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

Проанализировав положение, мы предложили вновь возвратиться к одинарной садке печи. И что же? Стой­ кость свода уже в течение одного 1963 года повысилась почти вдвое — с 448 до 871 плавки. А в следующем году сталевары этой печи Д. Рева, В. Денисов, И. Ворухайло, Л. Сысков установили рекорд, выдав 901 плавку за кам­ панию свода.

Значительное положительное влияние'на стойкость сводов имело сокращение простоев печей на ремонтах подин и уменьшение вследствие этого резких перепадов температуры их рабочего пространства. При этом боль­ шое значение имеет и обеспечение достаточно высокого давления газов под сводом и уменьшения подсоса холод­ ного воздуха.

Во время выдувки кислородом шлакометаллических остатков из ям и обнижений подины подачу коксового газа и регенеративного воздуха приходится прекращать, но расход нагретого доменного газа полностью сохраня­ ем. В конце же кампании печи, когда свод тонкий и его охлаждать опасно, выдувку подины перед ремонтом по­ дины производим при подаче и 2—2,5 тыс. мг1час коксо­ вого газа.

При подсыпке мульдами магнезитового порошка на подину во всех случаях подается 2 тыс. мг/час коксового газа (без подачи, однако, воздуха и кислорода в факел). К концу ремонта тепловая нагрузка печи повышается по­ степенно, во избежание быстрого подъема температуры свода и чрезмерного его скалывания. Основным же тре­ бованием к сталеварам при ремонтах подин является максимальное ускорение всех операций с целью сохра­ нения температуры свода в пределах 1550—1600°.

Большое значение для улучшения условий службы сводовых огнеупоров имеет соблюдение нашими стале­ варами одинакового и относительно постоянного теп­

50

лового режима плавок и тщательный уход за кессонами. Мы постоянно следим за тем, чтобы не было бугров пе­ ред кессонами и факел шел к центру печи, не отклоняясь к своду. Положительное значение для стабилизации теп­ лового режима печей имело и увеличение объема регене­ раторов и уменьшение тем самым количества перекидок пламени в период доводки.

На стойкость свода оказывает влияние и его охлаж­ дение при остановках на ремонты IV категории, а также режим последующего разогрева печи. Если раньше при остановках на ремонт мы обращали на это мало внима­ ния, то в настоящее время выработалась определенная технология охлаждения свода. В первые 6 часов после закрытия газа отключаем и подачу вентиляторного воз­ духа, крышки же завалочных окон полностью закрыты. Затем крышки открываем только наполовину еще в тече­ ние 6—8 часов, после чего их снимаем и включаем подачу воздуха для ускорения охлаждения регенерато­ ров.

Много споров было раньше и в отношении графика разогрева печи после ремонта. Как греть — быстро или медленно? При быстром разогреве сводовый кирпич ска­ лывался дополнительно примерно на 100 мм, а при мед­ ленном— снижалась производительность печей. Измене­ ние способа разогрева печи позволило разрешить это противоречие. Если прежде рабочее пространство агре­ гатов разогревали обычными газовыми горелками, встав­ ляемыми в их рабочие окна, то теперь — через боковые кислородные фурмы с торца печи. Нагрев свода стал бо­ лее равномерным. Местных перегревов не наблюдается, скалывание кирпича уменьшилось.

При остановках на ремонт низа печей (ремонт IV ка­ тегории) в практику работы цеха введен замер остаточ­ ной толщины свода. В зависимости от состояния прини­

Ы

маются меры для облегчения условий последующей служ­ бы наиболее слабых его участков — исправление факела, изменения порядка и места присадок сыпучих материа­ лов и др.

Исключительно важное значение для облегчения ус­ ловий службы свода и его подвесок имело внедрение в практику работы цеха регулярной и тщательной обдувки свода. Еще несколько лет назад среди сталеплавильщи­ ков встречались сторонники как уборки пыли со сводов, так и специальной их тепловой изоляции легковесным шамотным кирпичом. У каждой из этих двух точек зре­ ния были свои достоинства и недостатки. При обдувке сводов температура их службы значительно снижается, уменьшается температурная деформация кирпичей и раз­ бухание при поглощении окислов железа. Однако умень­ шение тепловой инерции огнеупорной кладки значитель­ но повышало требования к соблюдению постоянного теплового режима печи в ходе кампании по своду и на каждой плавке. Кроме того, ручная обдувка сжатым воз­ духом была очень тяжелой операцией, в особенности учи­ тывая там большое количество металлоконструкций тяг и подвесок кирпичей. Идея обдувки сводов зачастую ди­ скредитировалась формальным, небрежным отношением сталеваров к этой операции.

Опыт работы мартеновских печей нашего цеха, воз­ растающая из года в год стойкость их сводов убедитель­ но показывают преимущества постоянной и полной уборки пыли со сводов. Но при этом должны быть при­ няты все меры для обеспечения постоянства нагрева ог­ неупоров (в первую очередь сокращение простоев печей на ремонтах подин), а сама операция должна быть мак­ симально механизирована.

На сводах наших мартеновских печей i установлены коллекторы сжатого воздуха с отводами и соплами. За

52 •

исправность и работоспособность системы, а также чи­ стоту свода отвечает одна из печных бригад.

В настоящее время за каждой бригадой сталеваров закреплен определенный участок печи. Если раньше свод должен был обдуваться любой бригадой, закончившей завалку шихты в печь, то теперь это делает только одна из них. Две бригады отвечают за состояние откосов и кессонов, каждая со своей стороны печи, а четвертая — в течение месяца находится в резерве, а затем заменяет первую бригаду. Для удобства уход за сводами разделен по блокам печей. Так, если на первом блоке обдувка ог­ неупорной кладки производится в смену № 1, то на вто­

сети.

Вконце кампании печи по своду содержание его в чистоте становится особенно важным. В этом случае обдувку кладки производят сталевары во всех сменах.

Взаключение, перед тем как перейти к рассказу о комплексе основных технических усовершенствований, обеспечивших резкое повышение стойкости сводов наших печей за последние годы, необходимо остановиться на следующих организационных моментах.

На нашем заводе внедрена система еженедельного (по понедельникам) осмотра печей комиссией с участи­ ем начальников мартеновских печей, старших мастеров блоков печей, теплотехников, работников цеха ремонта металлургических печей (ЦРМП) и теплотехнической лаборатории ЦЗЛ. Результаты осмотра обсуждаются у главного сталеплавильщика и начальников цехов, стале­

вары отчитываются, как они в течение месяца вели теп­ ловой режим печей и соблюдали основные требования по уходу за отдельными их участками.

Регулярное проведение совещаний на самом различ­

53

ном уровне обеспечило конкретное обсуждение мероприя­ тий, быстрое опробование и внедрение наиболее эффек­ тивных из них. Было организовано систематическое наблюдение за характером износа огнеупоров в марте­ новских печах, службой отдельных элементов кладки и анализ полученных результатов. Одновременно отрабаты­ вался оптимальный тепловой режим печей и проверялось его соблюдение сталеварами.

Большое мобилизующее значение имело повышение требовательности к качеству ремонтов печей. Сталевары, принимая кладку футеровки агрегатов от работников ЦРМП, самым тщательным образом проверяют ее, ведь в отношении дальнейшей их работоспособности к ним бу­ дут предъявлены самые высокие требования. Не обходи­ лось первоначально и без отдельных переделок кладки, но теперь они практически исключены — качество ремон­ тов стало очень высоким.

Наиболее ответственной является кладка главных сводов, поручаемая таким наиболее высококвалифициро­ ванным и добросовестным специалистам, как бригадиры* каменщиков-огнеупорщиков И. А. Миллер, Н. Г. Стешец и другие.

Основными ремонтами мартеновских печей всегда не­ посредственно руководит главный сталеплавильщик за­ вода. Работникам ЦРМП на это время придается обслу­ живающая эту печь бригада сталеваров и все необходи­ мое оборудование (завалочная машина, мостовой кран). Перед проведением каждого ремонта вновь уточняется организация всех работ и проводится инструктаж, на котором напоминаем каменщикам об особенностях клад­ ки отдельных элементов печи. Результат этих мероприя­ тий — экономия 49 часов 20 минут и 507,6 т огнеупо­ ров на ремонтах наших печей только за 9 месяцев 1964 года.

54

3. Конструктивные усовершенствования мартеновских печей

Наблюдение за характером износа печей показало, что в конце кампании центральная его часть имеет недо­ статочную строительную прочность. Для повышения прочности центральный угол свода увеличили с 68 до 78° за счет удлинения стрелы его подъема с 1060 до 1175 мм. Стойкость свода возросла при этом в среднем по цеху на

16плавок.

Проектные пятовые балки печей имели паросборники

вверхней части, возвышавшиеся на 200 мм над сводом и препятствовавшие поэтому сдуванию пыли по передней его линии. Наблюдавшиеся раньше обрушения свода по передней линии вызывались, кроме этого, несоответстви­ ем угла опорной поверхности балки и центрального угла свода и вынужденным использованием кирпичей с обрат­ ными клиньями. В результате нарушения конфигурации свода в огнеупорах создавались чрезмерные напряжения. Устранение паросборников на плитовых балках и изго­ товление последних с углом опорной поверхности, равной половине центрального угла свода, улучшило условия наборки и очистки свода по передней линии, ликвидировало случаи его прогара и обрушения. Это мероприятие по­ высило стойкость сводов еще на 22 плавки.

Наблюдения показали, что в конце кампании жест­ кость применяемых угольников с высотой полки 80 мм недостаточна для равномерного восприятия и выравни­ вания деформирующих усилий свода. Применение уголь­ ников с полкой 120 мм предотвратило коробление и по­ высило стойкость свода еще на две плавки.

Следующим шагом явилось применение для подвески

сводовых кирпичей разнобоких угольников 120 X 80 мм, которые при практически одинаковой прочности с уголь­

55

никами 120 X 120 дешевле, легче, а главное, в меньшей степени закрывают свод нижней полкой.

С увеличением строительной прочности сводов узким местом стали пережимы, зачастую преждевременно вы­ ходившие из строя. Усиленный износ свода в этих местах вызывался перемещением высокотемпературной зоны фа­ кела к его основанию при использовании для интенсифи­ кации горения топлива кислорода и инжекторного воз­ духа.

Для удаления наиболее изнашиваемых участков сво­ да от факела подняли уровень пережима с 1850 до 2150 мм, при этом для сохранения скорости воздушного потока уменьшили ширину пламенного окна. Для повы­ шения жесткости факела увеличили подачу компрессор­ ного воздуха в торец кессона. Результат — повышение стойкости свода на 52 плавки.

При использовании типовой подвески конструкции профессора А. С. Френкеля было выявлено, что жест­ кость ее для восприятия распорных усилий была недоста­ точна. Кроме этого, подвеска не позволяла производить регулировку распора свода, особенно в конце кампании. На печах нашего цеха была внедрена более жесткая под­ веска конструкции Нижне-Тагильского металлургическо­ го комбината, устраняющая до некоторой степени эти недостатки (рис. 9).

Опыт эксплуатации новых подвесок выявил их жест­ кость, которая, однако, не поддавалась регулированию и при росте свода в конце кампании приводила к чрезмер­ ным напряжениям в магнезито-хромитовом кирпиче. Под­ веска в цехе была усовершенствована. Для компенсации температурного расширения свода между стаканом креп­ ления и траверзой стали оставлять зазоры в 40 мм. Стой­ кость сводов была повышена еще на 28 плавок.

Выяснили, что на стойкость свода большое влияние

56

оказывает толщина соединительных металлических пла­ стин. Первоначально для армирования кирпичей свода использовали утолщенные прокладки 1,5—3,0 мм. При этом наблюдалось сильное разбухание колец по швам, зона, насыщенная окислами железа, увеличивалась, воз­ растали поэтому и напряжения в своде.

Сравнением химического состава кирпича, а также растворившихся окислов, отобранных в одних и тех же зонах свода при различной толщине соединительных пла­ стин, было установлено, что глубина зоны растворивших­ ся окислов в средней части сводовых кирпичей при ис­ пользовании пластин толщиной 0,7—1,0 мм составляла 3—4 мм; пластин 2 мм — 5—6 мм, пластин 3 мм — 7—

8 мм.

Наиболее рациональными поэтому оказались пласти­ ны толщиной 0,7—1,0 мм, обеспечивающие достаточную свариваемость свода и минимальную зону насыщения кирпичей окислами. Применение более тонких соедини­ тельных пластин привело к уменьшению теплопотерь сво­ да и экономии около 0,8 кг!т условного топлива. Одновре­ менно с утоньшением соединительных пластин отказались от металлических прокладок между отдельными кольца­ ми свода. При хорошей подгонке колец впритык прососы газов были предотвращены, а расход топлива снизился еще на 0,7 кг/т.

На практике выявились и некоторые отрицательные стороны применения подвесных пластин толщиной до 1 мм — окисление и перегорание при остаточной толщине сводового кирпича 150—170 мм. Использование же пла­ стин толщиной 2,0—2,5 мм предотвратило их отгар до ос­ таточной толщины свода 110—130 мм. Эти пластины и были приняты для дальнейшего использования.

Внедрение в цехе соединительных пластин толщиной до 1 мм, а подвесных 2—2,5 мм, ликвидация прок­

55

ладок между рядами кирпичей повысили стойкость сво­ дов по цеху в среднем на 20 плавок.

В нашем цехе успешно испытали и подвеску сводовых кирпичей с помощью штрипсовой полосы толщиной 12 мм. При этом уменьшалась поверхность окисления пластин и было обеспечено надежное крепление свода до оста­ точной толщины 80—90 мм. С такой подвеской свод на печи № 2 простоял в 1964 году 801 плавку.

Однако при эксплуатации выявлены некоторые недо­ статки новой конструкции подвески (трудность изготов­ ления деталей, сложность наборки и подвески кирпичей, затруднения с обдувкой свода). Для их устранения наме­ чено применение в цехе подвески со сдвоенными пласти­ нами по 4—5 мм.

Наблюдения за поведением сводов показали, что во второй половине кампании в результате температурных расширений их поверхность начинает деформироваться, а внутренние участки интенсивно скалываются. Для предотвращения этого была применена слабая, а главное относительно более равномерная степень забивки замко­ вых кирпичей. Правильной считается такая забивка, ког­ да замковый кирпич усилием руки входит в кольцо на половину или две трети своей длины, а в дальнейшем не­ сильными ударами забивается через деревянную прок­ ладку. В этом случае подвеска свода выполняется уже до снятия опалубки. Это мероприятие позволило цеху уд­ линить кампании мартеновских печей по своду на 40 пла­ вок.

При работе печей наблюдались перегревы и деформа­ ции угольников, на которые подвешивается кирпич. Для компенсации температурных расширений было примене­ но разделение угольников на секции с установкой ком­ пенсационных пазов. Замена сплошного сваривания всех угольников по длине свода секционным их соединением

59