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

—После окончания кирпичной кладки подина очи­ щается от мусора и половья и обдувается сжатым воз­ духом.

—Засыпка порошка на подину, задние и передние стены и откосы печи производится одним слоем из муль­ ды с решетками с помощью завалочных машин.

—После засыпки порошка производится его разрав­ нивание для придания ванне требуемого профиля.

—Слой порошка уплотняется площадочными, элек­

тровибраторами вначале со штырями длиной 300 мм, а затем — 200 мм. Набивка порошка начинается одновре­ менно от обоих поперечных откосов ванны и производит­ ся так, чтобы последующая уплотняемая поверхность на 74 перекрывала предыдущую. Эта операция продолжа­ ется до тех пор, пока штыри не будут погружаться вглубь уплотняемого слоя порошка не более 30—50% своей дли­ ны. Окончательная набивка производится пневмомолот­ ками с диаметром бойков 120—150 мм и проверяется металлическим щупом.

— Набивка верхних участков задних и передних стен и откосов производится пневмомолотками, при этом во избежание сползания слоя допускается его увлажнение водным раствором жидкого стекла (до 5—6%).

—До набивки и после ее окончания производятся замеры конфигурации подин, по результатам которых делаются необходимые исправления.

—Количество одновременно работающих электро­

вибраторов должно быть не меньше двух, а пневмомо­ лотков — шести.

—Разогрев печи после завершения ее кладки произ­ водится в соответствии со специальным графиком.

—Шлакование набивной подины не производится.

—Расход магнезитового порошка на изготовление

подины составляет примерно 1 т!темкости печи.

40

ПОВЫШЕНИЕ СТОЙКОСТИ СВОДОВ МАРТЕНОВСКИХ ПЕЧЕЙ

Перьезных успехов добился за последние годы кол- ^лектив нашего цеха в повышении стойкости наи­ более ответственной части футеровки мартеновских печей — главных сводов. Несмотря на возрастающую ин­ тенсификацию процесса плавки, увеличение доли тяже­ лых в шлаковом и температурном режиме легированных марок стали, кампании по своду возросли почти на 43% — с 558 плавок в 1957 году до 812 плавок в 1964 го­

ду (рис. 7).

Осуществление на заводе целого комплекса органи­ зационно-технических мероприятий в сочетании с накоп­ лением опыта и усилением контроля по уходу за свода­ ми позволили добиться выдающихся результатов. При интенсивном применении кислорода для продувки ван­ ны и обогащения дутья свод печи № 9 в мартеновском цехе № 1 простоял 526 плавок. Подобной стойкости в таких условиях не имела еще ни одна мартеновская печь в стране. В нашем же цехе на печи № 1 свод простоял в 1964 году без ремонтов 901 плавку, а на печи № 2 в

42

[812]

г оды

Рис. 7. Динамика повышения стойкости сводов мартеновских печей (цех № 2 ЧМЗ)

1965 году еще больше — 968 плавок. Эти рекордные по­ казатели первого блока печей цеха № 2 никогда прежде не были достигнуты на отечественных заводах. Сообще­ ния о всех осуществленных в цехе организационно-тех­ нических мероприятиях были заслушаны и одобрены межзаводской школой по повышению стойкости сводов, проводившейся на нашем заводе в октябре 1964 года.

Успех был достигнут нелегко. На большинстве ме­ таллургических заводов в последние годы отмечается значительное снижение стойкости сводов мартеновских печей. Связано это с форсированием плавок и увеличе­ нием тепловых нагрузок агрегатов. Так, на Магнитогор­ ском металлургическом комбинате сокращение длитель­ ности плавок привело к снижению стойкости сводов с 300 — в 1957 году почти до 200 — в 1960 году и 170 — в 1963 году.

Заметно ухудшилось в последнее время и качество сводового магнезитохромитового (МХС) и периклазошпинелидного (ПШС) кирпича, выпускаемого на саткинском заводе «Магнезит» (табл. 5).

44

Если уж разговор зашел о качестве основных сводо­ вых огнеупоров, необходимо сказать, что требования сталеплавильщиков в настоящее время не удовлетворя­ ются. Здесь уместно отметить, что в зарубежной практи­ ке все более широкое применение начинают находить электроплавленные огнеупоры, полученные путем плавки минерального сырья в дуговых печах и разливки по со­ ответствующим формам. Такой маркой является, напри­ мер, выпускаемый в США плавленно-литой магнезито­ хромитовый кирпич Корхарт-104.

Выпускается и еще более стойкий к размыванию ме­ таллом и шлаком магнезитовый кирпич с «прямой связью» зерен хромита, содержащий 98,0—98,6% MgO, 0,3—0,5% Si02 и 1,0—0,8% СаО, позволяющий повысить стойкость стен вдвое, а сводов на 35—60%.

Безусловно, освоение нашими огнеупорщиками про­ изводства кирпича высокого качества явилось бы на­ дежной базой и необходимым условием достижения стой­ кости сводов мартеновских печей 1000 и даже 1500 пла­ вок при интенсивном использовании кислорода.

1. Факторы износа магнезито-хромитового кирпича

Огнеупоры в сводах мартеновских печей испытывают длительное воздействие высоких и резко изменяющихся температур, одновременно подвергаясь химическим и механическим воздействиям. В совокупности эти факто­ ры приводят к значительному изменению свойств и из­ носу магнезито-хромитовых кирпичей.

Сравнение показывает неодинаковую, например, по­ ристость такого кирпича, подвергающегося односторон­

45

нему нагреву при воздействии окислов печной атмосфе­ ры. Образующиеся в «горячей» зоне жидкие фазы про­ никают в менее нагретую часть кирпича, уплотняя ее и снижая пористость с 15—25 до 8%. В «горячей» же ча­ сти огнеупора пористость при этом повышается до 40%. При резких изменениях температуры в уплотненной зо­ не возникают трещины, располагающиеся параллельно рабочей поверхности и вызывающие скалывание кир­ пича.

Рис. 8. А — схема реверсивного термического расширения магнезито-хромитового кирпича при изменениях температур; В — распределение давления на кирпич

при росте свода

Трещины в основных огнеупорах возникают и в ре­ зультате реверсивного их расширения, схематически изображенного на рис. 8, где жирными линиями показа­ ны размеры кирпича до службы, тонкими — в нагретом соединении при установившемся в процессе плавки тем­

45

пературном градиенте, а штриховыми — сжатие наибо­ лее нагретой части кирпича при резком охлаждении сво­ да (например, во время завалки). Линия А—А изобра­ жает трещину, образующуюся вследствие периодически повторяющихся изменений температуры рабочей поверх­ ности свода и связанного с ним поочередного сжатия и расширения кирпича в зоне высоких температур (до ли­ нии В — В).

Механическое воздействие на огнеупоры при высоких температурах возрастает с увеличением пролета и ради­ уса свода. Так, при радиусе свода более 6,5 м давление на кирпич при любом пролете превышает 2 кг/см2, тогда как даже самый лучший магнезито-хромитовый кирпич под такой нагрузкой размягчается при температуре око­ ло 1650°. Это означает, что при росте свода и раскрытии швов с его холодной стороны горячая зона кирпича в та­ ком своде испытывает пластическую деформацию, уси­ ливающуюся из-за разбухания магнезито-хромитового кирпича под воздействием окислов железа из печной ат­ мосферы и, уплотняясь, может оторваться по штриховой линии от неизмененной части кирпича (рис. 8).

Произведенная в свое время замена хромомагнезито­ вых огнеупоров в сводах мартеновских печей на магне­ зито-хромитовые повысила, как показала практика, их устойчивость к воздействию окислов железа и связанно­ го с ним разбухания, но в то же время снизила их термо­ стойкость, а следовательно, и износ.

Вот уже в течение десятилетия мартеновские печи за­ вода работают с основными сводами. Сталевары уже почти забыли то время, когда при работе на динасовых сводах приходилось постоянно сдерживать тепловую на­ грузку печей, опасаясь «поджога» кирпича. Однако маг­ незито-хромитовый кирпич принес в цех не только свои положительные, но w отрицательные свойства:

47

— линейную зависимость и значительную величину термического расширения от температуры;

—■разбухание при поглощении окислов железа;

— недостаточную термостойкость (скалывание);

—- значительно более низкую по сравнению с точкой плавления температуру начала деформации под на­ грузкой.

При разогреве магнезито-хромитового свода увеличе­ ние длины внутренней (горячей) дуги значительно боль­ ше, чем наружной (холодной). Это обстоятельство усу­ губляется значительным разбуханием внутренней зоны кирпича при поглощении окислов железа в процессе службы. В результате этого горячая зона кирпича деформируется, сдавливается значительными распор­ ными нагрузками, стремящимися увеличить стрелу подъ­ ема свода и раскрыть швы на его наружной поверхно­ сти.

Проведенное на заводе М. А. Ковшарем исследова­ ние показало, что магнезито-хромитовый свод очень чув­ ствителен к изменению температуры в рабочем простран­ стве печи. Положение свода изменяется вместе с его нагревом (свод как бы «дышит» по ходу плавки). Пере­ гретый при интенсивной тепловой нагрузке печи свод чувствителен к самому непродолжительному открытию заслонки. Перерывы во время плавки, связанные с очень быстрыми изменениями температуры свода, приводят к динамическим нагрузкам в нем. Участки же свода, уда­ ленные от места ввода холодных материалов, испытыва­ ют меньшие термические удары и поэтому меньше сна­ шиваются.

Практика эксплуатации печей подтвердила взаимо­ связь наибольшего износа свода с количеством термиче­ ских ударов. На печах нашего цеха полировка плавки

48

(присадка железной руды и боксита) осуществляется, как правило, через среднее окно. К концу кампании цент­ ральная часть свода поэтому часто прогорала, а против второго и четвертого окон снашивалась за это время обычно только наполовину. В мартеновском же цехе № 1 полировка плавок, наоборот, осуществляется через вто­ рое и четвертое окна, через них же заливается в печь и чугун. На эти участки свода приходится и наибольший износ свода. Детальный учет всех этих факторов в прак­ тике работы нашего цеха позволил уменьшить износ маг­ незито-хромитового кирпича и резко удлинить кампании печей по сводам.

2.Облегчение условий службы сводов мартеновских печей

Втечение ряда лет печь № 1 нашего цеха работала на двойной садке. Уровень металла в печи зачастую был выше уровня постоянных порогов, плавки вели с толстым слоем шлака. В периоды плавления и доводки футеров­ ку перегревали, в то же время полировка ванны чрез­ мерно затягивалась. Вследствие резких термических уда­ ров центральная часть свода быстро изнашивалась, и печь приходилось преждевременно останавливать на хо­

лодные ремонты.

Так, средняя стойкость свода на печи № 1 в 1961 го­ ду составила всего 315 плавок, в то время как на сосед­

767 плавок.

49