книги из ГПНТБ / Шотин В.С. Повышение стойкости футеровки мартеновских печей из опыта работы Челябинского металлургического завода

Необходимость максимального механического уплот­ нения рабочего слоя подины подтверждается и зарубеж­ ными данными. Формирование подин методом набивки находит там широкое применение, однако материалом служит не магнезитовый порошок, а молотый обожжен­ ный доломит.

Так, в Англии предлагается (патент № 818311 от 12/VIII-1959 г. «Экспресс-информация, Черная металлур­ гия», 1960, вып. 31, № 170) комбинированное уплотнение подины катком, который не только укатывает и трамбу­ ет слои доломита, но и вибрирует при движении. При весе вибрирующего катка 254 кг достигается такой же эффект уплотнения, как и при использовании обычной 5-тонной трамбующей машины:

Опробование такого уплотнения в наших условиях тлкже может оказаться очень перспективным.

6.Уход за подиной мартеновской печи

Многие сталеплавильщики считают, что «подина не терпит постоянных форм» или «подина сама найдет фор­ му» и т. п. Действительно, для таких утверждений есть основания. Проведенные в течение многих лет система­ тические замеры фактического состояния углов откосоз и наклона подин показывают, что во время работы печей эти параметры изменяются. По задней стенке фактиче­ ские углы откоса составляют 40—70°, а по передней 10

30

4—6°.

Углы откоса по задней стенке увеличиваются, что ухудшает условия заправки, особенно при наклонах 60° и выше. Передняя же стенка обычно постепенно зара­ стает. Поэтому соблюдение формы ванны представляет собой одну из трудных для сталеваров и старшего ма­ стера печей задач, но вполне выполнимых при выясне­ нии факторов износа рабочего слоя подины и технически грамотного ухода за ней.

Непостоянство основных параметров и износ подины мартеновской печи обусловливаются многими причинами. Одной из них является конструктивное несоответствие конфигурации поверхности кирпичной кладки и набивной части (раньше — наварки) подины. В результате набив­ ка имеет в различных местах различную толщину, а по­ этому и различную устойчивость. Очень заманчива, но трудно выполнима предлагаемая уже многими метал­ лургами выкладка кирпичной части подины в форме «пе­

ревернутого свода».

Другой причиной является неравномерное размеще­ ние шихтовых материалов по площади пода печи. Чаще всего шихта загружается в основном на откосы передней стенки, задние же откосы, не закрытые материалами, подвергаются большему окислительному воздействию факела пламени и газового потока, а по мере скаплива­ ния расплавляющегося металла и заливки чугуна — бо­ лее значительному восстановлению. Сюда же стекает и образующийся первоначально кислый шлак. Износу от­ косов задней стенки способствует неправильная заделка

иразделка сталевыпускного отверстия, удаление бугров

иям при очистке подины и др.

Химический износ подины. Величина химического из-

носа рабочего слоя подины, соприкасавшейся с жидким металлом и шлаком, твердой шихтой и атмосферой печи, определяется снижением содержания высокоогнеупорной его части (магнезии) и соответственным увеличением других компонентов.

Исследования показывают, что с течением времени химический состав поверхностного слоя подины прибли­ жается к составу мартеновского шлака. Процессы пере­ рождения подины сложны, проходят с участием много­ компонентных систем, непрерывно взаимодействующих между собой, в условиях высоких температур. Для упро­ щения их можно рассматривать как процессы окисления и восстановления, связанные непосредственно с техноло­ гическим процессом плавки.

После выпуска каждой плавки, когда печь пуста, по­ дина остается совершенно открытой и омывается потока­ ми печных газов, начинается интенсивное окисление ком­ понентов набивки. Окисляется не только поверхностный слой, но и глубинные, чему благоприятствует высокая температура, выдержка, состав и давление газов, а так­ же коэффициент избытка воздуха. С началом завалки шихты в печь интенсивность окисления рабочего слоя рез­ ко уменьшается, хотя и продолжается при взаимодейст­ вии с железной рудой, агломератом, известью, ржавчиной

лома и др.

С момента заливки в печь жидкого чугуна условия взаимодействия резко меняются, начинается диаметраль­ но противоположный окислению процесс восстановления окислов рабочего слоя подины. Степень раскисления за­ висит от массы чугуна и содержания в нем углерода, марганца и, в особенности, кремния. По мере выгорания этих примесей процесс раскисления постепенно затухает. В случае выплавки низкоуглеродистых сталей к концу плавки содержание кислорода в ванне значительно воз­

32

растает и закись железа вновь начинает переходить в раскисленный уже перед этим поверхностный слой поди­ ны, окислять ее.

Степень этого взаимодействия определяется остаточ­ ным содержанием углерода и зависящего от него кисло­ рода в металле и длительностью доводки ванны. Если первые два взаимосвязанных фактора практически не за­ висят от сталевара (за исключением случаев переокисления и перегрева ванны), то скорость обезуглероживания не должна быть чрезмерно низкой, вялой, а доводка — медленной. Важным обстоятельством при этом является и правильная шихтовка плавки с получением к концу расплавления оптимального, не слишком высокого или, наоборот, низкого содержания углерода в металле.

При раскислении металла в печи (доменным или 45%-ным ферросилицием, ферромарганцем и др.) вновь начинается процесс раскисления поверхностного слоя на­ бивки. Поглощение окислов железа из подины .зависит от глубины раскисления ванны (содержания кремния и марганца) и длительности выдержки до выпуска плавки.

При сливе плавки откосы печи, а затем и подина всту­ пает в контакт со шлаком, содержащим не только боль­ шое количество окислов железа, но еще и кислотные окислы. Химический износ подины в это время, опреде­ ляемый совокупным взаимодействием всех окислов шла­ ка, наиболее интенсивный, по сравнению с предыдущими периодами плавки. Несомненное влияние на окисление подины оказывает и применение кислорода или сжатого

воздуха для ее очистки.

Следует отметить, что роль и величина химического износа набивки подины на нашем заводе особенно зна­ чительны вследствие чрезмерно высокого содержания кремния и марганца в чугунах. Это обстоятельство, со­ вершенно от сталеплавильщиков не зависящее, следует

33

учитывать при сравнении стойкости подин на различных металлургических заводах. Неблагоприятным фактором является и повышенный расход чугуна в шихте (65—67%) по сравнению с другими заводами.

Изменение огнеупорности рабочего слоя подины. Огне­ упорность набивки и наварки подины зависит от химиче­ ского ее состава. Составляющие подину чистые окислы имеют следующие температуры плавления:

MgO (магнезия)—2800°; СаО (окись кальция)—2570°;

Взаимодействие этих окислов, содержание которых в процессе службы подины непрерывно меняется, образует ряд сложных химических соединений и эвтектик с очень низкой температурой плавления.

Механическое повреждение подины особенно значи­ тельно з двух случаях: при завалке тяжеловесной шихты и при выпуске плавки. При завалке недоливков, брако­ ванных слитков или «козлов» следует остерегаться их ударов о подину, так как появляющиеся вмятины иуглуб­ ления, не говоря уже о трещинах, быстро увеличиваются в процессе доводки плавки до образования ям. Повреж­ дение рабочего слоя по ходу плавки определяется также развитием бурных реакций в металле — количеством за­ ливаемого чугуна и содержанием в нем примесей, степе­

тверждаемом, в частности, увеличением магнезии в шла­

84

окон увеличивает срок службы арматуры и огнеупоров мартеновской печи. Однако следует внимательно следить за их состоянием для исключения случаев попадания во­ ды на подину печи. Исследования и опыт показывают, что действие влаги на магнезитовую кладку и набивку печи различное. Раскаленный кирпич при соприкоснове­ нии с водой разрушается, а подина остается почти без изменений.

Известно, что характерной особенностью магнезитово­ го кирпича является большая огнеупорность, обусловлен­ ная высоким содержанием магнезии и сравнительно низ­ ким— остальных флюсующих примесей. Формирование такого кирпича в устойчивый монолит возможно только в условиях весьма высоких температур, не ниже 1900°. Существующие же температуры обжига и службы кир­ пича в мартеновской печи не превышают 1750°, т. е. не обеспечивают достаточно полного протекания физико­ химических процессов его формирования. Свободные же частицы магнезии при взаимодействии с водой дают гид­ раты со значительно большим объемом.

Набивка подины более устойчива к влаге, так как со­ держание магнезии в ней в процессе эксплуатации за­ метно снижается. Увеличение флюсующих примесей в рабочем слое подины способствует формированию моно­ лита, а перекристаллизовавшиеся и сцементированные частицы магнезии химически связаны с другими окис­ лами.

Разложенная водой магнезитовая кирпичная кладка нарушает целостность подины и совершенно не гаранти­ рует от проедания ее металлом, а поэтому должна быть немедленно заменена.

Правильная заделка и разделка сталевыпускного от­ верстия— одно из непременных условий успешной рабо­ ты мартеновской печи. Неумелое или небрежное выпол­

55

нение этих операций приводит к изменению нормальных параметров и формы отверстия, что часто влечет за со­ бой преждевременный износ набивки подины.

Нарушение нормальных параметров отверстия сво­ дится славным образом к изменению ширины и длины, а также к образованию бугров или ям в ее устье. Необхо­ димо отметить, что в отличие от остальной части поди­ ны размывание огнеупоров движущимися металлом и шлаком здесь особенно значительно.

Длительным опытом установлен следующий наиболее рациональный порядок исправления и закрытия отвер­ стий. После выпуска плавки перед отверстием через сред­ нее окно печи заваливаем мульду железной руды или агломерата, а затем забрасываем магнезитовым порош­ ком, подтрамбовывая одновременно увлажненным по­ рошком с обратной стороны.

В заключение необходимо указать на важность пра­ вильного решения ряда организационных вопросов для снижения простоев агрегатов на ремонтах подин.

— Планирование времени остановок печи для про­ филактического исправления рабочего слоя подин. При составлении месячного графика ремонтов мы исходим из средней фактической стойкости подины между ремонта­ ми. Намеченные сроки уточняются недельными графика­ ми и окончательно указываются в суточном графике, вместе с номером печи и плавки, после которой будет произведен ремонт, отмечается и марка стали, которая должна быть выпущена до и после исправления подины. К запланированному сроку готовится заправочная ма­ шина, загруженная магнезитовым или обожженным до­ ломитовым порошком (остальное его количество, потреб­ ное для насыпания подины, должно находиться в муль­ дах на стеллажах рабочей площадки). Перед выпуском последней плавки проверяется надежность прикрепления

36

шлангов к трубам и патрубкам кислородопровода, на­ личие необходимого количества запасных труб для очист­ ки подины и разделки сталевыпускного отверстия, нали­ чие и исправность инструмента. Осуществление этого мероприятия облегчает установление действенного тех­ нического контроля операции со стороны старшего масте­ ра и руководства цеха, позволяет хорошо подготовиться к ремонту и повышает ответственность сталеваров и их подручных за качество ремонта.

—Закрепление не только сталеваров, но и членов их бригад по печам. Практика переводов сталеваров снижа­ ет их ответственность за состояние печи и может явить­ ся причиной повторения ошибок, вызванных незнанием «истории ее болезни».

—Обучение рабочих на курсах и в школах передо­ вого опыта, а также повышение их технического и обще­ образовательного уровня.

7.Технологические инструкции по изготовлению и ремонту подин мартеновских печей

а) Текущие ремонты

—Ремонт производится по специальному графику, утвержденному начальником цеха.

—Материалом для формирования подины является молотый магнезитовый порошок рационального зерново­ го и химического состава (удовлетворяющий требовани­ ям МРТУ-14-06-32-64). Обычный крупнозернистый поро­ шок разрешается использовать только для заправки ста­ левыпускного отверстия.

—С целью обеспечения достаточной жидкоподвижности и более полного удаления шлака из печи плавка,

37

предшествующая ремонту подин, проводится на низкоуглеродистый металл без предварительного его раскис­ ления кремнием. Исключается при этом и заправка печи

впериод доводки.

—Шлакометаллические остатки из ям и обнижений подины возможно быстрее и в один прием выдуваются кислородом с помощью трех труб из жароупорной стали. После этого немедленно начинается подача газа в печь, температура же в своде в процессе выдувки не должна

быть ниже 1400°.

. — При подсыпке подины необходимый профиль ван­ ны создается, одним слоем порошка, загружаемого в печь мульдами, закрытыми железными решетками. Подсыпка магнезитового порошка производится при прикрытом шибере с целью уменьшения выноса пыли, подача кис­ лорода и компрессорного воздуха в факел категорически запрещается.

— Нанесенный на подину слой порошка не прогре­ вается и не шлакуется окалиной. По достижении в рабо­ чем пространстве печи температуры 1580—1620° печь сда­ ется под завалку.

б) Набивка подины при холодных ремонтах печей.

— Перед остановкой печи на холодный ремонт поди­ на снашивается до максимально допустимого предела, а также обеспечиваются требования по проведению пре­ дыдущей плавки и выдувке металла.

— По окончании ремонта верха печи подина очища­ ется от мусора и обдувается сжатым воздухом, а затем производится подсыпка магнезитового порошка также из мульд с решетками равномерно по всей ванне.

—Подсыпанный слой порошка разравнивается для придания ванне требуемого профиля.

—Набивка осуществляется пневмомолотками с та­

рельчатыми наконечниками диаметром 150—180 мм.

38

—Во избежание сползания слоя порошка при набив­ ке передних и задних стен и откосов допускается его обрызгивание водным раствором жидкого стекла (с удельным весом 1,3 г/см3) до влажности 3—4%.

—Качество набивки проверяется с помощью щупа диаметром 4—5 мм. При нажиме от руки последний не должен входить в набивной слой более 5 мм.

—*В случае, если из-за высокой температуры рабо­ чего пространства набивка подины не представляется возможной, производится равномерная подсыпка магне­ зитового порошка без уплотнения.

—По окончании разогрева ванна не шлакуется и печь сдается под завалку.

—На первой плавке после ремонта печи выплавля­ ется низкоуглеродистая сталь без предварительного ее

раскисления кремнием.

— При нормальном срабатывании (износе) шлако­ вого пояса заправка откосов производится дробленым доломитом при выпуске плавки в случае жидкоподвиж­ ных шлаков и после выпуска плавки и заправки, стале­ выпускного отверстия — при вязких шлаках. При значи­ тельных же местных подрывах набивного шлакового пояса заправка откосов производится молотым магне­ зитовым порошком с увлажнением его на ленте ма­ шины.

в) Изготовление новых подин.

— Рабочий слой подины мартеновских печей при ка­ питально-восстановительных ремонтах изготовляется также из молотого магнезитового порошка рациональ­ ного состава (отвечающего требованиям МРТУ-14-06-

32-64).

— Кирпичная кладка подины печи выполняется из расчета получения набивного слоя не менее 340 мм.

39