книги из ГПНТБ / Производство стали в конвертерах учебное пособие для подготовки квалифицированных рабочих на производстве С. И. Лифшиц. 1960- 17 Мб

50 Огнеупорные материалы.

выдерживает до разрушения, и выражается в килограммах на

1см2 площади кирпича.

6.Правильные геометрические формы. При неправильных

геометрических формах кирпича в кладке конвертера неизбежно

получаются большие швы, которые снижают срок службы фу­ теровки.

7. Пористость — объем всех пор, выраженный в процентах к общему объему изделия. Пористость характеризует плотность ог­

неупорного кирпича.

Огнеупорные материалы, применяемые в конвертерном про­ изводстве стали, по своим химическим свойствам делятся на кис­

лые, основные и нейтральные.

1.Кислые огнеупорные материалы. Динас

ВСССР бессемеровские конвертеры выкладываются динасо­ вым кирпичом. Динасовый кирпич изготовляется из молотого

кварцита, к которому для связки добавляются незначительные количества огнеупорной глины и известкового молока.

По своему строению кварциты бывают кристаллические и аморфные. Для кладки бессемеровских конвертеров обычно при

меняется динасовый кирпич, изготовленный из кристаллических кварцитов. Во время обжига зерна кварца перерождаются в дру­ гие его модификации — тридимит и кристобалит, с увеличением объема и уменьшением удельного веса. Удельный вес динасового кирпича является критерием степени его обжига. Некоторое уве­ личение динаса в объеме происходит в кладке конвертера при ее нагреве, так как при изготовлении кирпичей никогда не достига­

ется полное перерождение кварца.

Это является одним из преимуществ динасового кирпича, так как кольца кладки плотно сжимаются.

К динасовому кирпичу в соответствии с действующим ГОСТ 4157—48 предъявляются требования, приведенные в табл. 2.

Кроме того, при характеристике кирпича учитываются его

размеры, кривизна, отбитость углов и ребер, посечки, трещины и пр. В зависимости от удовлетворения этим требованиям кирпич

относят к первому или второму сорту.

Динасовый кирпич обладает высокой температурой начала деформации под нагрузкой, мало отличающейся от огнеупорно­ сти, и в отличие от других огнеупорных материалов он претерпе­ вает термическое расширение в значительной части при темпера­ турах до 600°, а при более высоких температурах он обладает относительным постоянством объема; это устраняет появление опасных напряжений в кладке при ее охлаждении и нагревании

при температурах выше 600°, что особенно важно для службы динаса в бессемеровском конвертере, который время от времени

52 Огнеупорные материалы

составом, в зависимости от которого порошок подразделяется на три марки: экстра (МПЭ), мелкий (МПМ) и крупный (МП К).

Магнезитовый порошок является исходным материалом для производства магнезитового и мапнезитохромитового кирпича,

применяющихся для выкладки основных конвертеров, работаю­ щих на кислородном дутье.

Из магнезитового порошка с повышенным содержанием СаО

и Fe2O3 на одном из австрийских заводов изготовляется необож­ женный магнезитосмоляной кирпич для рабочего слоя футеров­ ки конвертера, в котором чугун продувается сверху технически чистым кислородом.

Обожженный доломит. В сыром виде доломит представляет собой горную породу, состоящую из углекальциевой и углемаг­

ниевой солей CaCO3-MgCO3 с примесями кремнезема, глинозе­ ма, окислов железа и других веществ. Теоретический состав сы­

рого доломита: 30,4% СаО, 21,9% MgO и 47,7% СО2. В зависимо­ сти от класса сырого доломита в нем должно содержаться не менее 16—19% MgO, не более 5—7% SiO2 и не более 8—12%

всех примесей, включая SiO2.

Для футеровки и набивки днищ томасовских конвертеров, а

также для производства смолодоломитовых кирпичей для рабо­

чего слоя конвертеров, продуваемых кислородом сверху, приме­

няется только' хорошо обожженный доломит. Обжиг доломита производится в вагранках или специальных печах. При обжиге

из сырого доломита удаляются влага и СО2 и его основными со­

ставными частями становятся MgO и СаО. Обожженный доло­

Доломит, имеющий 7,84% потерь при прокаливании, является «едопалом и не может быть использован для футеровки конвер­ теров. В хорошо обожженном доломите отношение СаО: MgO

не должно превышать 1,5. Чем ниже в обожженном доломите

содержание SiO2 и суммы (А12О3 + Fe2O3), тем больше стойкость его при эксплуатации конвертеров.

Смолодоломитовый кирпич. Обожженный намертво доломит

сортируется и подвергается размолу до заданных фракций. Смо­ лодоломитовая масса для днищ томасовских конвертеров изго­ товляется из доломита крупностью 2—4 мм, а для изготовления

смолодоломитовых кирпичей — из доломита крупностью до 2 мм. Смола обезвоживается до содержания влаги не выше 0,5%. Рас­ ход смолы для массы, из которой набиваются днища, составля­ ет около 12%, а для изготовления кирпичей — 9—10%. В шихту для кирпичей наряду со свежим обожженным доломитом исполь­ зуется до 50% доломита из отработанной футеровки. Равномер­ ное смачивание массы смолой достигается тщательным переме­

шиванием ее в специальных смесителях. Формовка кирпичей

производится на прессах под высоким давлением. Размеры кир­ пичей зависят от емкости конвертера и толщины футеровки. На­ пример, для 40-т конвертеров, работающих на кислородном дутье, прессуют кирпичи размером 400X175X175 мм и весом 36 кг. Это производство требует весьма тщательного контроля сырых материалов и всех процессов изготовления кирпича.

Магнезитовый кирпич. Магнезитовый кирпич изготовляется из магнезитового порошка мелкого помола с добавкой 2—2,5%

огнеупорной глины для связки. Увлажненная до 5—10% масса прессуется под высоким давлением в кирпичи, которые после

медленной сушки обжигаются при 1500°.

Магнезитовый кирпич обычного качества, используемый для кладки защитного слоя основных конвертеров, работающих на

кислородном дутье, должен удовлетворять следующим требова­

ниям:

Недостатками магнезитового кирпича обычного качества, не позволяющими использовать его в качестве рабочего слоя основ­

ных конвертеров, работающих на кислородном дутье, является низкая термоустойчивость и недостаточная температура начала деформации под нагрузкой.

Для рабочего слоя футеровки конвертеров применяется спе­ циальный термостойкий магнезитовый кирпич с высокой темпе­

54 Огнеупорные материалы

ратурой начала деформации под нагрузкой 2 кг/сл21. На заводе Донавиц (Австрия) хорошую стойкость показал магнезитовый кирпич, имеющий следующие характеристики '.

Химический состав, %

Физико-технические свойства

Пористость кажущаяся, %.....................13,1—13,59

Заводом «Магнезит» изготовлен кирпич аналогичного каче­ ства, выдерживающий до 10 теплосмен при 850°.

Магнезитохромитовый кирпич. Магнезитохромитовый кирпич изготовляется из магнезитового порошка и молотого хромистого

железняка в различных пропорциях. Хромистый железняк явля­ ется нейтральным естественным огнеупорным материалом, со­

стоящим из окиси хрома и закиси железа FeO • Сг2О3 с примеся­ ми (SiO2, А120з, MgO). Огнеупорность чистого хромистого же­

лезняка составляет 2180°. Примеси снижают температуру его плавления. В бедном хромите содержится до 40% Сг2О3, в сред­ нем— 40—45%, в богатом — выше 45%.

Путем подбора зернового состава исходных материалов и ре­ жима обжига можно получить магнезитохромитовый кирпич с высокими физико-техническими свойствами, удовлетворяющими условиям службы в рабочем слое конвертеров, работающих на кислородном дутье-

Требования, предъявляемые к обычным магнезитохромито-

кирпича в металл.

Хорошую стойкость показывает магнезитохромитовый периклазошпинелидный кирпич примерно следующего состава, %:

огнеупоров.

Особенностью технологии производства периклазошпинелидного кирпича является тонкий помол части шихты. Шихта состо­ ит из 55% магнезитового порошка фракции 0—3 мм и 45% сме­ си хромита (70%) и магнезитового порошка (30%) с содержа­

нием 85—90% фракции 0—0,008 мм (проход через сито 4900 от­

верстий на 1 см2). Обжиг кирпича производится по специально­ му графику, предусматривающему выдержку при высоких тем­ пературах (1680—1700°) в течение 8—10 час.

Механическая прочность такого кирпича превышает

500 кг[см2 и часто достигает 600 кг/см2 и выше. Пористость со­ ставляет 15% и температура начала деформации под нагруз­

кой — выше 1600°.

3.Нейтральные огнеупоры. Шамот

Кнейтральным огнеупорам относятся хромит, не применяю­ щийся самостоятельно в конвертерном производстве стали, и шамот—обожженная огнеупорная глина. Шамотные изделия изготавливаются из смеси шамотного порошка и свежей просу­ шенной молотой огнеупорной глины. Качество шамотных изделий

зависит в основном от качества глины, определяющегося содер­ жанием в ней А120з. Примерный состав шамотного кирпича, %:

Требования, предъявляемые к шамотным изделиям, приведе­ ны в табл. 6. Из шамота изготовляются фурмы для бессемеров­ ских конвертеров, кирпич для ковшей и многочисленные изделия сифонного припаса для разливки стали.

Огнеупорные изделия, содержащие выше 45% А12О3, относят к высокоглиноземистым. Изделия с содержанием А12О3 45—60% относятся к классу А, с 60—75% А12О3-—к классу Бис содер­ жанием А12О3 выше 75% — к классу В. Из высокоглиноземистых огнеупоров в особых случаях изготовляют фурмы для днищ кон­ вертеров.

4. Огнеупорные массы и растворы

Кладку основных конвертеров из магнезитового и магнезитохромитового кирпича .ведут насухо с просыпкой швов соответст­ вующим порошком. Бессемеровские конвертеры с футеровкой из динасового кирпича выкладываются на жидком растворе. На растворе выкладываются также чугуновозные и сталеразливоч­ ные ковши.

Раствор — это затворенный водой порошок-мертель, который составляется из огнеупорной глины и молотого динаса для ди­ насовой кладки и из огнеупорной глины и молотого шамота —.

для шамотной кладки.

Для ремонта футеровки основного конвертера составляется масса из молотого доломита или магнезитового порошка с добав­ кой до 2% глины на обезвоженной смоле. Масса должна быть пластичной.

Состав и приготовление огнеупорных масс для набивки днищ конвертеров будут освещены в разделах бессемеровского и томасовского производства.

VIII. БЕССЕМЕРОВСКИЙ ПРОЦЕСС

Характер бессемеровского процесса определяется кислой фу­ теровкой конвертера и составом чугуна. Процесс идет за счет физического тепла жидкого чугуна и тепла, выделяемого при окислении примесей кислородом дутья. Кремний является глав­ ным элементом-теплоносителем. Шлаки бессемеровского процес­ са содержат значительное количество кремнезема SiO2, источни­ ками которого являются окисляющийся кремний чугуна и футе­ ровка конвертера. Кислотный характер бессемеровских шлаков и наличие в них свободного кремнезема исключают возможность удаления из металла серы и фосфора.

Поступающее в конвертер дутье производит энергичное пере­ мешивание чугуна, раздробление его на отдельные капли и вы­ зывает циркуляцию металла. Кислород дутья в первую оче­

редь окисляет железо, составляющее главную массу чугуна. По­ лучающаяся при этом закись железа быстро разносится по всей ванне и восстанавливается кремнием, марганцем и углеродом чугуна. Часть этих примесей может окисляться и непосредствен­ но кислородом дутья. Перемешивание и циркуляция ванны соз­ дают большую контактную поверхность металла с дутьем и шла­ ком, вследствие чего процессы окисления протекают очень бы­ стро.

1. Конструкция бессемеровского конвертера

Емкость современных бессемеровских конвертеров колеблет­ ся в пределах от 10 до 35 т. На рис. 11 представлен современный 35-т бессемеровский конвертер. .

Кожух. Кожух конвертера изготовляется из толстых стальных листов, прочно соединенных между собой накладками. Толщина листов в зависимости от емкости конвертера составляет 15— 25 мм. Кожух состоит из трех частей: цилиндрической, к нижней части которой крепится приставное днище, верхней конической части, называемой шлемом, и сменяемой горловины из литой стали.

Приставное днище делается конической формы (см. рис. 11), а вставное цилиндрической. Нижняя часть кожуха днища имеет венец для крепления воздушной коробки, через которую дутье поступает в конвертер. При смене днища оно отделяется от ци­ линдрической части вместе с воздушной коробкой. При вставном

58 Бессемеровский процесс

днище воздушная коробка намертво присоединяется к нижней части кожуха.

Цилиндрическая часть кожуха опоясывается мощным сталь­ ным литым кольцом с цапфами, при помощи которых конвертер опирается на станину. Одна из цапф делается пустотелой для по-

1 — днище; 2 — цилиндрическая часть; 5 —шлем; 4 — горловина

дачи дутья в воздушную коробку. Кольцо крепится к конвертеру рядом скоб. Диаметр кольца несколько больше диаметра кожу­ ха конвертера, поэтому между ними имеется воздушный зазор, необходимый для того, чтобы термические расширения конверте­ ра при разогреве не передавались на кольцо и не деформировали его. Поворот современных конвертеров осуществляется электро­

двигателем. Для 25—35-т конвертеров устанавливаются два мо­ тора мощностью по 80—120 кет. Вращение конвертера может

быть произведено каждым мотором в отдельности; один из мо-