4. Шлаковники мартеновской печи

Шлаковники предназначены для очистки дымовых газов от плавильной пыли, выносимой ими из рабочего пространства. Они представляют собой специальные камеры, расположенные между вертикальными каналами и регенераторами (рис. 6).

Рис. 6. Конструкция шлаковника мартеновской печи: 1 – лещадь; 2 – теплоизоляционный слой (легковесный шамот); 3 – шамот; 4 хромомагнезитовый кирпич; 5 – торцевая стенка; 6 – перевальная стенка; 7 – свод; 8 – вертикальные каналы.

В основу работы шлаковников положен гравитационный принцип очистки. Дымовые газы, выходящие из вертикальных каналов со скоростью до 2-2,5 м/с, попадая в камеру шлаковика, имеющего значительно большую площадь сечения, теряют скорость (до 0,5-0,6 м/с) и изменяют направление движения на 90. В результате значительная часть плавильной пыли (50-60%) наиболее крупных фракций оседает под действием сил инерции на лещади шлаковика. Вертикальная составляющая F_y суммирует силы, действующая на частицу пыли в 340500 раз больше горизонтальной силы F_x движущего потока дымовых газов в регенератор.

По форме шлаковик представляет собой камеру, вытянутую в сторону регенераторов. С увеличением длины шлаковика улучшаются условия осаждения пыли. Для лучшего осаждения шлака минимальное расстояние от внутренней стены вертикального канала до перевальной стены для печей садкой 200-900т должно быть не менее 3,5-4 м. Конструкция шлаковника должна обеспечивать высокую герметичность, минимальные потери тепла и хорошую стойкость от воздействия высокожелезистых шлаков при температуре 15001600С. Фундамент выполняют в виде массива из железобетона.

Суммарная емкость шлаковников зависит от количества выносимой из печи пыли и продолжительности кампании печи. Количество осаждаемой в шлаковниках пыли (q) составляет 0,0050,012 т/т стали, а концентрация ее в поступающих дымовых газах - 0,225 г/м³. Высота шлаковника составляет 4,2-5 м. Ширина шлаковника составляет 3-4,5 м , а объем – 200-500 м³ для печи 100-900т.

Уборка шлака из шлаковников является очень трудоемкой и длительной операцией. Химический состав шлаковых отложений колеблется в очень широких пределах, %: 65-85 Fe₂O₃; 3-15 CaO; 3-8 Al₂O₃; 5-15 SiO₂; 5-20 MgO; 1,5-10 Cr₂O₃. Наличие в отложениях высоких концентраций оксидов железа и кремния в условия высоких температур обусловливает спекание отложений в монолит, прочность которого в холодном состоянии 17-35 МПа.

Наиболее широкое распространение получил способ удаления шлака методом взрыва. Шлаковый монолит дробится с помощью взрывчатки и удаляется скреперными устройствами, бульдозерами со скребками и другими механизмами. Недостатками этого способа являются большая трудоемкость и длительность удаления шлака, а также значительное повреждение кладки печи в момент взрыва. При этом, также, нарушается организация работы цеха. На удаление шлака этим методом затрачивается 6-7 суток.

На печах малой емкости для механизации уборки шлака устраивают выкатные шлаковники, позволяющие удалять шлак в виде монолитной глыбы. Для этого лещадь шлаковика изготавливают в виде стальной плиты с огнеупорным покрытием, опирающейся на металлические ролики или шары. Плита выкатывается с помощью разливочного крана через систему блоков в разливочный пролет. На плите-лещади устанавливают ложные боковые стенки шаковика. Зазоры между ними и основными стенками шлаковика обычно заполняют песком. Недостатками такого способа являются резкое уменьшение объема шлаковика и возможность сваривания ложных и основных стенок, что делает невозможным удаление шлака монолитом. На смену коробов затрачивается 10-12 часов.

Наиболее совершенная технология удаления шлака из шлаковиков по ходу работы печи разработана и внедрена на ММК. Торцевые стенки шлаковиков оборудованы специальными съемными крышками. В шлаковики через специальные форсунки в торцевой стене подается небольшое количество воды (0,5-1 м³/ч), что препятствует спеканию шлака в монолит. Очистку шлаковиков осуществляют систематически через 40-60 плавок без остановки печи с помощью скребкового механизма, установленного на тракторе.