книги из ГПНТБ / Сосненко М.Н. Мартеновское производство стали учебник для сред. проф.-техн. училищ

Дымовые трубы и дымососы

Для отвода продуктов сгорания из рабочего пространства в мар­ теновской печи должно быть некоторое разряжение, которое соз­ дается дымовыми трубами и дымососами. Дымовые трубы обеспе­ чивают естественную тягу, величина которой составляет 0,7 мм вод. ст. на 1 м высоты трубы. В практике используются чаще всего кирпичные дымовые трубы и реже — стальные с огнеупорной внут­ ренней футеровкой. Высота дымовых труб зависит от емкости печи, вида используемого топлива и требуемого разрежения и обычно составляет 25— 125 м. Количество пропускаемых по трубе продук­ тов сгорания для печей различной емкости колеблется в пределах

15,6—27 м3/с.

Дымососы предназначены для создания искусственной тяги. В практике мартеновского производства обычно применяют дымо­ сосы прямого действия, устанавливаемые за котлами-утилизаторами.

Котлы-утилизаторы

Каждая мартеновская печь снабжается паровым котлом-утили­ затором, который устанавливают в отдельном помещении или под рабочей площадкой. Его располагают на ответвлении общего дымо­ вого борова, оборудованного специальным шиберным клапаном. Продукты сгорания с температурой 450—700° С отбираются из борова дымососом (он расположен по другую сторону котла) и после использования в котле-утилизаторе для получения пара выбрасы­ ваются с температурой 200—250° С в дымовую трубу. В неболь­ ших мартеновских печах емкостью до 50 т используют дымогарные котлы марки КУ-25 производительностью 2,5—3,5 т/ч пара, пере­ гретого до 250° С при давлении 9 ат. Мартеновские печи большей производительности снабжаются котлами с многократной принуди­ тельной циркуляцией (МПЦ) марок КУ-40, КУ-50, КУ-60 и КУ-ВО, производительность которых колеблется от 4,5 до 15 т/ч пара, пере­ гретого до 350—375° С при давлении 12— 18 ат.

Установка котлов-утилизаторов позволяет использовать 50% тепла отходящего дыма для получения дешевого пара, служащего для общезаводских целей (паровое отопление и др.).

§ 19. ОХЛАЖДЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПЕЧИ

Для увеличения стойкости кладки, а также защиты рабочих от действия теплоты, излучаемой нагретыми до высоких температур элементами мартеновской печи, предусмотрена система водяного и испарительного их охлаждения.

Водяное охлаждение связано с огромным расходом воды, необ­ ходимостью ее очистки от механических и химических примесей, невозможностью использовать тепло охлаждающей воды вследствие малого ее нагрева, зависимостью от систем охлаждения (градирен, брызгальных бассейнов). В связи с отмеченными недостатками водя­

40

ное охлаждение применяют только для рам загрузочных окон, газо­ вых тарельчатых, дымовых, шиберных воздушных и шиберных регулирующих клапанов.

Испарительное охлаждение применяют для кессонов газовых пролетов головок, фурм форсунок мазутных печей и пятовых балок. Для охлаждения используют химически очищенную умягченную (катионированную) воду, подогреваемую до кипения, что дает воз­

в охлаждаемые элементы арматуры печи. В си­ стеме испарительного охлаждения вода циркулирует вследствие

разности плотностей холодной и горячей воды, что делает систему охлаждения независимой от электроснабжения, повышает ее на­ дежность.

Учитывая преимущества испарительной системы охлаждения, ее применяют для всех элементов верхней части печи, за исключе­ нием заслонок рабочих окон.

В последние годы для повышения долговечности элементов мартеновских печей предложены оригинальные охладительные уст­ ройства. Для охлаждения подины разработана конструкция настила, выполненного из соединенных в секции глиссажных труб, каждая из которых снабжена системой автоматического регулирования рас­ хода воды. Охлаждение задней стены легко осуществить, если по всей длине кладки (выше уровня шлакового пояса) установить труб­ чатые экраны, соединенные с системой испарительного охлаждения.

Для охлаждения свода предложено использовать сжатый воздух в смеси с распыляемой водой. Устройство состоит из системы рас-

41

положенных одна в другой металлических трубок, смонтированных по дуге свода, которые снабжены подводами воды и сжатого воз­ духа. Для обеспечения равномерного распыления воды и ее подачи на свод в смеси со сжатым воздухом внутренние и наружные трубы снабжены отверстиями, которые расположены веерообразно в сек­ торе углом 120— 180° по всей их длине. В наружных трубах отвер­ стия сделаны только на обращенной к своду стороне.

Чтобы повысить стойкость кладки шлаковиков, рекомендуется опорную балку выполнять в виде сварного стального водоохлаж­ даемого прямоугольника. Чтобы защитить ее от теплового воздей­ ствия дымовых газов, дополнительно устанавливают трубчатый кронштейн, прямую ветвь которого располагают на расстоянии от тепловоспринимающей стенки балки, равном толщине защищающей балку кладки. Другую, располагаемую параллельно ветвь крон­ штейна выполняют зигзагообразной. Она соединена с нижней гранью балки и с прямой ветвью кронштейна выступами своих зигзагов.

Использование отмеченных выше охладительных систем позво­ ляет не только повысить долговечность отдельных элементов печи, но и управлять их тепловыми режимами, удлинить срок службы мартеновской печи.

§ 20. КЛАДКА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕЧИ

Требования, предъявляемые к кирпичной кладке

Применяемые для кладки печи огнеупорные материаты должны удовлетворять требованиям действующих ГОСТов. Для кладки при­ меняют только хорошо просушенный кирпич. Нельзя допускать для одного и того же элемента кладки кирпич разных марок. Целый

Рис. 28. Способы укладки кирпича при кладке элементов мартеновской печи: а — на плашку; б — на ребро; в — на торец

кирпич, бывший в употреблении и отсортированный от сильно ош­ лакованного и оплавленного, разрешается применять только в кладке мало ответственных элементов печи.

Для устройства элементов печи кирпичную кладку выполняют различными способами: на плашку, на ребро и на торец (рис. 28). По расположению в кладке швы подразделяются на несколько ти­ пов: вертикально-продольные — вдоль кладки стены по высоте уло­ женных рядов кирпича, вертикально-поперечные — поперек стены

42

по высоте уложенных рядов кирпича и горизонтальные — между рядами кирпича.

Швы в первых двух типах кладки не должны быть сквозными. Для устранения сквозных швов в каждом последующем ряду кир­ пичи сдвигают (перевязывают) по отношению к кирпичам ранее уло­ женного ряда так, чтобы против швов одного ряда приходилась

ff

Рис. 29. Типы кирпичной кладки и способы перевязки прямых углов стен:

а — кладка в один кирпич; б — кладка в полтора кирпича; в — кладка в два кирпича; I — ложковый ряд; 2 — тычковый ряд

середина, четверть или одна восьмая часть кирпича другого ряда.

швов делится на следующие категории:

Огнеупорную кладку выполняют с соблюдением следующих требований:

1)все швы, как внутренние, так и наружные, должны быть заполнены раствором;

2)при кладке на порошке следует простукивать кирпичную кладку деревянным молотком, чтобы заполнение швов порошком было полным;

3)кирпич со сбитыми углами и кромками разрешается уклады­ вать только внутрь кладки;

4)кладку, на которую должен укладываться кирпич, нужно тща­ тельно очищать от мусора;

43

5)поверхность кладки может иметь выпадины или выпуклости, если их высота находится в допускаемых условиями пределах;

6)раствор кладки должен быть тщательно перемешан, не содер­ жать комков, крупных частиц, щебенки от тески кирпича.

При укладке кирпича особое внимание обращают на толщину швов, правильность их перевязки, горизонтальность рядов кирпича

исоответствие формы кладки чертежу. Толщину швов кладки про­ веряют щупом шириной 15 мм и толщиной, равной толщине кон­

тролируемого шва.

Кирпичная кладка главнейших элементов печи

Кладка пода. Структура кирпичной кладки пода (рис. 30) зави­ сит от тоннажа мартеновской печи. В печах малой емкости (рис. 30, а) нижний слой шамотного, поставленного на ребро, кирпича пере­ крывается тремя слоями магнезитового кирпича, положенного на плашку и ребро. Для печей среднего тоннажа (рис. 30, б) приме­ няют кладку, в которой основанием служит поставленный на ребро

ши

Ét

шамотный кирпич, а верхние слои образованы магнезитовым кир­ пичом, выкладываемым на плашку, на ребро и на торец. В больше­ грузных печах основанием является выложенный в два слоя (на плашку и на ребро) шамотный кирпич, на который кладут на ребро, а затем на торец три слоя магнезитового кирпича.

Кладку магнезитовой подины ведут с оставлением швов толщи­ ной 2—3 мм, которые предусматривают на случай расширения огне­ упора при нагревании. Общая толщина пода в современных марте­ новских печах зависит от тоннажа и составляет 605— 1225 мм. Она включает слои материалов: асбестового картона (толщиной 20 мм), пористого шамотного кирпича (65— 130 мм), обыкновенного шамот­ ного кирпича (65—200 мм), магнезитовой кладки (350—680 мм) и верхний слой из магнезитового кирпича (100—300 мм). Для за­ кладки основания сталевыпускного отверстия по подине выполняют натес в верхнем торцовом ряду кладки так, чтобы образовался уклон в сторону задней стены, равный 6° или 100 мм на 2 м длины.

44

Кладка передней стенки. От пода до уровня порогов рабочих окон переднюю стенку выкладывают из магнезитового кирпича. Для создания откоса 14 (см. рис. 16, б) кладку основания ведут уступами под углом 45°. Выше уровня рабочих окон переднюю стенку выкладывают также из магнезитового кирпича в виде столбиковпростенков между окнами, имеющих в сечении форму трапеции, широкое основание которой прилегает к металлической арматуре печи (рис. 31). Для большей устойчивости эту часть передней

стенки делают наклонной (угол наклона с вертикалью составляет

зитового кирпича с заполнением швов магнезитовым порошком. Заднюю стенку теплоизолируют со стороны арматуры ребром ша­ мотного кирпича. Толщина кладки задней стены составляет 750— 1100 мм на уровне порогов рабочих окон и 460—575 мм под сводом.

Кладка поперечных откосов. Поперечные откосы ванны выклады­ вают из магнезитового кирпича, а швы между ними заполняют маг­ незитовым порошком. Откосы теплоизолируют шамотным кирпичом, выложенным на плашку и листовым асбестом толщиной 5 мм.

Кладка сталевыпускного, шлакового и чугунного отверстий. На большинстве заводов применяют безарочное сталевыпускное отвер­ стие. Его выкладывают из магнезитового кирпича, напуская гори­ зонтальные ряды кладки до их полного перекрытия (рис. 32, а). Безарочная конструкция отверстия характеризуется отсутствием

45

деления кладки на основную и рабочую, полностью исключает под­ теску кирпича, обеспечивает условия для создания по всей кладке отверстия швов толщиной менее 1 мм. На выкладку такого отвер­ стия затрачивается меньше времени, чем на кладку арочной кон­ струкции.' На металлургическом комбинате им. А. И. Серова отвер­ стие выкладывают без арок и без перевязки рядов с остальной клад­ кой отверстия (рис. 32, б), что облегчает разрушение отверстия во время его ремонта. Однако стойкость отверстия достигает лишь

40—50 плавок.

Шлаковые и чугунные отверстия делаются арочными — полу­ циркульными из магнезитового кирпича в три ряда по водоохлаж­ даемому кессону.

Кладка свода рабочего пространства.Сводм мартеновской печи из динасового кирпича выкладывают в виде распорно-арочной кон­ струкции, опирающейся на подпятовые балки. При этом кирпичи укладывают кольцами или вперевязку (рис. 33). Своды из магнези­ тохромитовых кирпичей с учетом большей их массы и способности к расширению при нагревании делают в виде распорно-подвесной конструкции, опирающейся на подпятовые балки 1 и поддерживае­ мой подвесками 2 (рис. 34, а). Толщина кладки сводов колеблется

впределах 300—-460 мм.

Впоследние годы предложена конструкция подвески свода мар­

теновской печи, обеспечивающая свободное перемещение кирпичей при расширении во все стороны, благодаря чему сводятся к мини­ муму напряжения в своде. Для компенсации термического расши­ рения свода одна из его опор 4 (рис. 34, б) выполняется подвиж­ ной и снабжается пружинным компенсатором 5. При этом сводовые кирпичи 3 попарно подвешены на подвижных штангах 6 тросами 10, переброшенными через ролики 8. На штанги 6 надеты катки 7, поэ­ тому штанги могут перемещаться по дугообразной балке 9 поперек свода, причем каждая из таких балок подвешена на подвижных опорах и может перемещаться вдоль печи.

Перемещение кирпичей при нагревании на рис. 34, б показано штрихом. С точки зрения эксплуатации и особенно облегчения горя­ чих ремонтов существенные преимущества имеют секционные своды, которые набираются из отдельных секций, каждая из которых само­ стоятельно крепится к особой арматуре верхнего строения печи. Такая конструкция позволяет оперативно и быстро менять раз­ рушенные участки свода.

Кладка головок. Газовые и воздушные вертикальные каналы выкладывают из хромомагнезитового кирпича с заполнением швов кладки хромистой рудой или хромомагнезитовым раствором, после чего торкретируют (см. гл. V). Наклонные части воздушных верти­ кальных каналов выкладывают из магнезитохромитового кирпича слоем толщиной 460 мм, а кессоны — магнезитохрохмитовым кирпи­ чом кольцами толщиной 115 мм (на малых печах) и 150—230 мм (на крупных печах) с заполнением швов полугустым хромомагнезитовым раствором. Между стальным листом кессона и футеровкой прокла­ дывают слой теплоизоляции (легковесный шамот) толщиной 30 мм.

46

Лещадь кессонов выкладывают из магнезитового кирпича с запол­ нением швов мелким магнезитовым порошком и оставляют темпера­ турные швы, заполняемые деревянными прокладками толщиной 5 мм через 230 мм. Кессоны обмуровывают хромомагнезитовым кир-

Ьг

Рис. 34. Конструкции главного свода:

а — распорно-подвесная; б — подвесная с пружинным компенсатором

пичом. Воздушные перевалы выкладывают из магнезитового кирпича на мелком магнезитовом порошке.

Кладка шлаковиков. Стены шлаковиков выкладывают из хромо­ магнезитового кирпича на хромистом растворе вперевязку. Ложные стены шлаковиков выкладывают из бывшего в употреблении хромо­ магнезитового кирпича. На расстоянии 1,5 м от подины толщина стен равна 345 мм, а толщина остальной части до пят свода 230 мм. Наружные стены шлаковиков обкладывают термоизоляционным

47

кирпичом. Выше уровня пола цеха кладка шлаковиков защищена сварным кожухом из листовой стали толщиной 8 мм.

Кладка регенераторов. Боковые и разделительные (располагае­ мые между воздушным и газовым регенераторами) стены регене­

уровня пола цеха кладка регенераторов защищена сварным кожу­ хом из листовой стали толщиной 8 мм.

Наиболее ответственным элементом регенератора является кир­ пичная насадка, которая накапливает тепло и передает его прохо­ дящим воздуху и газу. С учетом того, что горячие продукты сгорания поступают в насадку сверху, на печах с основным (магнезитохроми­ товым) сводом верхние 12—20 рядов насадки выкладывают из вы­ сокоогнеупорного форстеритового или магнезитового кирпича. Для повышения износоустойчивости и улучшения теплообменных свойств

48

в последние годы верхние ряды насадок регенераторов стали выпол­ нять из основных огнеупоров, поверхность которых насыщена по­ рошками периклаза, шпинелей, корунда и других высокоогне­ упорных окислов. Для кладки верхних рядов применяют также

шамотный кирпич с повышенным содержанием глинозема (до 40— 42% А120 3), а также высокоглиноземистый кирпич (60—70% А120 3).

Нижние ряды насадок, работающие в менее тяжелых темпера­ турных условиях, в большинстве случаев выкладывают из шамот­ ного кирпича. Чтобы создать минимальное сопротивление прохо­ дящим газу и воздуху, кирпичи насадки обычно кладут на большом расстоянии один от другого для образования ячейки со стороной, равной 130—150 мм. В нашей стране наибольшее распространение получили насадки Каупера и Сименса (рис. 36).

Для увеличения поверхностей нагрева и повышения коэффи­ циента заполнения регенератора в последние годы предложена комбинированная насадка из чередующихся между собой рядов кирпича, выложенных по системам Каупера и Сименса. С той же целью применяют насадки из фасонного кирпича. Широкое рас­ пространение в мартеновских печах получили узкие и высокие (с высотой насадки 6—7 м) вертикальные одноходовые регенераторы. Их делают из обычных кирпичей толщиной 65 мм с насадкой в виде сплошных колодцев (рис. 36,б) с движением газов в вертикальном направлении. Такая насадка обеспечивает лучший нагрев газа и воздуху, меньше засоряется пылью, характеризуется по сравнению