книги из ГПНТБ / Каблуковский А.Ф. Перспективы развития электрометаллургии

тельной прочности на некоторых сводах применяют металличе­

ские штыри и прокладки в швах. В ряде случаев в этих же целях расширяют каркасы печей и таким образом увеличивают распад электродов и усиливают центральную арку до двух и трех кир­ пичей.

В сводах 20-т печей был испытан магнезитохромитовый кир­

пич, изготовленный из следующей шихты:

Кирпич имел следующие средние показатели качества:

Средняя стойкость опытных сводов оказалась выше стойко­ сти сводов из обычного магнезитохромитового кирпича на 10 пла­ вок, или на 14 % • В отличие от магнезитохромитового кирпича опытный кирпич изнашивался не путем сколов уплотненного ра­ бочего слоя на глубину до 30—40 мм, а в результате шелушения. Кирпич показал достаточную устойчивость против окислов же­ леза. Рабочая поверхность кирпича слегка ошлакбвывалась, но

разбухания его не наблюдалось.

Использование магнезитохромитового кирпича описанного состава весьма перспективно. Однако при всех преимуществах эксплуатацией магнезитохромитовых сводов выявлен их сущест­ венный недостаток, а именно: повышенная электропроводность

при высоких температурах. В результате этого в процессе плавки через кладку или рабочий слой кирпича, пропитанный желези­ стыми соединениями, происходит короткое замыкание тока с прожиганием искрой охладительных устройств в электродных отверстиях.

Особенно частые случаи прогара сводовых охладителей наблю­ дают при кислородных плавках, когда из-за повышенного угара металла происходит более интенсивное осаждение плавильной пыли на рабочей поверхности кладки свода. Прогары охладите­ лей снижают производительность дуговых печей, так как увели­ чиваются простои и уменьшается выход годного из-за брака ме­ талла по свищам и рослости.

Вусловиях все более возрастающего объема выплавки стали

скислородом устранение прогаров охладительных устройств в электродных отверстиях магнезитохромитовых сводов приобре­ тает особо важное значение.. Проведенные на ряде печей опыты по электроизоляции охладителей со всей очевидностью показали,

что устранение их прожиганий возможно только в том случае,

29

когда охладители полностью будут изолированы от воздействия токопроводящей кладки свода и продуктов плавки из плавильно­ го пространства печи. В связи с этим возникла идея применения специальных высокоглиноземистых электроизоляционных бето­ нов, позволяющих конструктивно решить эту задачу1*.

Технология изготовления бетона основана на применении специального цемента и высокоглиноземистого шамота. Основ­ ные технологические и технические характеристики высокоглино­

земистого цемента и шамота приведены в табл. 3.

Таблица 3

Содержание, %

Зерновой состав высокоглиноземистого шамота, применяемо­ го для составления бетона, характеризуется предельным разме­ ром зерен 3 мм, в том числе зерен менее 0,09 мм 25—30%. Бе­ тон составляют из 20% высокоглиноземистого цемента и 80%

шамота.

Отличительной особенностью бетона является быстрое на­ растание прочности при твердении и сохранение ее при нагре­ вании до высоких температур.

При кладке свода из магнезитохромитового кирпича для каждого охладителя оставляют квадратное отверстие с разме­ рами, обеспечивающими зазор в 50—80 мм между внешним очертанием охладителя и стенками отверстий. В квадратные отверстия свода вставляют металлические шаблоны с внутрен­

ним диаметром, обеспечивающим проход электродов с зазором

по 25 мм на сторону; для облегчения удаления шаблона из бе­ тонной массы с внешней его стороны вставляют круглую про­ кладку из тонкой жести, которую предварительно смазывают автолом. Перед увлажнением водой до сметанообразного со­

стояния (13—15% влаги) высокоглиноземистые порошки це­ мента и шамота тщательно смешивают. Для устранения погло­

щения влаги из бетона примыкающие к нему магнезитохромитовые кирпичи футеровки свода смачивают водой. Перед залив-

1 С. А. Ж и х а р о в и ч, С. Д. Скороход, А. Ф. Каблуков с кий, Е. А. Г и н ь я р, А. И. Р о й з е н. Огнеупорный высокоглиноземистый бетон для дуговых электропечей. Авторское свидетельство № 118014.

30

кой жидкую массу бетона перемешивают. Для повышения тер­ мической стойкости бетона в массу по мере заполнения зазоров

между кладкой свода и шаблоном добавляют смоченную в воде

высокоглиноземистую щебенку с размером кусков 5 — 30 мм. Трамбование щебня в жидком бетоне осуществляют деревянны­ ми стержнями. Сводовый охладитель (змеевик) устанавливают в электродное отверстие на слой бетона толщиной 100—120 мм.

Заливку охладителя бетоном продолжают выше поверхности свода на 70—90 мм (рис. 16).

I,--------- ф 1)00 ---------J

Рис. 16. Изоляция сводовых охладителей высокоглиноземистым

бетоном

Через 8 час. металлический шаблон вынимают и бетон (для нарастания прочности) выдерживают под влажными опилками в течение двух-четырех суток, затем опилки удаляют, и бетон в течение суток выдерживают при комнатной температуре. Более интенсивную сушку и прогрев бетона осуществляют в последую­

щие двое суток, для чего в отверстия для электродов устанавли­

вают жаровни с коксом, при помощи которых бетон нагревают до 200—250°. В холодное время года затворение бетона прово­ дят горячей водой с температурой 50—60°. Перед установкой на

печь свод разогревают. Расход материалов на электроизоляцию

охладителей змеевикового типа одного свода 20-т печи следую­ щий, кг\

31

При сложном, трудоемком сортаменте выплавляемых марок стали средняя стойкость магнезитохромитовых сводов 20-т печи с изоляцией охладителей высокоглиноземистым бетоном увели­ чилась до 70—75 плавок против 55—60 плавок.

Применение высокоглиноземистого бетона ликвидировало прогары охладителей.

Внедрение в производство высокоглиноземистого бетона для электроизоляции охладителей в магнезитохромитовых сводах действующих дуговых печей может в значительной степени уве­ личить стойкость сводов и улучшить технико-экономические по­ казатели работы плавильных агрегатов.

Для выкладки сводов дуговых электропечей в США, Англии и других странах [11] в основном применяют динас и реже высо­ коглиноземистый (силиманитовый и мулитовый) кирпич.

Содержание кремнезема в динасе, применяемом в США, со­ ставляет около 96%, глинозема 0,2 — 0,3%; температура раз­ мягчения мулитового кирпича, содержащего 62—66% глинозе­ ма и 30—34% кремнезема, около 1770°. Средняя стойкость ди­

насовых сводов на печах емкостью 55—65 т колеблется в преде­ лах 40—80 плавок, резко снижаясь с увеличением трудоемкости

выплавляемой стали и повышением тепловых нагрузок на футе­

ровку.

Стойкость сводов и стен дуговых печей отечественных заво­ дов приведена в табл. 4.

На стойкость сводов в значительной степени влияют емкость печей, сортамент выплавляемой стали и принятая технология плавки. В условиях непродолжительных и легких по тепловому режиму плавок динасовый кирпич на 20-т печах обеспечивает стойкость более 100 плавок. Высокая стойкость магнезитохро­ митовых сводов на 5- и 15-т печах получена в результате вы­

шой неравномерностью. Для продления службы сводов и луч­ шего использования кирпича [12] практикуют частичные ремон­

ты с заменой износившейся кладки в центре свода. Расход

кирпича на один частичный ремонт не превышает 30% от обще­ го расхода на свод. Такие ремонты повышают стойкость сводов

установления оптимальных температурных режимов плавки, по­ стоянного контроля температуры свода термопарами и ряда других мероприятий.

Футеровка стен. Из табл. 4 видно, что долговечность ос­ новной футеровки стен значительно ниже стойкости сводов. Это

32

объясняется более интенсивным тепловым излучением электри­ ческих дуг и агрессивным воздействием шлака и металла. Су­

ществующие способы изготовления огнеупорной футеровки стен

дуговых печей следует разделить на три вида: набивка в печи по шаблону, кладка набивными блоками, кладка кирпичом. На

большинстве печей стены выкладывают из блоков. Общее число законченных в 1956 г. кампаний стен электропечей распредели­ лось по способу изготовления следующим образом, %:

Для некоторых печей блоки набивают из магнезитового по­ рошка марки МПЭП или МПМ и М.ПК с добавкой 8—11% ка­ менноугольного пека. На заводах «Днепроспецсталь» и «Элек­ тросталь» в массу указанного состава добавляют 40—50% обо­

жженного доломита. Практика работы печей с набивными бло­

ками показала, что более высокой стойкостью обладают стены, выложенные на откосах из магнезитового кирпича.

Использование при выплавке электростали кислорода со­ провождается сильным разогревом металла. При перегреве ван-

ны происходят срывы набивных откосов и быстро изнашиваются

стены из-за обвалов. По указанным причинам на большинстве заводов откосы выкладывают из магнезитового кирпича. Для увеличения стойкости откосов следует применять магнезитовый кирпич повышенной плотности.

Наивысшая стойкость стен дуговых 30-т печей достигнута при использовании большемерного безобжигового хромомагне­ зитового клинового кирпича в железных кассетах, охватываю­ щих кирпич с трех сторон [13, 14].

Кирпич имеет механическую прочность 420 кг/сл2, пори­ стость 12,5% и содержит 68,3% MgO и 10,4% Сг2О3. Кирпич в

кассетах укладывают на откосы из магнезитового кирпича ра­ диально узким концом к центру печи. Каждый ряд кирпича об­ разует плотное кольцо, хорошо вписывающееся в круглый кар­ кас печи. Железные кассеты толщиной 1,5 мм способствуют свариванию кирпичей между собой в процессе эксплуатации пе­ чи. Первые два ряда стен выше уровня шлака выкладывают из кирпича длиной 430 мм и весом 19 кг, а остальные из кирпича длиной 300 мм и весом 14 кг.

Высокой стойкости стен способствует сферическая арочка выпускного отверстия, выполняемая из двух рядов клинообраз­

ного термостойкого хромомагнезитового кирпича длиной 300 мм

с железными прокладками между ними. После выпуска каждой плавки выпускное отверстие со стороны желоба засыпают до­ ломитом, а со стороны рабочего пространства (при наклонен­ ной печи) магнезитовым порошком, увлажненным водным рас­ твором жидкого стекла.

Ежеплавочная заправка футеровки исключила необходи­

мость остановки печи на ремонт из-за обвала или преждевремен­ ного износа стен над выпускным отверстием.

Уменьшение разгара футеровки стен печи и повышение ее стойкости на 28 плавок было достигнуто также в результате увеличения диаметра кожуха печи на уровне откосов на 250 мм (рис. 17) и отдаления на 125 мм рабочей поверхности кладки от электрических дуг.

Достаточно высокую стойкость хромомагнезитовой кладки стен на 20-т дуговых печах при динасовых сводах дает примене­ ние конических кожухов (рис. 18).

Увеличение угла наклона кладки стен до 10—25° позволяет более тщательно заправлять футеровку подварочными материа­ лами и значительно уменьшает расход огнеупором на 1 т годной

стали. По данным зарубежной практики [11], футеровку стен больших дуговых печей выполняют из магнезитового цилиндри­ ческого кирпича в металлической оболочке. В процессе работы стальная оболочка кирпича окисляется и, взаимодействуя с магнезитом, образует достаточно прочную монолитную футеров­ ку, выдерживающую до 400 плавок.

34

На некоторых печах США для стен применяют плавленые магнезитохромитовые огнеупоры марки Корхарт-104, повышаю­ щие стойкость футеровки со 100 до 137 плавок.

Дальнейшее увеличение стойкости основной футеровки стен дуговых печей на отечественных заводах в семилетии может

быть достигнуто путем внедрения передового опыта Кузнецкого, Верх-Исетского, Златоустовского и других заводов. Организа­

ция централизованного изготовления высококачественного хро-

Хромомагнезитовый кирпич

Y/SX Магнезитовый кирпич

У77/Я Шамотный кирпич

Магнезитовый порошок

Рис. 17. Кожух и футеровка 30-т дуговой печи после реконструкции

момагнезитового кирпича в стальных кассетах для печей раз­

личной емкости, применение ступенчатых и конических кожухов, а также устранение перегрева футеровки в результате установки

термопар увеличат кампании плавильных агрегатов и обеспе­ чат дальнейшее повышение выплавки электростали.

Футеровка подин. Футеровку подин на большинстве ду-:

говых электропечей выполняют в следующем порядке: по дну металлического каркаса насыпают слой шамотного порошка на толщину 30—50 мм; иногда перед засыпкой шамота дно печи выстилают листовым асбестом. После; этого укладывают магне­ зитовый кирпич на плашку и на ребро. Для несовпадения швов отдельных рядов направление кладки каждого ряда изменяют на 90°.

На кладку из магнезитового кирпича набивают на толщину

150—280 мм слой магнезитового порошка с размером зерен 2— 8 мм на связке, состоящей из 85% обезвоженной каменноуголь­ ной смолы и 15% каменноугольного пека.

В отличие от других, подины печей Кузнецкого завода и за­ вода «Красный Октябрь» выполняют без набивного слоя.

Подины 30-т печей [14] изготовляют следующим образом:

Для предотвращения проникновения металла в швы кладки на первых плавках кладку подины после подогрева до 100° по­ крывают слегка утрамбованным тонким слоем (30—40 мм) маг­ незитового порошка на жидком стекле.

В течение трех часов подину разогревают дровами и коксом, после чего загружают шихту первой плавки. Стойкость подины без набивного слоя превышает 2000 плавок.

Отсутствие слоя огнеупорной набивки устраняет срывы фу­

теровки подины при выплавке низкоуглеродистых сортов стали с применением кислорода, облегчает очистку печи от остатков шлака и металла и обеспечивает большее постоянство геометри­ ческих размеров плавильной ванны. На большинстве печей но­ вые подины не сушат, а сразу начинают выплавку углеродистой стали или паспортной шихтовой болванки.

Устранение сушки футеровки не снизило стойкость подин,

сократило удельный расход электроэнергии и увеличило произ­ водительность дуговых печей.

Высокой стойкости подин (5000—10000 плавок) достигают при тщательном уходе и подварке футеровки в процессе экс­ плуатации магнезитовым порошком марки МПМЗ (шоколадно­

го цвета) с незначительным содержанием извести и доломита. Применение для подварки подины магнезитового порошка с

добавкой хромитовой руды дало хорошие результаты на печах,

выплавляющих нержавеющие стали с кислородом. Увеличение стойкости подины на действующих печах сократит простой агре­ гатов на капитальных ремонтах и тем самым увеличит выпуск электростали.

Ремонт футеровки

Как отмечалось выше, наиболее низкую стойкость имеет фу­ теровка стен. При непрерывной работе общие простои дуговых печей составляют 5—8%.

37

При существующих механизированных способах ломки и

уборки изношенной футеровки стен (применение конструкций С. К. Ященко, мульдозавалочных машин, грейферов и др.) дли­ тельность горячих ремонтов дуговых печей емкостью 10—40 т с

загрузкой сверху составляет в среднем 8—12 час. При отсут­

ствии механизации длительность ремонтов значительно больше.

Для облегчения условий труда и сокращения простоев при горячих ремонтах на заводе «Днепроспецсталь» были спроекти­ рованы и внедрены разъемные кожуха печей (рис. 19). Горизон­ тальная линия разъема кожуха проходит между откосами и фу-

Рис. 19. Разъемный кожух дуговой печи с футеровкой:

1 — футеровка печи; 2 — отъемная часть кожуха печи; 3 — ванна печи

теровкой стен, выполненной из трех набивных блоков. Таким образом, разъемный кожух состоит из двух половин: верхней —

цилиндрической — с футеровкой стен и нижней — сферической —

сфутеровкой ванны.

Вместах соединения обеих половин к кожуху печи привари­ вают по всей окружности ребра жесткости из толстолистовой стали с отверстиями для соединяющих пальцев. (Верхнюю и

нижнюю части кожуха соединяют или 12—16 коническими паль­ цами с клиньями или струбцинами).

Для большей прочности к середине верхней половины кожу­ ха приваривают дополнительное кольцо жесткости. Подъем и транспортировку верхней части кожуха с изношенной футеров­

кой стен к думпкару под выбивку осуществляют мостовым кра­ ном (рис. 20).

Сливной желоб крепят к нижней части кожуха, а переходную

раму разрезают по центру. Раму рабочего окна крепят к отъем­ ной части кожуха, а постель — к нижней части, стационарной.

Механизмы заслонки рабочего окна крепят к нижней части

38