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

ют разрывы кожухов, а лишь переносят эти разрывы в основном в нижнюю часть шахты доменной печи.

Механизм разрушения и роста кладки доменных пе­

цинка в швах и трещинах кладки, а также при наличии

и приводит вначале к образованию дополнительных тре­

в нижней части шахты доменной печи, причем наиболее толстый его слой образуется в середине огнеупорной кладки. В верхней части кладки шахты цинк находится

ввиде кристаллической окиси — цинкита.

Всредней и нижней частях кладки шахты цинк со­ держится в виде окиси и металла, причем количество цинка, находящегося в кладке, зависит от продолжи­ тельности ее службы и содержания цинка в руде.

(КМК) к моменту капитального ремонта в кладке отложилось 28,5 т углерода и 98,4 т цинка.

Между содержанием цинка и углерода в огнеупорной кладке доменной печи существует определенная зависимость.

Вследствие окисления цинка в верхних зонах шахты (в шихто­ вых материалах) доменной печи частично отлагается окись цинка. При поступлении шихтовых материалов в нижние горизонты домен­ ной печи окись цинка вторичного происхождения восстанавливает­ ся вновь. В результате повторения циклов окисления и восстанов­ ления возникает циркуляция цинка в печи и происходит накопление его паров в печных газах.

константа равновесия которой выражается соотношением

10

распространенная причина преждевременного выхода из

рода.

Однако придать шамотному доменному кирпичу стой­ кость к окиси углерода можно лучше всего высокой температурой обжига огнеупоров, при которой желези­ стые окислы и минералы полностью переходят в сили­ каты железа, не являющиеся катализаторами реакции Белла.

В условиях интенсифицированного доменного про­ цесса применяют богатые железом аглоруды, концентра­ ты и офлюсованные агломераты, используют высокотем-

12

пературное дутье, обогащенное кислородом, природный

из-за увеличения теплопередачи от газов к огнеупорной кладке.

В результате газы, щелочи и первичные шлаки воз­ действуют на огнеупорную кладку интенсивнее.

Водород при высоких температурах восстанавливает

возрастает скорость движения шихты, а истирание уси­ ливает износ огнеупорной футеровки. Стойкость огне­ упорной кладки шахт доменных печей составляет в сред­ нем 3—4 года с выплавкой 2000—2600 тыс. т чугуна. По­ этому повышение стойкости футеровки шахты имеет

условия для воздействия окиси углерода на футеровку шахты. При интенсификации доменного процесса кислородом возрастает ско­ рость движения шихты, а истирание усиливает износ огнеупорной футеровки.

При работе доменной печи наиболее сильному изно­ су подвергается футеровка нижней охлаждаемой части шахты. За это же время верхняя часть шахты изнашива­ ется меньше и обычно остается в удовлетворительном состоянии.

При эксплуатации доменной печи возможен неравно­ мерный нагрев отдельных участков кладки шахты и воз­ никновение в ней механических напряжений, что приво­ дит к образованию трещин.

При этом внутрь кладки шахты проникают пары щелочных соединений и химически взаимодействуют с огнеупорным материалом, образуя щелочные алюмо­ силикаты.

Существуют различные методы ослабления или пол­ ного устранения разрушающего действия этих факторов. Например, применением малотолщинной кладки шахты с усиленным охлаждением можно существенно ослабить

13

в огнеупорной футеровке шахты доменной печи, причем содержание щелочных окислов в рабочей зоне футеровки шахты может достигать~9 — 10% .

Огнеупорность и температура деформации отработавших огне­

огнеупорной кладки шахты легкоплавкими и летучими веществами.

содержат повышенное количество закиси железа и марганца, дости­ гающее 40%.

Д л я защиты нижней части огнеупорной кладки шахты от разъ­ едающего действия марганцовистых и железистых шлаков можно выполнять ее из углеродистых блоков.

В металлургической практике существуют опыты применения цельноуглеродистой футеровки доменных печей, включая футеровку шахты. Однако делать какие-либо определенные выводы о безус­ ловной целесообразности применения углеродистой футеровки шахты

14

При разогреве и в первые сутки после задувки до­ менной печи в огнеупорной кладке возникают напряже­ ния вследствие ее термического расширения. Одновре­ менно в ее швах образуются сквозные пустоты, так как из огнеупорного мертеля испаряется вода и при этом он дает усадку.

В результате термических напряжений и значитель­ ного температурного градиента в кладке шахты могут образоваться трещины, которые в дальнейшем снизят стойкость кладки вследствие отложения в них сажисто­ го углерода и цинкита.

Спекание поверхностных слоев огнеупорного матери­ ала кладки шахты приводит к их усадке с последующим возникновением трещин и нарушением сплошности. Обычно разрушение кладки шахты происходит по­ слойно.

Увеличить стойкость футеровки шахты доменной пе­ чи можно, применяя огнеупоры повышенного качества, изготовленные из чистого каолинитового сырья и обож­ женные при высокой температуре. При этом снижается их пористость и газопроницаемость. Улучшение условий эксплуатации печи и применение усовершенствованных методов охлаждения кладки также способствует повы­ шению стойкости футеровки.

Интенсивное охлаждение кладки шахты, достигаемое применением рационально расположенных холодильни­ ков позволяет снизить износ кладки.

Уменьшение толщины швов кладки замедляет ее из­ нос. Скорость износа кладки уменьшается также в ре­ зультате применения высококачественных мертелей.

В современной доменной печи верхнюю часть шахты, приблизительно на 50% ее высоты, выкладывают из ог­ неупорного шамотного кирпича и заключают в металли­ ческий кожух. При этом толщина кладки обычно состав­ ляет 920, 805 или 690 мм. Охлаждение кладки в этой зоне шахты не является необходимым, так как темпера­ тура газов не превышает 850° С, а все составные части шихты находятся в твердом виде.

Главное требование, предъявляемое к огнеупорной футеровке в этой зоне, — высокая механическая проч­ ность, так как твердые составные части шихты при опу­ скании оказывают сильное истирающее действие на кладку.

15

В нижней части шахты доменной печ«, работающей при более высоких температурах (950—1100°С), образу­ ются щелочные соединения и первичные шлаки, хими­ чески воздействующие на огнеупорный материал кладки. В условиях службы огнеупоров в нижней части шахты для обеспечения длительных сроков службы футеровки

завод

следует применять высококачественные стойкие изделия и использовать интенсивное охлаждение кладки, которо­ го можно достигнуть применением чугунных литых хо­ лодильников. В табл. 1 приведены свойства и химический

шения вопроса о наиболее целесообразном применении огнеупоров для футеровки нижней части шахты домен­ ной печи. Для этой цели иногда служит высокоглинозе­ мистый, плавлено-литой корундовый, бадделеито-корун-

вие высокой стоимости этих материалов, использование их не доведено до промышленного производства.

Наиболее целесообразным для футеровки нижней ча­ сти шахты считают применение плотного каолинового кирпича, характеризуемого низкой пористостью.

Б СССР разработана технология производства плотного кир­ пича для шахты па основе каолинового сырья без его обогащения.

Шахты небольших доменных печей емкостью 330 мъ, работаю­ щих с применением кислорода, и выплавляющих литейные и пере­ дельные чугуны, а также ферромарганец и ферросилиций, можно вы­ полнять из часов-ярского доменного кирпича I I класса, а футеровку

катов: нефелина NaAlSiO-j, плагиоклаза (30% ЫаАІЭізОв +70% CaAI2 Si208 , а также волластонита a-CaSi03 . Ог­ неупорность шлаков находится в пределах 1190—1300° С. Вследствие высокой температуры в шахте из-за интен­ сивного хода печи образующиеся шлаки содержат повы­ шенное количество окиси кальция.

При выплавке в доменных печах ферромарганца со­

виде, постепенно привариваются составляющие шихты и образуется гарниссаж, предохраняющий огнеупорный материал от дальнейшего разрушения. При выплавке в доменной печи ферросилиция гаг^ниссаж содержит по-, вышенное количество Si02 . { = ••".-

объема, выпускает Запорожский огнеупорный завод. Эти изделия характеризуются следующими рабочими свойствами: огнеупорностью

ме и размерам соответствуют требованиям ГОСТ 1598—53. Футе­ ровка шахт такими высокоплотными изделиями значительно уве­ личивает межремонтные сроки эксплуатации доменных печей. Уменьшения продолжительности ремонтов доменных печей можно

печей иногда восстанавливают также торкретированием, что увеличивает кампанию на 2—3 года и сокращает продолжительность ремонтов до 10 дней.

Для торкретирования шахты применяют алюмосиликатную массу на маложелезистой алюминатнокальциевой связке.

На футеровку стен шахты и колошника больших до­ менных печей расходуют — 250 т торкрет-массы.

Внастоящее время доказана принципиальная возможность

наблюдается на высоте 9 м от мораторного кольца, а на некоторых участках кладка изнашивается полностью. В таких случаях, после удаления непрочных частей кладки, осуществляют ее торкретирова­

доменных печей, приведен в гл. V I , §3.

Расположение оборудования при торкретировании ко­ лошника и шахты доменной печи показано на рис. 5.

С помощью торкрет-машины БМ-60 можно восстанав­ ливать отдельные участки футеровки шахты печи. При этом торкрет-машину устанавливают на колосниковой площадке, а материальный шланг с соплом опускают на подвесную площадку, расположенную на высоте сочлене­ ния новой и старой кладок шахты печи. Применяя торкре-

18

тированне, вполне можно восстановить до проектной тол­ щины изношенные участки футеровки шахты по всему пе­

Экономия при торкретировании колошника и шахты до­