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

них рядов насадки пылью. Это в свою очередь улучшило условия службы других элементов кладки печи.

Существует и другая тенденция в эксплуатации насадок регене­ раторов мартеновских печей. На Макеевском металлургическом за­ воде применяют насадки увеличенного размера, выложенные из обычного кирпича. На заводе была внедрена продувка ванны кисло­ родом и отопление мартеновских печей природным газом, в резуль­

верхним и нижним строениями мартеновской печи. В результате усиливается занос насадок регенераторов плавильной пылью, приво­ дящей к увеличению сопротивления дымового тракта и быстрому износу футеровки печи.

При помощи фасонного Т-образного шамотного кир­ пича с удлиненной нижней частью и прямого форстеритового кирпича можно осуществлять кладку насадки ре­ генераторов с размером ячейки 185X185 мм.

при использовании тонкостенного кирпича этого достичь несколько труднее.

Очистка и промывка при ремонтах насадок с боль­ шими ячейками является более эффективной, чем с обычными.

На заводе «Запорожсталь» испытывали также реге­ неративную насадку из нормального (230X115X65 мм)

100

наростом. Кирпичи верхнего ряда насадок при 1500°С сохраняют правильную геометрическую форму и высо­ кую механическую прочность и имеют лишь незначитель­ ные трещины. Термостойкий хромомагнезитовый кирпич второго и следующих рядов насадки почти не подвер­ гается износу.

Шлакоустойчивые насадки регенераторов из магне­ зитового или хромомагнезитового кирпича, обладающе­ го хорошей стойкостью и теплопроводностью, позволяют обеспечить весьма высокий подогрев воздуха, достигаю­ щий в отдельные периоды плавки 1300—1350° С, что, приблизительно на 200 град выше, чем при эксплуата­ ции динасовых насадок.

Совместное использование термостойкого хромомаг­ незитового или магнезитохромитового кирпича в глав­ ном своде мартеновских печей и в насадках регенерато­ ров сокращает продолжительность плавки на 20% и сни­ жает удельный расход топлива на 12—15%.

Результаты испытаний различных насадок на КМК показали, что хромомагнезитовый кирпич на шпинельной связке более устойчив, чем форстеритовый, меньше за­ растает пылью и при службе в насадке регенераторов лучше сохраняет механическую прочность. Поэтому ис­ пользование в насадках регенераторов мартеновских пе­ чей шлакоустойчивого термостойкого хромомагнезитово­ го и магнезитохромитового кирпича позволяет нагревать насадки до 1450—1500° С.

В принципе возможно одновременно применять в насадках реге­ нераторов огнеупоры различных типов: магнезитохромитового, форстеритового и шамотного.

Верхние 10—15 рядов насадок можно выкладывать из форстеритовых или магнезитохромитовых огнеупорных изделий, более стой­ ких по сравнению с шамотными изделиями.

При возможном форсировании процессов плавки в большегруз­ ных печах, сопровождающемся увеличением температуры отходящих

Конвертерный процесс получения стали основан на использовании тепла, выделяющегося при выгорании примесей, содержащихся в чугуне при продувке через

101

расплавленный чугун воздуха или чистого кислорода, подаваемых в конвертер под давлением.

Различают конвертеры трех видов: бессемеровские, томасовские и кислородные. В кислородных конвертерах подача кислорода к поверхности чугуна осуществляется через вертикальную водоохлаждаемую фурму.

102;

В бессемеровских и томасовских конвертерах окисли­ тель подается снизу через днище.

Достоинством конвертерного процесса выплавки ста­ ли является высокая производительность. Капитальные затраты на строительство конвертерных цехов по срав­ нению с мартеновскими меньше на 30—40%.

На рис. 33 показан разрез наиболее типичной футе­ ровки конвертера для продувки чугуна кислородом сверху.

Емкость бессемеровских (кислых) конвертеров обыч­ но составляет 15—70 т. Стены футеруют динасом, а днище выполняют обычно из кварцеглинистых набив­ ных масс. Днище бессемеровских конвертеров обычно делают съемным, так как оно находится в наиболее тя­ желых условиях службы. Периодическая замена днища позволяет с максимальной полнотой использовать футе­ ровку стен конвертера.

Фурмы часто изготовляют из шамотных огнеупорных масс, а в последнее время для повышения стойкости фурм начали применять хромистые и высокоглиноземи­ стые массы.

Стойкость фурм имеет большое значение для осуще­ ствления высокопроизводительной работы конвертеров; остановки конвертера для смены фурм и связанное с этим понижение температуры футеровки вызывают увеличение длительности продувки. Стойкость хромис­

На основании опыта Енакиевского металлургическо­ го завода установлена возможность повышения стойко­ сти бессемеровских конвертеров в результате примене­ ния динасового кирпича с низкой степенью перерожде­ ния кварца в тридимит, т. е. с высокой плотностью.

Основными причинами износа динасовой футеровки конвертеров являются эрозия и коррозия, причем при повалках конвертера износ футеровки усиливается, так

Футеровка конвертеров из динаса с низкой степенью перерождения обладает повышенной металло- и шлакоустойчивостью. При футеровке конвертера динасом с высокой степенью перерождения, т. е. с низкой плот-

103

ностыо, ее шлакоразъедапие несколько увеличивается. Это явление можно объяснить тем, что динас с низкой степенью перерождения характеризуется меньшей удель­ ной поверхностью, чем динас с высокой степенью пере­ рождения и, следовательно, его шлакоустойчивость бу­ дет выше.

Ниже приведены свойства динаса с низкой степенью перерождения, полученного на Красногоровском огнеу­ порном заводе путем обжига при 1360° С (вместо 1440° С) с выдержкой при конечной температуре обжига, снижен­ ной до 8 ч.

(362—530)

Испытания бессемеровского конвертера на Енакиевском металлургическом заводе с футеровкой из динаса, характеризуемого низкой степенью перерождения, пока­ зали следующее:

а) в течение всех опытных кампаний конвертер не подвергался горячему ремонту;

б) износ кладки оказался значительно меньшим по сравнению с износом кладки из обычного промышленно­ го динаса: в боковых частях горловины он не превышал 0,4—0,5 мм за плавку, а в зоне цапф составил ~ 0,33 мм за плавку;

в) средняя продолжительность кампании футеровки повысилась (с учетом увеличения ее садки по чугуну) примерно на 22,8%;

нения днища с повышенной плотностью только по затра­

таллургии СССР. Высокопроизводительная и ритмичная работа конвертерных цехов, а также себестоимость кон­ вертерной стали в значительной мере зависят от срока службы рабочего слоя футеровки конвертеров.

104

Внедрение в конвертерное производство кислорода позволило получать конвертерную сталь, аналогичную по своим свойствам мартеновской стали.

Использование кислорода в конвертерах с фурмами, расположенными в днище, затруднено вследствие недо­ статочной стойкости огнеупоров в данных условиях. По­ этому в кислородных конвертерах донную продувку не применяют. Отверстия в днище такого конвертера отсут­ ствуют, что позволяет выполнять заливку чугуна при небольшом наклоне конвертера относительно вертикаль­ ной оси.

Такой способ заливки чугуна дает возможность от­ казаться от несимметричных конвертеров, характерных для бессемеровского и томасовского процессов. Обычно конвертеры с верхней продувкой кислородом выполняют симметричными; в них горловина расположена по цен­ тральной вертикальной оси.

Емкость кислородных конвертеров обычно находится в пределах 20—250 т металла.

Футеровку кислородных конвертеров выполняют раз­

1) температурный режим плавки и способ подачи кисло­ рода; 2) шлаковый режим плавки; 3) высота фурмы над ванной; 4) скорость продувки; 5) количество и состав флюсов; 6) скорость растворения извести; 7) марка вы­ плавляемой стали; 8) химический состав чугуна; 9) ко­ личество и способ загрузки лома; 10) продолжитель­ ность простоев между плавками; 11) качество применя­ емых огнеупорных материалов; 12) конструкция конвертера. Существенное значение имеет экономический фактор — стоимость огнеупоров и срок их службы, который при осуществлении мероприятий по повышению

чет с учетом данных о количественном влиянии отдель­ ных производственных факторов на стойкость футеровки кислородного конвертера.

Эти факторы можно разделить на следующие группы:

105

1) практически постоянные факторы (форма сопла, толщина отдельных элементов кладки, емкость конвер­ тера, вид применяемых огнеупоров);

2) факторы, изменяющиеся с каждой плавкой, обыч­ но не зависящие или мало зависящие друг от друга (фи­ зические и химические свойства чугуна, металлолома, железной руды, извести и доломита, минутный расход кислорода, длительность простоев между плавками, ко­ личество промежуточных повалок конвертеров, уровень фурмы над поверхностью металла, марка выплавляемой

риалов, шлаковый режим, длительность продувки, темпе­ ратура металла в конвертере).

достоверно определить влияние каждого отдельного фактора на стойкость футеровки конвертеров.

В конвертерном цехе № 1 Криворожского металлургического за­

стойкость футеровки снижается, но дальнейшее увеличение длитель­ ности продувки на 18,0 мин и более не вызывает уменьшения стой­ кости футеровки;

б) между стойкостью футеровки и числом повалок конвертера за время одной плавки существует тесная связь. Сокращение этого числа повалок только на одну плавку увеличивает срок службы футеровки более чем на 90 плавок.

Отрицательное влияние промежуточных повалок на стойкость футеровки конвертера объясняется возникновением «тепловых уда­ ров» при попадании жидкого металла и шлака на менее нагретые участки конвертера (при взятии пробы) и увеличением времени пре­ бывания в конвертере горячего металла (при взятии пробы и выпол­ нении анализа);

106

Т а б л и ц а 18

Взаимная связь между факторами, характеризующими кислородную конвертерную плавку, и стойкостью футеровки

вертер происходит механическое разрушение футеровки, с другой, — применение металлолома улучшает процесс, снижая число перегре­ тых плавок, позволяет уменьшить расход чугуна и, следовательно, ослабить этим отрицательное действие кремния на футеровку кон­ вертера.

Если учесть все взаимосвязанные факторы, то рост расхода металлолома может повысить стойкость футе­ ровки конвертера приблизительно на три плавки.

Условия службы огнеупорных изделий, применяемых для футеровки конвертеров, характеризуются более ин­ тенсивным износом по сравнению с другими металлур­ гическими печами. Причины этого явления прежде все­ го объясняются динамичностью конвертерного процесса выплавки стали, интенсивным тепловым, химическим и динамическим воздействием на огнеупорную футеров­ ку, а также отсутствием ее защиты специально наварен­ ными слоями из порошковых огнеупоров и отсутствием гарниссажа, возникающего при водяном охлаждении ог­ неупорной футеровки. Отсюда видно, что ее стойкость зависит в первую очередь от свойств огнеупорных изде­ лий, рациональной организации шлакового и дутьевого режимов продувки плавки, а также от способа подачи кислорода.

Кислородно-конвертерный процесс характеризуется особенностью, заключающейся в том, что кислород

107

нутому способу подачи кислорода в ванну, сгорание уг­ лерода предопределяет концентрированный выход газов у стенок футеровки конвертера.

Струя подаваемого в конвертер кислорода вызывает образование металло-шлаковой эмульсии, которая до­ статочно интенсивно истирает стенки футеровки. При этом поток образовавшихся газов насыщается пылью, выносимой из ванны, и интенсивно истирает огнеупорную футеровку горловины конвертера.

При подаче кислорода в 50-г конвертер различными фурмами наблюдалось существенное различие степени износа огнеупорной футеровки (табл. 19).

Причиной повышенного износа огнеупорной футеров­ ки при подаче кислорода соплом с винтовой нарезкой является затянутый период образования пенистого шлака, который не заканчивается до конца продувки плавки, в результате чего химическое воздействие шла­ ка на футеровку усиливается.

При работе с конусным гладким соплом период пе­ нистого шлака, как правило, заканчивается на 12—13-й минуте. Поэтому за последние 4—5 мин продувки хими­ ческое воздействие шлака на футеровку значительно ос­ лабляется.

Однако износ горловины и в этом случае происходит достаточно интенсивно.

108

Подача кислорода четырехканальной фурмой с соп­ лами Лаваля позволяет рассредоточить его поступление в ваішу. При этом облегчается отвод дымовых газов, уменьшается вынос частичек металла и шлака и износ футеровки горловины конвертера.

Освоение метода глубокого внедрения кислорода в ванну с одновременным рассредоточением его по всей ванне, по-видимому, позволяет при прочих равных усло­ виях значительно повысить стойкость огнеупоров, при­ меняемых для кладки кислородных конвертеров.

Некоторое ослабление волнового движения и измене­ ние направления циркуляционных потоков при продувке через многоструйную фурму изменяет характер износа футеровки конвертера. Больше всего изнашивается ниж­ няя часть цилиндрического участка футеровки, тогда как при обычной фурме интенсивно изнашивается шлем. Такое различие в службе футеровки позволяет несколь­ ко повысить ее стойкость продувкой части плавок кам­ пании через трехструйную фурму и части — через обыч­ ную. При продувке плавок через многоструйную фурму стойкость футеровки увеличивается в среднем на 15—20 плавок.

При работе с одноструйными фурмами иногда про­ исходит выбрасывание металла из конвертера, и продол­ жительность кампании в результате недостаточной стойкости футеровки конвертеров, особенно горловины, сокращается. Поэтому в промежутках между плавками приходится систематически торкретировать футеровку.

На одном из металлургических заводов испытывали фурмы, в наконечнике которых для подвода кислорода служат три сопла Лаваля (диаметром цилиндрической части 38 мм), расположенных под углом 4—10° к верти­ кальной оси. При этом условия продувки улучшились, был устранен вынос брызг металла, а выбросы жидкого металла из конвертера значительно сократились.

число нормально продутых плавок увеличилось до 53%- При этом стало возможным увеличить расход кисло­ рода с 368 до 480 м3/мин.

Применение трехсопельных фурм уменьшило интен­ сивный износ футеровки, особенно горловины, наблюдав-

109