16

просачивание через них газа. Выход из строя футеровки иногда обусловлен конструктивными недостатками футеровки, охлаждения и кожуха горна. Недостаточная толщина футеровки, небольшие зазоры под набивку, установка холодильников не по всей высоте лещади, отсутствие кожуха в нижней части лещади и другие конструктивные недостатки могут явиться причиной возникновения трещин в кожухе, через которые просачивается газ и в районе которых возможен прорыв горна К числу конструктивных недостатков футеровки следует отнести неудачную в ряде

случаев перевязь швов, в результате чего могут образовываться сплошные горизонтальные или вертикальные швы, облегчающие проникновение чугуна, который, застывая, расклинивает огнеупоры и приводит к их всплыванию. К появлению трещин в кладке может привести и слишком быстрая сушка печи. Недостаточная сушка футеровки и интенсивная раздувка печи также могут быть причиной возникновения трещин и разрушения огнеупоров. Перегрев чугуна способствует более энергичному взаимодействию компонентов чугуна с огнеупорами.

В процессе эксплуатации печи причиной прорыва горна, особенно при сильно изношенной футеровке печи, могут явиться неэффективное охлаждение вследствие зарастания змеевиков отложившимися солями, недостаточное количество воды или незамеченные вовремя перебои в поступлении воды.

Меры безопасности при ведении доменного процесса

Наиболее сложными операциями при ведении доменной плавки, требующими строгого соблюдения требований безопасности, являются работы по обслуживанию горна доменной печи. Чугунная летка является наиболее ответственной частью горна доменной печи. Летка — это прямоугольный канал в кладке горна, обычно размером 500Х300 мм, футерованный огнеупорным кирпичом и заполненный леточной массой.

Состояние чугунной летки и горна в этом месте характеризуется длиной летки. Длина канала чугунной летки зависит от объема доменной печи.

Наиболее важными операциями по обслуживанию доменной печи, от которых зависят нормальная работа и безопасность обслуживающего персонала, являются подготовка чугунной летки к выпуску и выпуск чугуна. Это связано с тем, что чугунная летка периодически подвергается воздействию тепловых ударов и значительных тепловых и механических нагрузок. Размывание канала летки чугуном и шлаком во время выпуска в связи с недостаточной прочностью и

17

шлакоустойчивостью леточной массы и укорачивание летки во время выпуска создают опасность приближения чугуна к леточным холодильникам. Подошедший к холодильникам чугун оплавляет их, что иногда приводит к прорыву горна.

Неудовлетворительное состояние футляра создает опасность возникновения экстремальных отклонений в работе доменной печи, поэтому своевременный ремонт футляра чугунной летки является важным фактором обеспечения безопасности процесса. Ремонт футляра включает его разборку, набивку и сушку. Перед ремонтом футляра печь освобождают от продуктов плавки, летку продувают сжатым воздухом и хорошо заделывают. Огнеупорную массу футляра обычно удаляют механической фрезой, при этом особое внимание обращают на состояние летки, так как покраснение ее свидетельствует о подходе чугуна. Новый футляр изготавливают из огнеупорной глины, которую затем уплотняют трамбовкой. После набивки вырезают гнездо для носка пушки и производят сушку футляра.

Водяные холодильники в местах, где наблюдается наиболее высокий нагрев кожуха, переводят на индивидуальный подвод воды. Если это не помогает, то в этих местах применяют также наружное воздушное или водяное охлаждение. В тех случаях, когда на холодильник некоторое время не поступает вода и он перегрелся, его предварительно охлаждают паром или воздухом, подавая их через кран для промывки, а затем постепенно увеличивают подачу воды.

В случае прорыва горна чугуном подачу воды на холодильники, расположенные в районе прорыва, немедленно прекращают, а доменную печь немедленно останавливают, масштабы разрушения при аварии определяются в значительной мере тем, как скоро будет остановлена доменная печь и прекращена подача воды на холодильники. После остановки печи охлаждаются и удаляются продукты плавки в районе прорыва, вырезается часть кожуха печи и удаляются поврежденные холодильники. Набивку, футеровку и застывшие продукты плавки разбирают на глубину 500—800 мм и более, затем поверхность выравнивают огнеупорной массой и делают новую огнеупорную кладку толщиной в один-два кирпича на торец (345— 690 мм). Взамен поврежденных устанавливают новые холодильники, зазоры между ними зачеканивают чугунной замазкой, наваривают новый участок кожуха, а зазоры между кожухом и холодильниками заливают шамотно-цементным раствором.

Безопасность труда при выполнении особо сложных операций по восстановлению нормальной работы доменной печи

Большую опасность в доменном производстве представляет прогар воздушных и шлаковых фурм, а также холодильников системы водяного охлаждения огнеупорной футеровки доменной печи. Полностью устранить прогар воздушных и шлаковых фурм и холодильников печи в настоящее время невозможно. Однако своевременная смена прогоревшей водоохлаждаемой аппаратуры и отключение подачи воды в прогоревшие холодильники предотвращают поступление большого количества воды в огнеупорную кладку, преждевременное ее разрушение и, как правило, возникновение взрывов при контакте расплавленного чугуна и шлака с

18

водой, выбросов расплавленных и раскаленных материалов на рабочую площадку, утечки газа.

Наиболее частым нарушением нормальной работы доменной печи является прогар воздушной фурмы. Фурменный прибор состоит из полой водоохлаждаемой медной фурмы, литого медного холодильника, чугунной охлаждаемой амбразуры, сопла, подвижного колена с гляделкой и неподвижного колена с патрубком. Прогар фурм происходит в результате неровного хода печи, переполнения горна продуктами плавки, прекращения подачи воды, осаждения накипи на стенках и по другим причинам. Прогоревшие фурмы немедленно заменяют. Работы по замене сгоревших воздушных фурм являются особо сложными операциями, требующими строгого соблюдения требований безопасности. Поэтому смена фурмы производится под непосредственным руководством мастера. Перед началом работ доменную печь останавливают и переводят на тягу; при этом во-избежание заливки фурм чугуном и шлаком печи останавливают только после выпуска чугуна и хорошей продувки летки при нормальном давлении.

Для механизации работ по обслуживанию фурменных приборов используются различные устройства. На доменных печах объемом до 2700 м3 часто применяют облегченное устройство, состоящее из тали с электроприводом для подачи комплекта фурма — сопло, тали для отвода и удержания фурменного колена, рычага для удержания и подтягивания сопла.

Смену сгоревших шлаковых фурмочек производят после полного выпуска из печи чугуна и шлака при избыточном давлении дутья не более 4,9 кПа. Вначале разбирают огнеупорную набивку, освобождают упоры, закрывают воду и после этого выбивают шлаковую фурмочку. Гнездо фурмы очищают и с помощью специального приспособления забирают новую фурму, точность установки которой определяют по расстоянию между торцами бронзового холодильника и шлаковой фурмы, после чего закрепляют ее и подключают воду. Шлаковую летку закрывают стопором. Бронзовый холодильник шлакового прибора заменяют аналогичным образом, но при полной остановке печи.

Опасной трудоемкой операцией является замена сгоревшей шлаковой кадушки. Перед заменой кадушки чугун и шлак выпускают из печи. Вначале удаляют фурму и бронзовый холодильник, после чего шлаковую кадушку разрезают кислородной горелкой на части и извлекают из печи. Новый шлаковый прибор устанавливают в обратном порядке, обеспечивая максимальную плотность соединения деталей.

МАРТЕНОВСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Технология и безопасность процесса

На металлургических предприятиях страны эксплуатируется еще значительное число мартеновских печей, емкость которых составляет от 180 до 900 т. Современная мартеновская печь представляет собой сложное техническое сооружение и состоит из двух основных частей: верхнего строения, включающего

19

рабочее пространство и головки печи, и нижнего строения, состоящего из шлаковиков, боровов, регулирующих устройств и газопроводов.

В рабочем пространстве мартеновской печи происходят процессы горения топлива и сталеварения. Основанием рабочего пространства является под печи, сверху рабочее пространство ограничено главным сводом, с торцов—головками, а с продольных сторон—передней и задней стенками. Под печи вместе с поперечными и продольными откосами образует ванну, предназначенную для накапливания расплава и шлака.

Технологический процесс получения стали в мартеновских печах включает несколько периодов заправку печи, завалку шихты, заливку чугуна, плавление шихты, доводку плавки, раскисление, легирование и выпуск стали из печи.

Безопасность мартеновского процесса выплавки стали требует соблюдения определенных технологических его параметров, в числе которых порядок завалки шихтовых материалов в печь, заливки чугуна, ведения плавки, подготовки и проведения отдельных операций и т. д. Технологические параметры процесса оказывают непосредственное воздействие на физико-химические условия протекания процесса и геометрические параметры рабочего пространства печи Существенное влияние на безопасность процесса оказывают порядок завалки шихты в мартеновскую печь и расположение шихтовых материалов на подине печи. Медленная завалка шихты при больших перерывах между порциями и последующей добавкой холодного скрапа вызывает застывание металла, а работа на холодной шихте, состоящей из крупного скрапа, заливаемого в печь в большом количестве, приводит к чрезмерному охлаждению рабочего пространства печи.

Нормируемым параметром мартеновской плавки является масса шихтовых материалов. К металлической шихте относят: передельный чушковый и расплавленный чугун, стальной лом, добавки и раскислители. Неметаллические шихтовые материалы разделяют на окислители и флюсы Массу и химический состав выплавляемой стали рассчитывают, исходя из состава шихтовых материалов. Превышение параметров плавки по массе исходных шихтовых материалов приводит к переполнению ванны продуктами плавки, что может привести к различного рода экстремальным отклонениям.

Основные физические и химические процессы плавления происходят при высокой температуре, получаемой в рабочем пространстве мартеновской печи в результате сгорания высококалорийного топлива. Факел пламени является источником тепла в печи, которое передается ванне, своду и стенкам Нагретый до высокой температуры свод печи передает часть тепла ванне лучеиспусканием. Температуру в рабочем пространстве печи поддерживают в определенных пределах. Повышение нормируемых параметров температуры резко снижает стойкость огнеупорной кладки печи; снижение температуры увеличивает длительность плавки, уменьшает скорость обменных процессов и т. д. И в том, и другом случаях наблюдается снижение безопасности процесса.