к прорыву металла через подину.

Комбинированная футеровка подины

Анализ эксплуатации футеровки подин современных мартеновских печей показал, что верхняя часть футеров­ ки (~20°/о) подвергается периодическому разрушению и восстановлению через определенные промежутки вре­ мени, определяемые условиями работы печей на разных заводах. Остальная — нижняя часть футеровки (~80% ), предопределяющая стойкость верхней, эксплуатируется в течение нескольких лет. Износ нижней части футеров­ ки подины приводит к значительному опусканию уров­ ня жидкого металла в ванне печи, отрыву факела от по­ верхности металла, что нарушает передачу тепла и рас­ страивает весь ход технологического процесса. В связи с этим опускание зеркала жидкого металла ниже определенного уровня, соответствующего износу 20% футеровки, не допускается. Восстановление такого разрушенного участка футеровки наиболее целесооб­

футеровки по высоте) и нижнего рабочего слоя (~80% всей футеровки по высоте).

Тип 4. Н и ж н и й р а б о ч и й с ло й в ы п о л н е н из к и р п и ч н о й к л а д к и , а в е р х н и й —

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 а б и в к о й )

Впервые футеровку такого типа изготовили в США перед началом первой мировой войны, когда прекрати­ лись поставки австрийского магнезита в США [126]. Первая подина была изготовлена из магнезита низкого качества и портландцемента, позднее массы составляли из высококачественного магнезитового порошка, содер­

(9 т/ч). Влажность масс составляла 6,5—7,5% и строго выдерживалась.

Массу подавали в печь контейнерами по 10 т. Уплот­ нение производили 8 глубинными вибраторами с голов­ ками диаметром 44,5—62,5 мм. Плотность футеровки составляла 2,54 г/см3. Подина печи для удобства изго­ товления разбивали на семь секций (рис. 50) при помо­ щи деревянной опалубки. При таком способе уплотне­ ния упрочнение массы происходит настолько быстро, что уже через 30 мин опалубку можно снять.

Всего на подину расходовалось 217 т материалов (по 30 т на каждую секцию).

Разогрев футеровки производили со скоростью 15°С/ч (на глубине 150 мм была установлена термо­ пара).

В работе [126] приведены данные о разогреве секции размером 457X457X305 мм со скоростью 35—50 и 100° С/ч. Стойкость таких секций составляет 40—50 пла­ вок. Указанная стойкость является значительно более низкой, чем стойкость наварных подин в СССР. Однако в экономическом отношении изготовление подин таким методом было выгодно. Затраты труда на изготовление футеровки подин глубинным виброуплотнением, кир­ пичной кладкой и послойной набивкой соответственно составляют 489, 1580, 1411 чел.-ч.

Стоимость материалов составляет 15% стоимости трудозатрат на изготовление футеровки.

К началу 1944 г. в США 12% всех новых подин было

132

выполнено по этому типу; после 1945 г. этот метод полу­ чил в США преимущественное развитие [127]. Изготов­ ление таких подин длилось 40 ч, стойкость подин была удовлетворительной.

Рис. 50. Деревянная опалубка для изготовления подины мартеновской печи

Нижний рабочий слой чаще всего выполняют магне­ зитовым кирпичом, на ряде подин — магнезитовым и хромитовым или хромомагнезитовым [128—133].

Первая набивная подина в США была сделана из массы Рамикс [134]. Этот материал представляет собой пластическую массу из намертво обожженного магнези­ та и связки, схватывающейся на воздухе при обычных температурах. Содержание MgO — в пределах 65—82%.

Из-за недостаточной стойкости часть рабочего слоя толщиной 25—30 мм, контактирующую с металлом, в США стали изготовлять навариванием, что увеличило стойкость и надежность футеровки подины. В настоящее время верхний рабочий слой выполняют из тонкодис­ персных (15% фракций 0,1 мм) магнезитовых масс, со­ держащих 90% MgO, масс из обожженного доломита

133

(подины Кресли) и синтетических масс типа Базифрит (Англия), Магнафрит (Канада) и др.

На заводе «Кайзер», США [135] подину 180-т печи изготовили следующим образом.

На подовый настил уложили три ряда шамотного кирпича толщиной 76 мм, затем ряд хромитового кирпи­ ча толщиной 230 мм. Сверху кирпичной кладки произве­ ли набивку (трамбовками с плоскими головками) мас­ сы слоями по 15—20 мм при общей толщине набивки 300—350 мм. Массу готовили в бетономешалке объемом 0,25 м3 с добавлением воды. Каждый слой насыпали тол­ щиной 50—75 мм и утрамбовывали до 15—20 мм (опыт изготовления футеровки подин путем набивки в СССР

не подтвердил возможности такого значительного уплот­ нения набивных масс при использовании пневмотрамбо­ вок) .

Средний зерновой состав масс для набивки:

Нижний рабочий слой подины выкладывают из 2— 3 рядов шамотного кирпича (7000 кирпичей на капиталь­ ный ремонт) и 4—7 рядов магнезитового кирпича на плавку (15000 кирпичей).

Швы между кирпичами заполняют нагретым магне­ зитовым порошком, что значительно эффективнее, чем засыпка холодным порошком.

Верхний рабочий слой изготовляют из намертво обожженного доломита с 10% смолы. Особое внимание обращают на подготовку доломита и использование его непосредственно после обжига. Верхний слой подины из­ готовляют из 7—17 слоев обожженного доломита. Зер­ новой состав доломита приведен ниже:

Химический состав доломита следующий: 5,94% Si02; 5,1% R20 3; 53,2% CaO; 34,0 MgO; 1,07% п. п. п.

При набивке применяли пневмомолотки с тарельча­

134

тыми и острыми наконечниками, а также поверхностные электровибраторы.

Острые наконечники пневмомолотков использовали для улучшения связи между слоями доломита. Плотность набивного слоя составляла 2,4—4,9 г/см3. Стойкость та­ кой подины в целом составляет до 250 плавок.

Длительность профилактических ремонтов подины 6—9 ч; простои печей во время ремонта подины состав­ ляют 0,5% календарного времени.

ВСоветском Союзе футеровку подин такого типа применяли в 1925—1930 гг. и в 1948—1950 гг. на некото­ рых металлургических заводах, для чего использовали американские огнеупорные набивные массы типа КН, Рамикс и др.

Вконце 1960 г. в результате работ Златоустовского

металлургического завода (ЗМЗ) были уточнены, по сравнению с американской практикой, некоторые пара­

щий: 84,5—87,9% MgO; 1,6—1,8% Si02; 0,9—2,6% CaO; 2,18—2,14% FeO; 4,98—5,19% Ti02; 1,75—3,06% A120 3; 0,25% MnO; 0,2% n. n. n.

Уплотнение порошка производили пневмотрамбовка­ ми и плоскостными поверхностными вибраторами типа С433А.

Перед засыпкой порошка на подину печи наносили слой окалины. Общая толщина верхнего рабочего слоя

после чего верхний рабочий слой восстановили в течение 3 ч 15 мин. При изготовлении верхнего рабочего слоя набивкой, совмещенном со строительством печи, затра­ ты рабочего времени меньше, чем при наваре подин.

135

Т а и л II ц а 39

Изготовление верхнего рабочего слоя подины мартеновской печи ЗМЗ (набивка огнеупорными массами)

Пр и м е ч а н и е . Порошок заваливали мульдами.

Впериод капитального ремонта других печей таким ме­ тодом был изготовлен также и поверхностный рабочий слой стен печей. В результате совершенствования орга­ низации производства изготовление верхнего рабочего слоя подины, стен и откосов занимало 22—25 ч.

136

верхний рабочий слой подин одной из печей [140]. Поря­ док изготовления верхнего рабочего слоя и длитель­ ность (ч—мин) приведены ниже.

И з го т о в л е н и е в е р х н е г о р а б о ч е г о с л о я

Для изготовления верхнего рабочего слоя подины ис­ пользовали хромомагнезитовую смесь завода «Магне­ зит» по ТУ 3161. Набивку производили плоскостными вибраторами (вибротрамбование) и пневмотрамбовкамн. Верхний рабочий слой подины изготовляли одновремен­ но с другими участками печи, в связи с чем затраты ра­ бочего времени значительно уменьшились. Стойкость подины составила 30 плавок.

Челябинским металлургическим заводом (ЧМЗ) верхний рабочий слой подины одной из среднетоннаж­ ных мартеновских печей в начале 1962 г. был изготов­ лен таким же способом. Весь верхний рабочий слой был изготовлен в три приема: первый слой порошка был увлажнен жидким стеклом (4—5%) и имел толщину 40—50 мм, второй и третий слои были изготовлены из, сухого порошка (с добавкой 4—5% титаноильменитовог

137

го концентрата). Набивку осуществляли пневмотрам­ бовками. Длительность изготовления верхнего рабочего слоя подины, стен и откосов составила 24 ч. Однако стойкость подины составила всего 10 плавок.

В 1962 г. таким же методом был изготовлен верхний рабочий слой подин мало- и крупнотоннажных марте­ новских печей Макеевского металлургического завода [141], а также мартеновской печи Алапаевского метал­ лургического комбината [142].

На Макеевском металлургическом заводе в 1962 г. были набиты подины двух 55-т и одной 400-т печи мас­ сами, состоящими из 60—70% магнезита фракции 0,8—5 мм, 20—30% тонкомолотого магнезита фракции 0,088 мм, 7—10% прокатной окалины, просеянной через сито 5 мм, и раствора сульфит-спиртовой барды плотно­ стью 1,1—1,15 г/см3 (5% от веса сухих масс).

Верхний рабочий слой изготовляли следующим обра­ зом: на кирпичную кладку давали слой из окалины и жидкого стекла толщиной 8—10 мм, затем набивочную массу.

На одной из 55-т печей набивка была сделана из че­ тырех слоев (общая толщина 205 мм), на другой 55-т печи — одним слоем.

Набивка подины 400-т печи была сделана из шести слоев толщиной по 55 мм каждый.

Набивку вели пневмомолотками и поверхностными вибраторами. Длительность набивки подин составляла

9—10 ч.

Стойкость подины 400-т печи составила 15 плавок, одной 55-т печи 78 плавок, другой (с однослойной набив­ кой) 38 плавок.

На Алапаевском металлургическом комбинате верх­ ний рабочий слой подины изготовляли из порошков, по­ лученных путем помола порошка МПЭ и отходов магне­ зитового кирпича.

Вначале на кирпичную кладку засыпали 120 т сухого

138

Набивку производили пневмотрамбовками в течение

1 ч 15 мин.

Общее время изготовления подины составило 2 ч. После разогрева печи подина была ошлакована ока­

линой.

Наряду с преимуществами (затраты рабочего време­ ни уменьшились, стойкость подин относительно удовлет­ ворительная) такой метод выполнения верхнего рабоче­ го слоя подин имел серьезные недостатки.

При набивке зернистого материала пневмотрамбов­ кой или плоскостным вибратором уменьшается по­ ристость слоя и, следовательно, увеличивается сопротив­ ление его воздействию жидкого металла и шлака [143].

Исходя из расчета параметров набивки слоя [144] при оптимальной влажности магнезитовых порошков и общей толщине верхнего рабочего слоя 300 мм, для достижения максимальной степени уплотнения требуют­ ся следующие параметры механической трамбовки:

пневматических трамбовок по сравнению с обычными механическими; однако и в этом случае глубина уплот­ ненной зоны составляет 10—15 мм.

Для создания оптимальной плотности но всей высоте верхнего рабочего слоя издавна прибегали к многослой­ ной засыпке порошка. Величина каждой порции порош­ ка, уплотняемой ппевмотрамбовкой типа ТР-1, составля­ ла сначала 5—7 мм, т. е. определялась возможностями уплотняющего инструмента. Впоследствии толщину одно­ временно засыпаемого слоя порошка значительно уве­ личили. В этом случае оптимальная плотность слоя по всей высоте достигалась не в результате трамбования, а благодаря спеканию магнезитового порошка в процес­ се плавки.

Набивку порошка производят вручную с использова­ нием пневмотрамбовок или поверхностных вибраторов. Ограниченные размеры трамбовки Обусловливают уп­ лотнение порошка непосредственно под головкой инстру­

139

мента, размеры которой невелики, и разрыхление рядом расположенных участков. Высокое удельное давление трамбовки — до 1500 кгс/см2, необходимое для уплотне­ ния порошка на возможно большую глубину, значитель­ но превосходит предел прочности слоя порошка как грунта, поэтому и происходит разрыхление соседних уча­ стков футеровки. Исходя из этого па многих заводах на­ бивку пневмотрамбовками осуществляли через железные листы, рассредотачивающие усилие трамбовки.

Трамбующее усилие инструмента направлено сверху вниз но глубине слоя порошка. Таким образом, уже пер­ вые удары трамбовки создают преграду для передачи усилия трамбования в глубь слоя. Для устранения этого сухие порошки замешивают с пластификаторами (жид­ кое стекло, сульфитно-спиртовая барда, вода и др.). В этом случае оптимальная плотность достигается на большей глубине слоя. Однако введение пластифициру­ ющих добавок в количестве 5—7% вызывает ряд затруд­ нений с сушкой такой футеровки и снижает огневые свойства ее, поэтому возможность введения пластифика­ торов в слой сухого порошка ограничена.

В отечественной и зарубежной практике применяли поверхностное уплотнение сухого магнезитового порош­ ка плоскостными электровибраторами (вибротрамбо­ вание), катками и т. п.

В настоящее время отсутствует точный расчет по­ верхностных вибраторов, поэтому трудно говорить о предельных возможностях такого уплотнения.

Интересен опыт изготовления верхнего рабочего слоя подины печи одного из американских заводов с приме­

ли им вручную. Слой порошка толщиной 75 мм укатыва­ ли шесть раз катком и затем включали вибратор (ско­ рость вращения двигателя 4500 об/мин), всего сделали три слоя. И даже при таком методе кажущаяся плот­ ность слоя составляла 2,2 г/см3. Изготовление таким методом верхнего рабочего слоя подины длилось 16 ч.

Практика применения поверхностных вибраторов на Златоустовском металлургическом заводе, металургическом заводе им. А. К. Серова и на заводах в гг. Бран­ денбурге и Ризе (ГДР) показала, что достигаемая плот­ ность слоя аналогична достигаемой при использовании пневмотрамбовок с введением пластификаторов в слой.

140