книги из ГПНТБ / Новое в изготовлении и службе подин

Однако вместе с этим был выявлен серьезный недоста­ ток применения таких вибраторов — сильное пылевыделение сухих порошков.

В связи с этим были приняты специальные меры по защите обслуживающего персонала — защитные маски, некоторое увеличение влажности и др. Однако все это снизило эффективность применения плоскостных вибра­ торов; в отдельных случаях вибраторы оказались непри­ емлемыми по санитарно-гигиеническим нормам, тем более что значительного выигрыша в увеличении стойко­ сти верхнего рабочего слоя подин применение поверхно­ стных вибраторов не дало.

При изготовлении верхнего рабочего слоя подины та­ кого типа на Златоустовском металлургическом заводе в состав набивных масс был введен титаноильменитовый концентрат (4—5%)- Известно, что титанаты, усили­ вая в некоторой степени рекристаллизацию периклаза, вследствие низкой температуры плавления концентриру­ ются в нижних слоях порошка, вызывая опасное для стойкости подин скопление легкоплавких минералов. Кроме того, концентрат дорог, равномерное смешение его с порошком требует установки специальных смеси­ тельных устройств. В связи с этим лучше отказаться от применения титаноильменнтового концентрата.

р а б о ч и й с лой — н а в а р и в а н и е м

Этот тип футеровки подин был предложен Вильямом Сименсом и до недавнего времени был наиболее распро­ странен в СССР при строительстве и капитальных ре­ монтах мартеновских печей.

В литературе имеются многочисленные сведения об изготовлении футеровки подин такого типа [113, 145, 146, 147—184].

Плотность и высокая стойкость подины против воз­ действия жидкого металла и шлака в этом случае дости­ гается благодаря физико-химическим процессам спека­ ния магнезитового порошка.

Материалом для изготовления нижнего рабочего слоя служит магнезитовый кирпич МГ-1 (ГОСТ 4689—49). Методы изготовления как нижнего, так и верхнего рабо­ чего слоя многократно изменялись. Можно сказать без

141

преувеличения, что каждый завод по-своему изготовлял футеровку подины этого типа [185—198].

Первоначально нижний рабочий слой футеровки вы­ полняли целиком из магнезитового кирпича.

Центральная часть подины была горизонтальной, пе­ реходы к стенам и откосам выполняли путем создания уступов в магнезитовой кладке. Окончательный профиль подины создавался верхним рабочим слоем во время наваривания. Такая кладка нижнего ряда футеровки на­ зывалась симметричной (рис. 51). Недостатком такой

Рис. 51. Подина ванны с симметричной поперек печи кладкой:

1 — шамотный легковес; 2 — шамотная кладка; 3 — асбестовые листы; 4 — тем­ пературные швы

кладки является сложность выведения необходимого профиля ванны при наваривании верхнего рабочего слоя футеровки. Кроме того, существовавшая в то время (1930—1940 гг.) технология наваривания верхнего слоя футеровки не могла обеспечить надежности эксплуата­ ции толстых слоев.

Расчеты и замеры температуры в разных местах фу­ теровки подины показали, что нижние ряды магнезита с упехом могут быть заменены шамотом. Применению шамота способствовала и популярная в то время теория о необходимости теплоизоляции подины для уменьшения потерь тепла. Такой теплоизоляцией являлся шамот. Несколько позже нижний ряд шамота заменили специ­ альным теплоизоляционным кирпичом. Основные требо­ вания этой теории были следующие [156]:

1) металлическая арматура подины должна быть та­

142

кой, чтобы потери тепла в окружающую среду были ми­ нимальными;

2)слой шамота следует увеличить по возможности.

3)необходим специальный слой теплоизоляции.

По другой теории подину следовало охлаждать: ос­ новные требования этой теории следующие:

1) для более интенсивного охлаждения подины реге­ нераторы следует располагать с боков печи и подальше от подины;

2)уменьшать, насколько это возможно, толщину фу­ теровки подины;

3)необходимо специально охлаждать подину об­

дувкой.

В борьбе двух теорий развивались способы выполне­ ния верхнего и нижнего рядов футеровки подины этим методом.

При использовании шамота нижний рабочий слой фу­ теровки выполняли следующим образом: по подовому настилу создавали подстилающую шамотную кладку с определенным уклоном. Образовавшиеся уступы ша­ мотной кладки заполняли тесаным кирпичом. Так соз­ давался уклон пода в поперечном направлении. В про­ дольном направлении уклон создавали уступами в маг­ незитовой кладке. Это была так называемая несимметричная кладка нижнего рабочего слоя футе­ ровки пода (рис. 52). В печах садкой >130 т наваривае­ мый верхний рабочий слой был симметричным (рис. 53), а в печах садкой <130 т профиль ванны и после изго­ товления верхнего рабочего слоя оставался часто не­ симметричным.

В симметричных подинах шамот укладывали одним слоем без уступов.

Хотя несимметричная кладка была лишена недостат­ ков симметричной, она была очень трудоемкой из-за большой тески шамотного кирпича.

Выше уже говорилось, что существование разных мнений о способах кладки нижнего рабочего слоя футе­ ровки подины приводило к тому, что почти на каждом заводе подину выкладывали по-своему.

Анализ работы теплоизолированных и нетеплоизоли­ рованных подин [199] показал, что при использовании изоляции простои на текущих ремонтах подин возраста­ ют на 14%, прорывы металла в подину увеличиваются на 23% и срок службы подины уменьшается в 3 раза.

143

В результате анализа данных за период с 1933 по 1947 гг. по многим печам страны были даны следующие рекомендации [199]: толщина верхнего рабочего слоя футеровки должна быть 220—240 мм, нижнего рабочего

Рис. 52. Несимметричная кладка подины и несимметричная наварка:

/ — шамот; 2 — шамотный легковес; 5 — асбест

Рис. 53. Подина ванны печи с несимметричной поперек печи кладкой и сим: метричной наваркой:

^ асбестовые листы; 2 — шамотный легковес; 3 — температурные швы; 4 — асбестовая выстилка

слоя 700 мм; шамотную кладку автор считал балластом, а изоляцию просто ненужной.

Эти выводы подтверждались практикой металлурги­ ческих заводов. Уже к 1948—1950 гг. шамотная кладка из нижнего рабочего слоя футеровки либо была удале­ на, либо осталась в виде одного ряда как выстилка.

В 1946 г. съезд сталеплавильщиков страны предло­

жил как типовую несимметричную кладку нижнего ра­ бочего слоя.

144

При этом разогрев ведут со следующей скоростью:

Фактически длительность разогрева часто больше или меньше рекомендуемой. Для выявления действи­ тельной картины распределения температур в кладке печи Восточным институтом огнеупоров в 1962—1964 гг. были проведены исследовательские работы на НТМК на печах садкой 400 т и ряде других предприятий Урала

[200].

В кладке нижнего рабочего ряда подины были уста­ новлены термопары па глубине 50, 250, 365 и 460 мм от рабочей поверхности. На рис. 54 показано изменение температуры в указанных точках вплоть до начала ве­ дения плавок.

Существовавшие на НТМК и других предприятиях страны инструкции по разогреву печей предусматривают обязательную выдержку печи при максимальных темпе­ ратурах до начала ошлакования кладки с тем, чтобы такая температура распространилась по всей кладке по­ дины. Произведенные замеры температуры в кладке по­ дины на расстоянии 50 мм от рабочей поверхности пока­ зали, что даже при выдержке в 31 ч температура в этой точке мало изменилась и составила 1530° С. Таким об­ разом, достичь выравнивания температуры по всей кладке подины за 30—60 ч выдержки невозможно, да в этом и нет никакой надобности с точки зрения изготов­ ления верхнего рабочего слоя футеровки.

В результате проведенных исследований пункт об обязательной выдержке печи перед началом ошлакова­ ния был исключен из инструкции, а температура, при которой можно начинать ошлакование, была снижена с 1650—1700 до 1500—1550° С.

Восточным институтом огнеупоров разработана инст­ рукция по ускоренному разогреву мартеновских печей. До 1958—1960 гг. для ошлакования кладки использова­ ли шлак кипящих сталей; начиная с 1958—1960 гг. шлак был полностью заменен прокатной окалиной. На эту операцию затрачивалось до 3—8 ч.

Считалось, что в окислах железа, проникших по швам между кирпичами, растворяется периклаз. Температура плавления образующегося магнезиального железистого расплава увеличивается по мере растворения перикла-

146

за, вследствие чего он застывает и заполняет шов. Тем самым создается преграда на пути движения металла в кладку подины.

Таким образом, для осуществления этого процесса не­ обходима прежде всего высокая температура кладки по­ дины. По данным В. С. Коршунова [200], температура

вкладке подины на расстоянии 250 мм от поверхности

вконце разогрева печи составляет 1350—1400° С. Можно предположить, учитывая температуру плавления окали­ ны, что окалина могла бы проникнуть в этот участок, но при условии отсутствия растворения периклаза. Влия­ ние растворения периклаза па температуры плавления окалины хорошо известно из диаграммы состояния

FeO—MgO.

Уже при содержании MgO в растворе в количестве 20—30% температура плавления ее >1400° С. По лите­ ратурным данным, содержание MgO в верхних районах первого ряда кладки составляет 45—50% и содержание окислов железа 17—33% (пробы кирпича, отбираемые во время капитального ремонта). В средних?районах хи­ мический состав кирпича почти полностью аналогичен исходному составу кирпича до службы. Таким образом, уже на расстоянии 100 мм от поверхности ванны никаких процессов растворения периклаза в железистом распла­ ве не наблюдается. Отсутствие надобности в специаль­ ном ошлаковании кладки, таким образом, очевидно.

Следует учесть, что для растворения периклаза в же­ лезистом расплаве требуется значительное количество времени, а это не обеспечивается длительностью периода ошлакования кладки. Поэтому попадание в пространство между кирпичами железистого расплава и застывание его в дальнейшем приведет к реагированию с жидкой сталью и проникновению жидкого металла в глубь кир­ пичной кладки.

Этот процесс протекает достаточно интенсивно вслед­ ствие значительного смачивания жидкой сталью ошлако­ ванного окислами железа магнезитового кирпича.

Поэтому ошлакование кладки производится в мини­ мально короткое время до появления небольших лужиц шлака. Окалину подают заправочной машиной равно­ мерно по всей площади ванны. При этом сталевыпускное отверстие печи держат открытым.

Засыпку магнезитового порошка на подину печи до 1954—1955 гг. проводили вручную. При этом делали

148

расчет шихты для наварки по окнам печи. Порошок рас­ сыпали кучками у соответствующих окон и затем вы­ брасывали в печь.

Металлурги КМК впервые применили заправочную машину для подсыпки порошка на подину в процессе проведения текущих ремонтов. Применение заправочной машины для засыпки порошка на подину сразу поста­ вило вопрос о сокращении числа слоев и увеличении их

стыми слоями было впервые осуществлено на Алапа­ евском металлургическом комбинате; металлурги Ала­ паевского комбината показали, что опыт КМК по ремон­ там подин толстыми слоями вполне приемлем при изго­

варивании верхнего рабочего слоя большегрузных печей на НТМК. Данные показывают, что сокращение числа

149

верхнего рабочего слоя с 44 до 12 ч, прй этом стойкость подин не изменилась.

Ликьидация специального прогрева кирпичной клад­ ки подины (нижнего рабочего слоя), полная замена шлака окалиной и сокращение ее расхода, изготовление верхнего рабочего слоя в один прием (один слой) позво­ лили сократить длительность изготовления новых подин мартеновских печей до 5 ч.

Так, на Кушвинском металлургическом заводе верх­ ний рабочий слой подины 100-т печи был изготовлен за 5,5 ч. Однако следует еще раз подчеркнуть, что изготов­ ление верхнего рабочего слоя подин этим способом вы­ зывает неизбежные потери рабочего времени печи и со­ пряжено с большими затратами тяжелого физического

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 с у х и х м а с с п о д с т а т и ч е с к о й н а г р у з к о й н е п о с р е д с т в е н н о в печи

Для разобранных выше способов изготовления подин, стен и откосов характерно стремление получить наиболь­ шую плотность футеровки (низкую пористость), что оп­ равдано с теоретической точки зрения [46, 67, 73].

Однако ни один из этих способов полностью не реша­ ет всех вопросов, связанных с созданием высокоплотных, дешевых в изготовлении подин.

В 1961—1962 гг. Восточным институтом огнеупоров, Магнитогорским металлургическим комбинатом и заво­ дом им. А. К- Серова были проведены работы по изыска­ нию новых методов изготовления и ремонта подин, стен и откосов мартеновских печей [5].

При разработке новых методов за основу взяли ком­ бинированный тип подины, в котором 70—80% футеров­ ки (нижний рабочий слой) имеет стойкость 7—12 тыс. плавок, а 30—20% футеровки (верхний рабочий слой) — стойкость до 25—30 плавок; этот слой заменяют в про­ цессе эксплуатации печи.

Такой тип футеровки позволяет полностью исключить или сократить до минимума затраты рабочего времени печи при изготовлении футеровки подины.

Основное внимание при разработке новых методов

350