книги из ГПНТБ / Плотников Л.А. Огнеупоры в черной металлургии учеб. пособие для учащихся техникумов

Стойкость форстеритовых насадок в регенераторах мартеновских печей весьма высока. Например, на заво­ де «Запорожсталь» на 185-г печах с хромомагнезитовыми сводами стойкость воздушных регенераторов была доведена (при выполнении 15—20 верхних рядов из фор­ стерита) до трех кампаний по своду, т. е. достигала 1300—1400 плавок.

Плавильная пыль, взаимодействующая с насадкой, состоит из частиц, отличающихся достаточно высокой плотностью, и осаждается в первую очередь на горизон­ тальных поверхностях насадки, образуя при этом либо рыхлый слой, либо плотные шлакоподобные отложения. Существенное влияние на характер отложения пыли ока­ зывают также объем насадки, размер ячеек и количест­ во проходящих через них газов. Концентрация плавиль­ ной пыли в отходящих дымовых газах обычно бывает наибольшей в период плавления, причем интенсифика­ ция кислородом мартеновского процесса выплавки стали существенно увеличивает эту концентрацию. В табл. 15

воздушным регенератором 380-т мартеновской печи, ра­ ботающей по скрап-рудному процессу с использованием

На форстеритовые изделия существенно влияет пыль, по своему химическому составу соответствующая рас­ плаву, капающему с динасового свода. Пыль с высоким содержанием окислов железа, выделяющаяся главным образом в период плавления, практически не взаимо­ действует с форстеритовым кирпичом.

Существуют мероприятия, позволяющие повысить температуру

фициенты теплообмена и использования аккумулирующей способно­ сти кладки.

Для верхних рядов насадки следует применять огнеупорные из­ делия повышенной плотности, характеризуемые достаточной термиче­ ской стойкостью. Перспективными огнеупорами в этом отношении являются изделия из термостойкого хромомагнезита. Большое зна­ чение для осуществления длительной эксплуатации регенераторной насадки имеет хорошее постоянство объема в службе насадочного

90

кирпича. Это рабочее свойство огнеупоров в данном случае опреде­ ляется двумя причинами: 1) минимальной дополнительной усадкой вследствие спекания огнеупорного материала при температурах службы; 2) степенью окисления железа, входящего в состав шпинелидов, образующих огнеупорный черепок. Это сопровождается раз­ рыхлением структуры насадочных изделий, причем в газовых реге­ нераторах в гораздо большей степени, чем в воздушных.

Поэтому существует мнение, что форстеритовую насадку целесо­ образно применять лишь в воздушных регенераторах, а в газовых

в насадке регенераторов мартеновских печей, но довольно сильно зарастают плавильной пылью. Кроме того, стоимость высокоглино­ земистых изделий высока.

В большегрузных мартеновских печах с регенерато­ рами большого объема вынос пыли относительно неве­ лик, что позволяет с большей уверенностью применять в качестве насадки высокоглиноземистые изделия.

При выборе огнеупорных материалов для насадок ре­ генераторов мартеновских печей следует учитывать мно­ гие факторы: технологические условия выплавки стали, характер интенсификации работы мартеновской печи, ее тоннаж, а также размеры регенеративных и шлаковых камер.

Принято считать, что через каждый метр, начиная от верхнего ряда насадок, температура отходящих газов понижается приблизительно на 100 град. Поэтому ниж­ нюю половину насадок можно выполнять из шамотного кирпича.

В условиях интенсифицированного процесса выплав­ ки стали, сопровождающегося повышением температуры отходящих газов, целесообразно вторую четверть насад­ ки (считая от верха) выполнять из плотного шамотного кирпича повышенного качества, с огнеупорностью не ни­

Для кладки несущих стен шлаковых камер и верхней половины стен регенераторов применяют обычно динас. Своды шлаковиков чаще всего выполняют из динаса.

92

Можно выполнять своды шлаковиков и регенерато­ ров из безобжиговых магнезитохромитовых изделий.

В последнее время выявлена перспективность применения форстеритовых огнеупоров в сводах и стенах шлаковиков и регенерато­ ров мартеновских печей, где эти огнеупоры проявляют хорошую стойкость. Эти мероприятия осуществлены в настоящее время на всех большегрузных мартеновских печах, построенных в конце 50-х годов и позднее. На ранее построенных печах с целью экономии магнезитовых и магнезитохромитовых огнеупоров целесообразно под­ бирать и рационально использовать форстеритовые огнеупоры для кладки элементов нижнего строения мартеновских печей.

Ниже приведена характеристика форстеритовых огне­ упорных изделий:

Механическая нагрузка в кладке шлаковиков и реге­ нераторов обычно не превышает 0,2 Мн/м2 (2 кгс/см2), а температура деформации под такой нагрузкой обож­ женных хромомагнезитовых изделий почти на 200 град ниже, чем динасовых. Поэтому в местах сочленения кладки вертикальных каналов и шлаковиков возможна деформация, так как, вследствие двустороннего нагрева кладки, ее температура достигает значительной вели­ чины. Во время службы своды шлаковиков и регенера­ торов подвергаются постепенному износу. В подсводовом пространстве регенераторов мартеновских печей сущест­ вует высокая температура ( ~ 1500° С) и большая кон­ центрация плавильной пыли, что создает неблагоприят­ ные условия службы огнеупорных изделий в этой зоне.

Несмотря на большую строительную прочность при высоких температурах, динасовый свод регенераторов разрушается весьма быстро вследствие оплавления, вы­ зываемого взаимодействием с динасом плавильной пыли. Износ динаса составляет ~0,2—0,5 мм за плавку. По­ этому при остаточной толщине свода, равной ~65— 70 мм, нарушается его радиальность и происходит раз­ рушение.

93

Если заменить динасовые своды хромомагнезитовыми, то их стойкость к разъедающему действию пыли по­ высится. Однако сравнительно невысокая строительная прочность хромомагнезитового кирпича при 1500° С и вы­ ше приводит к его деформации, провисанию центральной части свода и последующему обрушению.

Замена хромомагнезитовых изделий магнезитохромитовыми су­ щественно повышает стойкость сводов шлаковиков и регенераторов мартеновских печей. При этом скорость износа сводов регенераторов уменьшается примерно вдвое. Определенный интерес для применения в сводах нижнего строения регенераторов большегрузных мартенов­ ских печей представляют магнезитохромитовые сводовые безобжиго­ вые огнеупоры. Продолжительность кампании сводов из этих изделий толщиной 300 мм может доходить до 1500—1700 плавок и более, причем видимых следов деформации кирпича и существенного износа не наблюдается. Для кладки сводов регенераторов мартеновских пе­ чей можно использовать форстеритовый кирпич. Форстеритовую кладку сводов регенераторов целесообразно изолировать динасовым кирпичом, а сверху уплотнить обмазкой из шамотного мертеля тол­ щиной 30—50 мм.

Форстеритовые своды регенераторов мартеновских печей харак­ теризуются высокой стойкостью при их эксплуатации. Например, после четырех кампаний 140-г мартеновской печи (считая по главно­ му своду), работающей на природном и холодном коксовом газе, своды воздушных регенераторов, выложенные из форстеритового кирпича 380 мм, имеют достаточно большую остаточную толщину кладки, равную 260—365 мм, при интенсивности износа огнеупора 0,01—0,07 мм за плавку.

Эти данные свидетельствуют о целесообразности применения форстеритовых огнеупоров в сводах регене­ раторов мартеновских печей.

Существуют попытки заменить кирпичную кладку стен регенераторов мартеновских печей кладкой из огне­ упорных бетонных блоков. Испытания блоков из шамот­ ного бетона на портландцементе, шамотного бетона на глиноземистом цементе и динасового бетона на жидком стекле в 600-г регенераторах, интенсифицированных сжатым воздухом мартеновских печей, работавших скрап-рудным процессом на холодном коксовом газе и мазуте, показали недостаточную стойкость бетонных блоков, которые разрушаются при ремонтах вследствие охлаждения футеровки.

Износ стен шлаковиков и регенераторов мартеновских печей довольно значителен вследствие шлакоразъедания и деформации огнеупорной кладки, а также в результате механических повреждений, происходящих при извлече­ нии шлака из шлаковиков.

94

Рассмотрим теплотехнические свойства насадочиьіх огнеупоров. С целью повышения интенсивности теплооб­ мена в насадке регенераторов мартеновских печей целе­ сообразно применять термостойкие основные огнеупоры, характеризуемые повышенной теплопроводностью и теп­ лоемкостью. Основные огнеупоры по сравнению с алюмосиликатными имеют большие значения коэффициента температуропроводности

Главные теплофизические свойства огнеупорной на­ садки регенераторов можно охарактеризовать их тепло­ вым сопротивлением R и коэффициентом аккумуляции тепла К в зависимости от температуры:

95

мости от его толщины и температуры и находится в пре­

поверхность насадочного огнеупорного кирпича способ­ ствует увеличению теплоотдачи.

Тепловое сопротивление насадочного кирпича R за­ висит от двух противоположно действующих слагаемых:

что толщина кирпича 75 мм полностью не использована даже у магнезитовых огнеупоров. При обычных интер­ валах перекидки 8—10 мин форстеритовые и шамотные

26—30 мм.

Исследование динамики изменения температуры по сечению насадочного форстеритового кирпича показыва­ ет, что в активном теплообмене участвуют только слои огнеупорного материала, непосредственно примыкаю­ щие к поверхности теплообмена, так как теплопровод­ ность форстеритового кирпича сравнительно невелика. При равных температурах поверхности и увеличении промежутка времени между перекидками клапанов, сте­ пень использования толщины кирпича возрастает. При малых промежутках времени между перекидками и низ­ ких температурах поверхности насадочного кирпича тол­ щина слоя огнеупорного материала, активно участвую­ щего в теплообмене, сильно уменьшается и становится небольшой.

96

Если температура поверхности насадочного кирпича составляет 1300° С, даже при сравнительно большой про­ должительности периода между перекидками клаианов, равного 10 мин, в теплообмене активно участвует слой форстеритовых и шамотных огнеупоров, равный лишь 20—25 мм, и слой магнезитовых огнеупоров, толщиной до 30 мм.

Изложенные положения, характеризующие теплотехнические свойства насадочных огнеупоров, свидетельствуют о возможности и необходимости проведения испытаний регенераторной насадки, со­ стоящей из кирпича уменьшенной толщины. Но при этом необходи­ мо учитывать шлакоустойчивость и термическую стойкость огнеупор­ ного материала насадки, а также ее механическую устойчивость.

Существует производственный опыт завода «Запорожсталь» по

Одновременно с применением тонкостенного кирпича увеличен раз­ мер ячейки (от 155X155 мм до 187X187 мм). Рост размера ячейки был вызван стремлением уменьшить засорение насадки плавильной пылью, вынос которой на этих печах значительно больше, чем на других, что объясняется высокой интенсификацией процесса.

Обе печи снабжены трехканальными головками и двумя парами однооборотных регенераторов. Отопление осуществляется холодным природным газом с самокарбюрацией в вертикальном канале. Газо­ вые регенеративные насадки используют для подогрева дополнитель­ ного воздуха.

Печь А средней емкости работает по особо интенсифицирован­ ному тепловому и кислородному режиму; кислород подается как в факел, так и в ванну. Печь Б большой емкости работает форсиро­ ванно благодаря более интенсивной подаче кислорода в факел. Кро­

отлагающейся плавильной пыли. Учитывая продолжительность служ­ бы насадки, а также то, что удельная нагрузка на опорные кирпичи по ходу кампании будет увеличиваться из-за отложения па горизон­ тальных поверхностях насадочного кирпича плавильной пыли, сле­ дует считать, что по механическим свойствам при высоких темпера­ турах применяемый поднасадочный кирпич в интенсивно работающих мартеновских печах испытывает существенную механическую нагруз­ ку. Для таких условий службы необходимо применять кирпич с по­ вышенными механическими свойствами при высоких температурах.

С переходом на тонкостенную насадку и увеличением размера ячейки до 187X187 мм поверхность нагрева не­ сколько увеличивается, расход же форстеритового наса­ дочного кирпича (20 верхних рядов воздушных и 15 ря-

дов газовых насадок) уменьшается на 30,3%, а шамот­ ного — па 33,2%.

Результаты исследования работы регенераторов мар­ теновских печей, снабженных тонкостенными и обычны­ ми насадками, приведены в табл. 17.

Результаты исследований показали, что во второй по­ ловине кампании тонкостенных насадок подогрев возду­ ха был несколько хуже, чем в первой. На производитель­

размера. Такое сравнение показательно лишь при при­ мерно одинаковых режимах применения кислорода и одинаковой степени форсирования процесса на этих печах.

Стойкость тонкостенных насадок отличается от стойкости насадок из кирпича толщиной 75 мм. На пе­ чи А она составила 883 и 906—1388 плавок; на печи Б — 645 и 605 плавок соответственно.

Тщательное обследование тонкостенных насадок по окончании их кампаний показало, что как форстерито-

98

вый, так и шамотный кирпич из различных рядов насад­ ки по своему состоянию был пригоден к дальнейшей эксплуатации.

При этом экономия огнеупоров достигала 30%, уве­ личение размера ячейки насадки в этих условиях спо^ собствовало значительному улучшению тяги печи на про­ тяжении кампании в результате меньшего заноса верх-