книги из ГПНТБ / Новое в изготовлении и службе подин

Обычно рабочий ряд кладки отверстия выполняют до разогрева печи. При этом сечение отверстия в свету де­ лают несколько больше нормальных размеров, так как во время разогрева печи магнезитовая кладка расши­ ряется.

Общим недостатком выкладки отверстия с арочным перекрытием является невозможность соблюдения тол­ щины швов 1 мм, особенно на участках стыка крайних арок отверстия с кирпичной кладкой задней стены печи и рабочего ряда отверстия. На некоторых заводах пыта­ лись устранить этот дефект, собирая кладку отверстия до ремонта в виде блока, с тщательной подгонкой каж­ дого кирпича [291], однако такой метод затруднителен для многих заводов.

Практика показывает, что разрушение даже одного кирпича в арке быстро приводит к полному ее обруше­ нию, тем более что кладка арки выполнена без перевяз­ ки с кладкой отверстия.

Подобных недостатков лишена кладка отверстия без арок.

При выкладке отверстия без арок горизонтальные ря­ ды кладки стен напускают до их полной стыковки. В этом случае, как правило, отсутствует деление кладки отверстия на основную и рабочую. Безарочная кладка отверстия полностью исключает теску кирпича и обеспе­ чивает условия для создания по всей футеровке отвер­ стия швов толщиной не более 1 мм. На выкладку такого отверстия затрачивается значительно меньше времени

[292].

Служба сталевыпускных отверстий качающихся ос­ новных мартеновских печей особенно сложна, не­

[294—296] разработан метод кладки сталевыпускного отверстия, сочетающий в себе преимущества арочного (рабочий ряд магнезита выложен без перевязки с основ­ ной кладкой стен, что облегчает ремонт) и безарочного (нет арок, проще и качественнее кладка) методов

(рис. 86).

На ряде заводов в последнее время верхнюю часть кладки в рабочем ряду выкладывают сводовым кирпи­

221

чом па металлических штырях, что исключает полностью

обрушение этого района кладки.

Длительная практика эксплуатации новых сталевы­ пускных отверстий, выполненных из магнезитового кир­ пича, показала, что одной из главных причин разрушения отверстия является проникновение жидкого металла и шлака между кирпичами кладки по швам. Отсутствие

Кладка без перебязки

Рис. 86. Кладка сталевыпускного отверстия по методу комбината им. Оерова

швов выгодно отличает набивное отверстие от отвер­ стия, выложенного из кирпича.

Этот недостаток кирпичной кладки отверстия изучали на Златоустовском металлургическом заводе, Уралвагон­ заводе, Алапаевском металлургическом комбинате [296], заводе им. А. К. Серова, ММК. В результате ис­ следований было предложено при кладке магнезитового кирпича оставлять отверстие, по размерам значительно (на 20—30% на каждую сторону) превышающее нор­ мальное. Отверстие нужного размера получают путем набивки по металлической трубе (трубу из отверстия не удаляют). Такой метод позволил устранить встречаю­ щееся еще сужение размеров отверстия в свету и повы­ сить стойкость футеровки отверстия благодаря ликвида­ ции швов.

Длительное время в нижней части кладки отверстия на выходе к разливочному пролету выполняли кладку так называемого «фартука», на который опирался сталевыпускной желоб. В настоящее время под сталеразли­

2 2 2

вочным отверстием в кладке задней стены устанавлива­ ют углеродистый блок, исключающий необходимость изготовления «фартука» и значительно облегчающий эксплуатацию отверстия, ибо на углеродистом материале практически не происходит намораживания металла и шлака.

Эксплуатация сталевыпускного отверстия

Р а з д е л к а с т а л е в ы п у с к н о г о о т в е р с т и я . Методы разделки сталевыпускного отверстия на печах разной садки мало отличаются друг от друга. Разделка отверстия состоит из следующих этапов:

1)удаление пробки из огнеупорной глины;

2)удаление порошка, которым набито отверстие;

3)разрушение спекшейся корочки порошка в горло­

вине отверстия.

Огнеупорную пробку производят по указанию масте­ ра, ведущего плавку; края отверстия тщательно очища­ ют от приварившихся кусков глины.

Порошок, которым набито отверстие, удаляют неболь­ шими порциями в выпускной желоб, из которого порошок лопатами выбрасывают в ящик, расположенный на рабо­ чей площадке. Удаление порошка из отверстия начинают с нижних слоев заделочного материала на лещади отвер­ стия, чтобы предотвратить образование перевалов в нем при внезапном прорыве металла из печи. Если порошок из отверстия плохо удаляется, то перед выгребанием по­ рошка отверстие пробивают пикой. Эту операцию следу­ ет производить осторожно, так как при приближении к горловине отверстия возможно появление жидкого ме­ талла.

Следует особо подчеркнуть необходимость тщатель­ ного удаления порошка из канала отверстия.

Признаками хорошо разделанного отверстия являют­ ся: 1) удаление порошка на определенную длину (длина отверстия ориентировочно известная до разделки); 2) появление ярко-белых зерен порошка; 3) характерный стук кочережки о сварившуюся корочку порошка в гор­ ловине отверстия («кочережка стучит»).

Для разделки отверстия иногда используют шнеко­ вые устройства [297—298].

Разделка канала сталевыпускного отверстия закан­ чивается ответственной и в ряде случаев опасной опера­

223

цией разрушения спекшейся корочки в горловине от­

верстия.

Обычно спекшуюся корочку разрушают специальным инструментом — пикой. Однако такой метод разрушения корочки все более и более заменяется прожиганием ее струей кислорода. Прожигание корочки кислородом бо­ лее надежно с точки зрения быстроты операции, а также более безопасно. При любом из методов разрушения ко­ рочки очень важно начинать разрушение ее в нижней части горловины отверстия («по низу»). Это требование определяется тем, что при наличии отверстия только внизу горловины металл и шлак в любом случае будут удалены из печи, хотя длительность выпуска металла мо­ жет увеличиться. Если же металл будет выходить через отверстие, образованное в верхней части горловины, то часть его и тем более шлака неизбежно останутся в печи, что граничит с аварией.

При прожигании спекшейся корочки кислородом воз­ можен выброс зерен магнезита, что свидетельствует о не­ полной разделке канала отверстия. При высоких темпе­ ратурах в горловине отверстия может произойти спека­ ние оставшегося магнезита, что затруднит разделку от­ верстия и выпуск металла и шлака из печи. Поэтому при выбросе зерен магнезита в период прожигания корочки кислородом следует прекратить прожигание корочки и более тщательно разделать отверстие.

В последнее время разрабатывают различные спосо­ бы прожигания корочки кислородно-порошковым устрой­ ством [299], кумулятивным зарядом [299—305] и специ­ альными горелками [307—308]. Однако все эти устрой­ ства довольно сложны, неудобны в обращении и требуют увеличения штата работников.

З а д е л к а с т а л е в ы п у с к н о г о о т в е р с т и я . Заделка сталевыпускного отверстия состоит из следую­ щих операций [309, 310]: 1) просушивания отверстия; 2) закрытия отверстия из печи; 3) закрытия отверстия со стороны выпускного желоба.

Процесс просушивания отверстия заключается в на­ мораживании небольшого (основное количество металла и шлака удаляется самотеком) количества металла

ишлака на крупные зерна какого-либо порошка, забра­ сываемого в канал отверстия. Смесь порошка со шлаком

иметаллом выгребают из отверстия в шлаковую чашу. Операции просушивания канала отверстия предшест-

224

вует операция перекрытия отверстия из печи рудой. Для этого к отверстию заваливают руду с таким расчетом, чтобы расстояние от верхней кромки отверстия до кусков руды составляло 100 мм (рис. 87). Завалка руды необхо­ дима для того, чтобы полностью прекратить просачива­ ние небольших порций шлака с подины в отверстие (основная масса шлака выдавливается с подины до пе­ рекрытия отверстия); кроме того, руда предотвращает

горловины отверстия вследствие гидромеханического воз­ действия расплавленного металла на футеровку при реа­ гировании его с рудой

Вместо руды для перекрытия отверстия из печи мож­ но применять мартеновский агломерат. Куски руды или агломерата могут попасть в отверстие и привариться к его футеровке, что вызовет затруднения в проведении остальных работ по закрытию отверстия. Поэтому пер­ вый подручный сталевара сразу же после дачи руды дол­ жен быстро удалить попавшие в отверстие куски; лучше всего попавшие в отверстие куски выталкивать в печь. На большегрузных печах перекрытие отверстия из печи рудой производится завалочной машиной, на малых пе­ чах — вручную.

Особое внимание на перекрытие отверстия рудой сле­ дует обращать при отсутствии в завалке окислителей (руды) и засыпке на подину мелкого лома и скрапа.

Отверстия большегрузных печей сушат в основном только магнезитовым порошком.

Для этой цели следует использовать крупнозернистый порошок типа МПКОтсутствие в порошке для просу­ шивания дисперсных фракций обеспечивает быстрое

225

и качественное просушивание (удаление шлака и метал­ ла) и не приводит к замазыванию канала отверстий тугоплавкими соединениями, образующимися при кон­ такте дисперсных фракций порошка со шлаком. С этой точки зрения целесообразно специально высеивать дис­ персную (< 0,5 мм) фракцию из порошков, предназна­ ченных для просушивания отверстия. Нельзя применять для просушивания отверстия магнезитовый порошок, удаленный из отверстия во время его разделки, хотя ряд авторов рекомендуют такой прием просушки.

Увлажненный магнезитовый порошок, применяемый для закрытия отверстия, гидратируется за время пребы­ вания в отверстии при 200—500° С, поэтому содержание дисперсной фракции, вызывающей замазывание отвер­ стия, в нем значительно выше, чем в обычном порошке, что делает его неприемлемым для просушивания.

Хорошим материалом для просушивания сталевы­ пускного отверстия является обожженный доломит в зер­ нах размером 5—15 мм.

На печах садкой до 200 т для просушивания отвер­ стия употребляют обожженный доломит, хромистую и железную руду и магнезитовый порошок. После просу­ шивания отверстия из печи со стороны выпускного жело­ ба осматривают его канал. По результатам этого осмот­ ра решают закрывать отверстие, исправлять или восста­ навливать его футеровку.

Вид ремонта отверстия определяет мастер производ­ ства и сталевар печи.

Если футеровка отверстия не требует ремонта, то ка­ пал его из печи закрывают (забрасывают) магнезитовым порошком. Отверстие печи закрывают в перерывах меж­ ду завалкой отдельных составов с шихтой.

Сталевыпускное отверстие закрывают, как правило, вручную. На большегрузных печах в ряде случаев ис­ пользуют обычную заправочную машину. Однако закры­ тие отверстия заправочной машиной приводит к излиш­ нему расходу магнезитового порошка и задолженности машинного времени заливочных кранов печного пролета.

После того как отверстие со стороны печи закрыто, его закрывают со стороны разливочного пролета, обычно магнезитовым порошком.

Материал, применяемый для набивки отверстия, дол­ жен препятствовать прохождению жидкого металла че­ рез него и обеспечить возможность быстрой разделки

226

отверстия. Таким образом, спекание материалов, приме­ няемых для закрытия отверстия со стороны желоба, должно проходить в определенных оптимальных преде­ лах. Именно поэтому содержание фракции <0,1 мм в по­ рошке для закрытия отверстия со стороны желоба выше

10—15% недопустимо.

Для закрытия отверстия порошок слегка увлажняют, порциями забрасывают в отверстие и подбивают трам­ бовкой. На выходе из отверстия ставят пробку из огне­ упорной глины, что препятствует высыпанию порошка из отверстия по мере его высыхания.

Некоторые авторы указывают на применение сырого доломита для закрывания отверстия со стороны желоба. Однако сырой доломит бурно реагирует с жидким ме­ таллом (со взрывом, сопровождающимся сильным вы­ бросом металла и шлака). Поэтому применение сырого доломита для набивания канала отверстия должно быть запрещено.

Восстановление футеровки сталевыпускного отверстия, не совмещенное с восстановлением футеровки подины

Ремонты сталевыпускных отверстий могут быть раз­ делены на две группы:

1)предусматривающие разборку кладки канала от­ верстия с последующим ее восстановлением;

2)выполненные методом набивки с применением шаб­

лона.

Ремонт отверстия первым методом показан на рис. 88. Такой метод ремонта отверстий сопряжен со значитель­ ными затратами труда, потерями рабочего времени пе­ чей, так как общие затраты времени на ремонт отверстия

вбольшинстве случаев больше, чем длительность перио­ дов завалки и прогрева, когда возможен ремонт без по­ терь рабочего времени. Так, длительность этих периодов на ММК составляет на печах садкой 200 т 2,5 ч, 250 т —

2,25 ч, 400 т — 3,75 ч, 900 т — 4,75 ч, что на 0,5—1,2 ч

шое число работников, эта операция длится несколько часов. Старую кладку удаляют не на всю длину канала

227

Т а б л и ц а 61

Средняя длительность операций ремонта сталевыпускных отверстий мартеновских печей ММ К путем слома и восстановления кирпичной кладки, ч

отверстия, так как это привело бы к еще большему затя­ гиванию ремонта. Кроме того, удаление старой кладки ближе к горловине отверстия крайне затруднено. При

пич; 6 — место возможного разрушения футеровки отверстия

неполном сломе старой футеровки новую кирпичную кладку приходится подгонять под совершенно неопреде­ ленные формы старой футеровки отверстия. Несмотря

228

на значительную теску кирпича и применение масс, до­ стичь надежного соединения старой и новой кладки не удается. В местах стыкования старой и новой кладки че­ рез 2—3 плавки образуются вымоины с застоем металла-- и шлака. Вследствие этого металл во время выпускатечет по кладке отверстия мимо выпускного желоба.

Восстановление футеровки сталевыпускного отвер­ стия по шаблону получило наибольшее распространение’ на металлургических предприятиях страны и за ру­ бежом.

В качестве шаблона применяют железную трубу, реже деревянный чурбак, различные огнеупорные блоки. Шаб­ лон можно оставлять в отверстии или же удалять из него после набивки массы.

Набивка на деревянный чурбак известна очень дав­ но. Деревянный чурбак вводят в отверстие и одновре­ менно со стороны печи на чурбак забрасывают массу. Со стороны разливочного пролета набивают массой про­ странство между чурбаком и старой кладкой отверстия. После того как масса несколько подсыхает, чурбак уда­ ляют. Аналогично ведут набивку по удаляемой железной трубе ■— шаблону. На ряде заводов применяют конусную трубу со специальной ручкой. При помощи ручки и ло­ мика шаблон вначале поворачивают, а затем вытаски­ вают из отверстия. Однако при удаляемом шаблоне мас­ сы для набивки должны быть высокопластичны, чтобы, с одной стороны, позволить вытащить шаблон, а, с дру­ гой— удержаться и не рассыпаться после его вытаски­ вания. В связи с этим в такие массы вводят до 10—20% огнеупорной глины, а влажность масс составляет 15— 35%. Ниже приведен средний химический состав массы,, применявшейся для набивки сталевыпускного отверстия по удаляемому шаблону — конусной железной трубег

44,92% MgO; 22,86% Si02; 8,41% CaO; 3,17% FeO;;

11,23% A120 3.

Высокая влажность масс и большое количество гли­ ны делает их усадочными и химически нестойкими в от­ ношении металла и шлака. Тем более такие массы не могут заменить кирпичную кладку отверстия.

Состав масс, применяемых для набивки отверстия, довольно разнообразен:

1)магнезитовый порошок со смолой [122];

2)50% магнезита + 50% хромистого железняка [70, ,122, 285];

229

3)45% магнезита; 45% хромистого железняка, 10% огнеупорной глины [295];

4)70% молотого магнезитового пловья, 20% огне­

упорной глины, 10% окалины, 12% жидкого стекла (свы­ ше 100%) [299];

5)хромистая масса [293, 294, 311];

6)магнезитовый порошок; вода свыше 100% до влаж­

ности 6—10% [312];

7)70% молотой хромистой руды, 20% магнезитового порошка, 10% глины [312];

8)молотое хромомагнезитовое половье; жидкое стек­

Исследования, проведенные на Магнитогорском ме­ таллургическом комбинате [311, 314], показали, что по сравнению с набивкой масс на удаляемый шаблон при набивке на неудаляемый шаблон стойкость отверстий увеличивается в 4—5 раз (табл. 62). Длина металличе­ ского шаблона должна соответствовать длине канала отверстия. Использование шаблона длиной 1500 мм обе­ спечивает на 30% большую стойкость отверстия, чем на­ бивка на шаблон длиной 800 мм. Эксперименты показа­ ли, что применение пневмотрамбовок и торкрет-машин для набивки масс поверх неудаляемого стального шаб­ лона на 25% увеличивает стойкость отверстий. При этом наибольшей стойкостью обладают хромомагнезитовые массы, затворенные раствором сернокислого магния плотностью 1,2 г/см3 до влажности 6—8%. Применение набивки на неудаляемый шаблон на ММК, позволило

230