книги из ГПНТБ / Плотников Л.А. Огнеупоры в черной металлургии учеб. пособие для учащихся техникумов
.pdfЛ. А. ПЛОТНИКОВ
ОГНЕУПОРЫ В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
Д о п у щ е но Министерством высшего и среднего специального образования С С С Р в качестве учебного пособия для учащихся техникумов
М О С К В А «МЕТАЛЛУРГИЯ» 1973
У ДК 666.76.764.669.1 |
^ |
4 f |
|
|
Г с с . п у б л и ч н а я ндучно
У Д К 666 .76.764.669.1
Огнеупоры в черной металлургии. П л о т н и к о в Л. А. М., «Ме
таллургия», |
1973, 273 с. |
|
|
|
|
|
|
Дана |
характеристика основных |
рабочих |
свойств |
|
огнеупоров, |
||
применяемых |
в черной металлургии, |
описаны |
условия |
их |
службы |
||
в металлургических печах. Приведены рекомендации |
относительно |
||||||
применения |
огнеупоров в металлургии в соответствии |
с |
современ |
||||
ным уровнем развития технологии и оборудования. Книга |
является |
||||||
учебным пособием для студентов техникумов, может быть |
полезна |
||||||
студентам металлургических вузов, а также работникам |
металлур |
||||||
гических |
предприятий. Ил. 61. Табл. |
51. Список лит.:24 |
|
назв. |
Ливерий Алексеевич Плотников
ОГНЕУПОРЫ В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
Редактор издательства М. Р. Лановская. Художественный редактор Д. В. Орлов. Технический редактор Н. А. Сперанская.
Корректоры: Н. А. Дынина, Л. Ф. Орлова Переплет художника В. П. Осипова.
Сдано в набор 10/1 1973 г. |
Подписано |
в печать |
11/Ѵ 1973 г. |
Т-06082 |
||||
Формат бумаги |
84х1037аг- |
Бумага |
типографская |
№ 2 |
Усл. печ. л. 14,28. |
|||
Уч.-изд. л. 15,31. |
Тираж |
4800 экз. |
Заказ |
4. |
Изд. № 5564 |
Цена 65 коп. |
Издательство «Металлургия», Москза, 119034, 2-й Обыденский пер., 14 Владимирская типография «Согозполиграфпрома»
при Государственном комитете Совета Министров СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли Гор. Владимир, ул. Победы, д. 18-6.
„3105—107
П |
126—73 |
|
040(01) — 73 |
© Издательство «Металлургия» 1973.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О Г Л А В Л Е Н И Е |
|
||||
Предисловие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
Г л а в а I . Огнеупорные |
изделия |
для |
кладки |
|
топливных |
пе |
|
||||||||||
|
чей, |
работающих |
по |
слоевому режиму |
. |
. . |
. |
7 |
|||||||||
|
§ |
1. |
Огнеупоры |
для |
доменных |
|
печей |
|
. . . |
7 |
|||||||
|
§ 2. |
Огнеупоры для вспомогательных |
устройств |
|
|||||||||||||
|
|
|
доменных |
печей |
|
|
|
|
|
|
|
|
28 |
||||
|
§ |
3. |
Огнеупоры |
для |
вагранок |
|
|
|
|
|
|
37 |
|||||
Г л а в а |
I I . Огнеупорные |
изделия |
для |
печей, |
частично |
или |
|
||||||||||
|
полностью использующих тепло химической энер |
|
|||||||||||||||
|
гии расплавленного |
металла |
|
|
|
|
|
|
|
45 |
|||||||
|
§ |
1. |
Огнеупоры |
для |
мартеновских |
печей |
. . . |
45 |
|||||||||
|
§ |
2. |
Огнеупоры |
для |
регенераторов |
мартенов |
|
||||||||||
|
|
|
ских |
печей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
86 |
|
|
§ 3. |
Огнеупорная кладка воздушных и кисло |
|
||||||||||||||
|
|
|
родных |
конвертеров |
|
|
|
|
|
|
|
101 |
|||||
Г л а в а |
I I I . Огнеупорные изделия для |
кладки |
печей, работа |
|
|||||||||||||
|
ющих |
по радиационному |
режиму |
|
|
|
|
|
128 |
||||||||
|
§ |
1. |
Огнеупорная |
кладка |
методических |
и |
тер |
|
|||||||||
|
|
|
мических |
|
печей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
128 |
||
|
§ 2. |
Огнеупорная кладка регенеративных и ре |
|
||||||||||||||
|
|
|
куперативных |
колодцев |
|
|
|
|
|
|
136 |
||||||
|
§ |
3. Огнеупорные |
материалы |
для |
рекуперато |
|
|||||||||||
|
|
|
ров |
нагревательных |
печей |
|
|
|
|
|
141 |
||||||
Г л а в а |
IV. Огнеупоры для |
электросталеплавильных |
и элект |
|
|||||||||||||
|
ронагревательных |
печей |
|
|
|
|
|
|
|
|
148 |
||||||
|
§ |
1. Огнеупорная |
кладка |
электрических |
дуго |
|
|||||||||||
|
|
|
вых |
печей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
148 |
|
|
§ |
2. |
Огнеупорная |
кладка |
индукционных |
печей |
159 |
||||||||||
|
§ |
3. |
Материалы |
для |
электрических |
печей |
со |
|
|||||||||
|
|
|
противления |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
164 |
|||
Г л а в а |
V. Огнеупоры для |
разливки |
стали |
|
|
|
|
|
|
169 |
|||||||
|
§ |
1. Огнеупоры |
для футеровки |
сталевыпускных |
|
||||||||||||
|
|
|
желобов, .сталеразливочных ковшей и сто |
|
|||||||||||||
|
|
|
порных устройств |
|
|
|
|
|
|
|
|
169 |
|||||
|
§ |
2. |
Сифонные |
огнеупорные изделия |
. |
. . |
. |
190 |
|||||||||
|
§ |
3. |
Огнеупоры |
для |
установок |
непрерывной |
|
||||||||||
|
|
|
разливки |
стали |
(УНРС) |
|
|
|
|
|
|
193 |
1* |
3 |
Г л а в а |
V I . Жаростойкие |
бетоны, |
набивные |
массы, покрытия |
|
||||||||||
|
и |
мертели |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
205 |
||
|
|
§ |
1. Жаростойкие |
бетоны |
и |
их |
применение |
в |
|
||||||
|
|
|
|
металлургии |
|
. . |
|
|
|
|
|
|
205 |
||
|
|
§ |
2. Набивные массы и их применение в |
метал |
|
||||||||||
|
|
|
|
лургии |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
216 |
|
|
|
§ |
3. |
Огнеупорные |
покрытия |
|
(торкрет-массы |
и |
|
||||||
|
|
|
|
обмазки) |
и их |
применение |
в |
металлургии |
222 |
||||||
|
|
§ |
4. |
Огнеупорные |
|
мертели |
и |
растворы |
и |
их |
|
||||
|
|
|
|
применение |
в |
металлургии |
|
|
|
|
229 |
||||
Г л а в а |
V I I . Теплоизоляционные |
материалы |
|
|
|
|
|
232 |
|||||||
|
|
§ |
1. Свойства |
теплоизоляционных |
материалов, |
|
|||||||||
|
|
|
|
применяемых |
|
в металлургии |
|
|
|
232 |
|||||
|
|
§ 2. |
Классификация, виды легковесных |
тепло |
|
||||||||||
|
|
|
|
изоляционных огнеупорных изделий и их |
|
||||||||||
|
|
|
|
применение |
в |
металлургии |
|
|
|
239 |
|||||
Г л а в а |
V I I I . |
Новые виды высокоустойчивых |
огнеупорных |
из |
|
||||||||||
|
|
делий и перспективы их применения |
|
|
247 |
||||||||||
|
|
§ |
I . Свойства |
огнеупоров с |
прямыми связями, |
|
|||||||||
|
|
|
|
а также на химической связке и примене |
|
||||||||||
|
|
|
|
ние их в черной металлургии |
|
|
247 |
||||||||
|
|
§ 2. |
Свойства |
новых видов |
|
высокоустойчивых |
|
||||||||
|
|
|
|
огнеупорных изделий и. их применение в |
|
||||||||||
|
|
|
|
черной |
металлургии |
|
|
|
|
|
|
254 |
|||
|
|
§ |
3. |
Огнеупорные |
изделия |
|
из |
чистых |
исход |
|
|||||
|
|
|
|
ных |
материалов |
|
|
|
|
|
|
263 |
|||
|
|
§ |
4. |
Перспективы |
|
применения |
высокоустойчи |
|
|||||||
|
|
|
|
вых огнеупорных изделий в черной метал |
|
||||||||||
|
|
|
|
лургии |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
268 |
|
Список |
литературы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
: |
: |
272 |
П Р Е Д И С Л О В И Е
В соответствии с Директивами XXIV съезда КПСС перед работниками черной металлургии поставлена боль шая задача по улучшению качества и увеличению выпу ска металлопродукции.
Советским металлургам необходимо довести в 1975 г. выплавку стали до 142—150 млн. т и производство гото вого проката до 101 —105 млн. т и выполнить ряд других важных задач: увеличить выпуск экономичных видов проката, гнутых и фасонных профилей, проката из вы сококачественной и легированной стали, а также прове сти ряд мероприятий по повышению качества производи мой стали. Директивами XXIV съезда КПСС предусмот рено строительство доменных печей объемом до 5000 м 3 и 350-г кислородных конвертеров.
Успешно разрешить эти задачи можно лишь при ус ловии правильного применения высококачественных ог неупорных материалов и изделий, из которых конструи руют и возводят стойкую футеровку металлургических печей. Высокая стойкость футеровки — один из главных факторов, определяющих экономику работы металлурги ческих предприятий, на нужды которых расходуется ~50—55% выпускаемых огнеупоров. Отсюда вытекает необходимость углубленного изучения свойств и приме нения огнеупоров студентами металлургических техни кумов и практическими работниками предприятий чер ной металлургии.
В этой книге кратко охарактеризованы главные ра бочие свойства огнеупоров, применяемых в черной ме таллургии, и изложены условия их службы в металлур гических печах, что позволяет правильно выбрать огне упоры для конкретных металлургических процессов.
Для выполнения этой задачи |
без расширения объе |
ма книги необходимо принять во |
внимание интенсивно |
5
развивающуюся номенклатуру выпускаемых в настоя щее время огнеупорных изделий, а также совершенство вание научных основ их применения для черной метал лургии, в которой непрерывно изменяются существую щие технологические процессы и возникают новые.
Новые технологические процессы в черной металлур гии требуют оригинального подхода к выбору соответст вующих огнеупорных изделий, необходимых для наибо лее успешного его осуществления.
Автор стремился устранить параллелизм с содержа
нием других курсов. |
Поэтому |
в книге изложены |
лишь |
те положения, без |
которых |
нельзя правильно |
понять |
принципы выбора и применения огнеупоров в черной ме таллургии.
Сведения справочного характера даны в книге лишь в минимально необходимом объеме, позволяющем пра
вильно понять сущность |
службы |
огнеупоров в черной |
металлургии и применять |
их для |
футеровки металлурги |
ческих печей. |
|
|
Книга предназначена |
для студентов металлургиче |
ских техникумов, уже изучивших курс технологии огне упоров. Поэтому технологические сведения о производ стве огнеупоров здесь приводятся лишь в отдельных случаях, когда это необходимо для правильного пони мания процесса службы огнеупоров в металлургических печах.
В сжатом виде описаны современные достижения в области применения огнеупоров в металлургии, что может представить интерес для студентов металлурги ческих вузов и работников металлургических пред приятий.
Кроме перечисленной в списке литературы, при на писании книги использованы многочисленные статьи различных авторов, помещенные в журналах «Огнеупо ры», «Металлург», «Металлургическая и горнорудная промышленность» и «Бюллетень института «Черметинформация» за последние годы.
В связи с тем что согласно ГОСТ 9867—61 Междуна родная система единиц измерения применяется в СССР
как предпочтительная, все расчетные уравнения и чис ловые значения величин приведены в этой системе, а в скобках даны значения этих же величин в системе
мкгсс.
6
|
|
|
|
|
|
Г л а в а |
I |
|
||
|
|
|
|
О Г Н Е У П О Р Н Ы Е И З Д Е Л И Я |
|
|||||
|
|
Д Л Я |
К Л А Д К И Т О П Л И В Н Ы Х |
ПЕЧЕЙ, |
|
|||||
|
Р А Б О Т А Ю Щ И Х П О С Л О Е В О М У Р Е Ж И М У |
|
||||||||
|
|
§ |
1. О Г Н Е У П О Р Ы ДЛЯ |
Д О М Е Н Н Ы Х |
ПЕЧЕЙ |
|
||||
|
Современная |
доменная |
печь |
(рис. |
1) |
относится |
||||
к шахтному типу. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Количество |
различных |
материалов, проходящих |
че |
||||||
рез |
доменную |
печь, |
очень |
велико. Например, |
за |
время |
||||
кампании доменной |
печи средней |
мощности |
через |
нее |
||||||
проходит до 6—7 |
млн. т материалов и до 8 млрд. ж3 |
ко |
||||||||
лошниковых газов. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Навстречу потоку шихтовых материалов, находящих |
|||||||||
ся |
внутри доменной |
печи, |
движутся газы, |
обладающие |
восстановительными химическими свойствами и образу ющиеся в горне печи при сгорании топлива в смеси с го рячим воздухом, нагретым до 900—1200° С. В зоне горе ния топлива перед воздушными фурмами температура газов достигает 1850—1950° С. При движении вверх га зы постепенно охлаждаются, и температура их при этом значительно снижается: в средней части шахты она со ставляет 750—900° С, в верхней 300—700° С.
В шахте доменной печи огнеупорная кладка (футе ровка) постепенно разрушается, что объясняется меха ническим воздействием опускающейся шихты и возни кающими при этом ударами и истиранием; отложением в порах кирпича сажистого углерода и окиси цинка, дей ствием температурных и химических факторов, напри мер паров щелочных окислов.
Следовательно, кирпич, применяемый для кладки шахты доменных печей должен отличаться следующими свойствами:
а) высокой плотностью; б) высокой механической прочностью, а также пра
вильной формой и точностью размеров; в) отсутствием в своем составе катализаторов хими
ческой реакции.2СОч=ьС02+С, вызывающей отложение сажистого углерода, в порах огнеупорной футеровки.
7
Рассмотрим подробнее условия службы огнеупорной футеровки шахты доменной печи и механизм ее износа.
Пористость огнеупоров — одно |
|
из |
существенных |
||||||||
свойств, определяющих стойкость |
огнеупорной футеров |
||||||||||
|
|
|
ки в шахте доменной пе |
||||||||
|
|
|
чи при наличии всех про |
||||||||
|
|
|
чих |
|
равных |
|
условий. |
||||
|
|
|
С |
уменьшением |
пористо |
||||||
|
|
|
сти повышается |
стойкость |
|||||||
250' |
|
|
огнеупорных |
изделий, ко |
|||||||
350 |
|
|
торая |
зависит |
не |
только |
|||||
|
|
|
от |
величины |
пористости, |
||||||
|
|
|
но |
и |
|
от |
размера |
пор, |
|||
|
|
|
а |
также |
от |
|
наличия |
||||
|
|
|
каналов, |
|
соединяющих |
||||||
|
|
|
поры. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При |
|
большом |
числе |
||||
|
|
|
сквозных |
пор в |
огнеупор |
||||||
|
|
|
ном |
материале |
различ |
||||||
|
|
|
ные |
агрессивные |
среды |
||||||
|
|
|
легче |
проникают |
внутрь |
||||||
|
|
|
кладки. |
С |
увеличением |
||||||
|
|
|
содержания |
агломерата |
|||||||
|
|
|
и окатышей в шихте фу |
||||||||
|
|
|
теровка |
шахты |
доменной |
||||||
|
|
|
печи |
изнашивается |
быст |
||||||
|
|
|
рее. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Агломерат (в |
отличие |
|||||||
|
|
|
от рудной |
шихты), содер |
|||||||
|
|
|
жащий |
шлак, образовав |
|||||||
|
|
|
шийся |
из |
примесей |
при |
|||||
Рис. |
Доменная |
печь: |
агломерации |
руды, |
рас |
||||||
плавляясь |
в |
нижней |
ча |
||||||||
/ — колошник; |
2 — шахта; |
3 —распар; |
сти |
|
шахты, |
интенсивно |
|||||
4 — заплечики; |
5 — воздушные фурмы; |
|
|||||||||
|
6 — горн |
|
разъедает |
|
огнеупорную |
||||||
|
|
|
футеровку. При |
снижении |
пористости доменных шамотных огнеупоров их механи ческая и химическая стойкость повышается.
Для увеличенияпродолжительности кампании домен ной печи необходимо осуществлять мероприятия, осно ванные на знании и понимании процессов износа огне упорной футеровки под действием механических, тепло вых и химических факторов.
8
Обычно о состоянии футеровки шахты доменной печи судят по температуре ее нагрева, определяемой в раз личных точках печи при помощи термопар. Для этого во время строительства новых и ремонта действующих пе чей необходимо в кожухе печи высверлить многочислен ные отверстия, а также смонтировать контрольно-изме рительную аппаратуру — много термопар, пирометриче ских милливольтметров и т. п. Применение радиоак тивных изотопов позволяет бесконтактным методом получать в любое время практически точные данные о ве-
|
Рис. 2. |
Схема закладки радиоактивных меток в футеров |
|||||||
|
|
|
ку |
шихты |
доменной |
печи: |
|
|
|
|
/ — полый болт крепления |
холодильников; |
2 — пробка-за |
||||||
|
глушка; |
3 — ампула с |
радиоактивным |
кобальтом-60 |
|
||||
личине |
разгара |
огнеупорной |
футеровки доменной печи, |
||||||
не останавливая |
ее. |
|
|
|
|
|
|
||
Схема закладки радиоактивных меток приведена на |
|||||||||
рис. 2. |
При |
износе |
футеровки |
заложенные |
источники |
||||
радиоактивного |
излучения |
выплавляются. |
Интенсив |
ность проникающего излучения можно |
измерять интен- |
симетром «меченых» атомов ИМА-1 с |
малогабаритным |
зондом-датчиком в виде щупа. Анализ |
этих измерений |
показывает следующее: |
|
1)огнеупорная кладка шахты доменной печи наибо лее интенсивно изнашивается в первые четыре месяца ее эксплуатации;
2)по высоте и сечению кладка выгорает неравно
мерно.
При доменной плавке цинксодержащих руд иногда наблюдаются случаи разрыва кожуха шахты доменных печей, происходящие обычно в ее верхней, наименее прочной части. Увеличение зазора между кладкой и ко жухом, заполнение зазора легко деформируемым мате риалом и прочие профилактические меры не прекраща-
9