Воронов Г.В., Старцев, В.А. Огнеупорные материалы и изделия в промышленных печах и объектах вспомогательного назначения

Подождите немного. Документ загружается.

не соприкасающаяся с чугуном, - свод и верх торцевых стен – футеруют ша-

мотным кирпичом, вся остальная часть – магнезитовым кирпичом. Толщина

кладки составляет 600-700 мм. Чтобы уменьшить тепловые потери через стены

миксера, между кожухом и основной футеровкой выкладывается изоляционный

слой.

Для компенсации потерь тепла и поддержания определенной температу-

ры чугуна в миксере применяют горелки

. В качестве топлива используют кок-

совальный, доменный газ, смесь этих газов, природный газ.

Типовой миксер конструкции (рис.6.4) представляет цилиндрический

сосуд с боковыми сферическими днищами, склепанный из листового железа

толщиной 34 мм. Максимальная длина кожуха миксера 9556 мм, минимальная

8500 мм, диаметр бочки 7496 мм. Глубина ванны 4,6 м.

Ось вращения миксера расположена выше его центра

Огнеупоры, применяемые для футеровки миксеров. Огнеупорная

кладка ванны миксера подвергается воздействию разрушительных факторов,

таких как высокая температура (1300-1400 °С), гидродинамическое действие

жидкого чугуна, химическое шлака и статического давления от их веса. Место

перехода кладки к сливному носку подвергается гидродинамическому воздей-

ствию турбулентной струи чугуна. Кладка свода подвергается воздействию вы-

сокой температуры

и химическому действию капель чугуна и шлака, а также

частиц пыли, образующейся в процессе работы миксера. Кроме этого, вся фу-

теровка миксера при его наклоне испытывает переменные статические нагруз-

ки, что вызывает ослабление плотности кладки и может привести к раскрытию

швов.

К огнеупорным материала, применяемым для футеровки миксера, а также

к качеству кладки предъявляют высокие требования.

Основные свойства, которыми должны обладать огнеупорные изделия и

материалы следующие:

- достаточная огнеупорность;

- высокая термостойкость;

- механическая прочность при нормальной и высокой температурах;

- хорошая сопротивляемость химическому воздействию жидкого чугуна и

шлака;

- малая пористость;

- несмачиваемость футеровки чугуном и шлаком.

Огнеупоры с трещинами, с повышенной пористостью и большими ис-

кажениями геометрических размеров изделия, легко пропускают жидкий чугун

и шлак и подвергаются более быстрому разрушению,

чем огнеупоры с плотным

мелкозернистым строением и правильными размерами. Пористость является

важнейшим свойством огнеупорных изделий, характеризующим механическую

прочность, термическую устойчивость, смачиваемость, теплопроводность и га-

зопроводность.

В футеровке миксеров широко используют магнезитовые и шамотные

огнеупоры, а также теплоизоляционные материалы: асбест, диатомит и легко-

весный шамотный кирпич.

К магнезитовому кирпичу предъявляться следующие требования

соот-

ветствующие ГОСТ 4689-49.

Рис. 6.4. Миксер емкостью 1300 т. Конструкции УЗТМ

Рис.6.5. Цилиндрический длинный миксер емкостью 600т конструкции КМЗ

Рис.6.6 Бочкообразный миксер емкостью 1300 т конструкции НКМЗ

а) продольный разрез; б) поперечный разрез

Магнезитовый кирпич, благодаря его высокой огнеупорности и хорошей

шлакоустойчивости по отношению к основным шлакам, находит применение

для кладки ванны и сливного носка миксера.

Магнезитовый кирпич обладает высокой теплопроводностью, поэтому

при футеровке, с целью уменьшения тепловых потерь, между магнезитовой

кладкой и кожухом миксера прокладывают слой из теплоизоляционных мате-

риалов и шамотного кирпича

. Следует отметить, что с повышением температу-

ры теплопроводность магнезитового кирпича уменьшается.

Шамотный кирпич относят к нейтральным огнеупорным изделиям.

Шамотный кирпич применяют для кладки нижних рядов футеровки миксера

между изоляционным слоем и магнезитовой кладкой, а также для свода и тор-

цевых стен, выше уровня магнезитовой кладки.

Теплоизоляционные материалы и изделия

служат для уменьшения

потерь теплоты через огнеупорную кладку. Наиболее распространенными теп-

лоизоляционными материалами в кладке являются доломит и трепел, асбест,

шлаковая вата и легковесный шамотный кирпич.

Сушка и разогрев кладки миксера. Следует отметить, что продолжи-

тельность службы футеровки миксера определяется не только конструктивны-

ми особенностями, но и способом сушки и

разогрева новой кладки, а также ре-

жимом эксплуатации миксера.

Разогрев миксера, его продолжительность и скорость подъема темпера-

туры кладки зависят от следующих факторов:

- нагрев кладки до рабочей температуры;

- полного выгорания заполнителей температурных швов;

- изменения химико-минералогического состава огнеупоров, особенно

магнезитовых, при высоких температурах;

Сохранения огнеупорной кладки и металлоконструкций миксера

от ме-

ханических разрушений.

Нагрев кладки до рабочей температуры 1250-1300 °С необходим для со-

хранения физического тепла жидкого чугуна, заливаемого в миксер, и преду-

преждения образования в миксере чугунных и шлаковых настылей.

Полное выгорание заполнителей температурных швов при разогреве без

твердого остатка уменьшает вероятность проникновения жидкого чугуна в швы

и не препятствует нормальному температурному расширению кирпичной клад-

ки.

При изменениях температуры в огнеупорных изделиях образуется зо-

нальное строение с различным химическим составом и физическими свойства

ми. На границе зон, имеющих различные свойства, при нагреве возникают на-

пряжения, что может привести к образованию трещин, скалыванию или шелу-

шению и разрушению кирпича. Эти явления особенно резко выражены в магне-

зитовых изделиях. Поэтому для уменьшения термического напряжения необхо-

димо, чтобы температура в миксере при разогреве повышалась медленно. По-

степенный и равномерный прогрев всей огнеупорной кладки является одним из

основных условий, обеспечивающих работу миксера без механических повреж-

дений кладки и отдельных узлов кожуха миксера. Неравномерный разогрев

значительно сокращает продолжительность службы футеровки и нередко про-

исходит разрыв болтов, скрепляющих днища и боковые стены кожуха миксера.

Влияние отдельных факторов на стойкость футеровки

при работе миксера.

Качество жидкого чугуна поступающего в миксер

Содержание кремния в чугуне является важным показателем его качест-

ва. Повышенное содержание кремния в чугуне способствует более интенсив-

ному разъеданию основной кладки миксера. Учитывая то, что содержание

кремния в передельных чугунах поддерживают обычно в пределах 0,6-0,8%.

При чрезмерно низком содержании кремния (менее 0,4%)

чугун содер-

жит повышенное количество серы, имеет более низкую температуру нагрева.

Заливка такого чугуна в миксер приводит к образованию настылей, очистка ко-

торых вызывает разрушение футеровки горловины заливочного отверстия и

сливного носка.

При разливке чугуна необходимо избегать попадания в миксер вместе с

чугуном доменного шлака, так как он разрушает футеровку.

Продолжительность пребывания чугуна в миксере и изменение его со-

става. Оборот чугуна в миксере не более трех раз в сутки обеспечивает необхо-

димую равномерность состава и температуры чугуна, обеспечивающих стан-

дартный ход плавки. При обороте чугуна в миксере менее двух раз в сутки, ко-

гда чугун длительное время не обновляется, поверхность

его покрывается

плотной коркой шлака, затрудняющей его удаления из миксера. В углах миксе-

ра собираются массивные графитошлаковые настыли, которые при очередных

заливках чугуна разламываются и подплывают к отверстию сливного носка.

Разбивка и удаление таких настылей представляют значительные трудности и

связаны с дополнительными разрушениями кладки стен сливного носка.

Полнота загрузки миксера

чугуном и частота изменения его уровня.

Полнота загрузки миксера чугуном и частота изменения его уровня являются

решающими факторами, определяющих стойкость и объем разрушения футе-

ровки миксеров. Изнашиваются только участки футеровки, соприкасающиеся

со шлаком. Кирпичи подины и торцевых стен, не соприкасающиеся со шлаком,

а так же кладка остаются целыми.

Увеличению срока службы

футеровки миксера, сокращению объема ре-

монтов способствует максимальное заполнение миксера чугуном без значи-

тельного изменения его уровня, а также равномерное поступление и слив чугу-

на из миксера не более чем на 50% его номинальной емкости.

Состав и жидкотекучесть миксерных шлаков. Миксерные шлаки обра-

зуются из футеровки миксера, из шлака доменного процесса,

попадающего в

миксер вместе с чугуном, а также в незначительной степени из продуктов окис-

ления примесей чугуна в самом миксере. Следовательно состав миксерных

шлаков не может иметь постоянного состава.

Разрушение футеровки миксера и чугуновозных ковшей зависит от ор-

ганизации равномерной работы миксера и полноты его загрузки чугуном. Если

в миксере чугун

поддерживают в максимальном количестве и на одном и том

же уровне, то этим предохраняют большую часть поверхности футеровки от

воздействия шлаком, а также создают благоприятные условия для своевремен-

ного и более полного удаления шлака из миксера. При накоплении большого

объема шлака увеличивается степень разрушения кладки миксера и ухудшают-

ся условия десульфурации чугуна.

При сливе чугуна из ковшей необходимо принимать все меры, исклю-

чающие попадание доменного шлака в миксер. Обычно для этого следует хо-

рошо разделывать и заправлять носки чугуновозных

ковшей.

Жидкотекучесть миксерных шлаков должна быть такова, чтобы скачи-

вание шлака из миксера производилось без особых затруднений. Жидкотеку-

честь шлака возрастает за счет незначительного повышения его температуры на

50-100 °С, износ футеровки миксера при этом резко возрастает.

Наведение основного миксерного шлака посредствам добавки извести

значительно увеличит срок службы футеровки миксера и

способствует получе-

нию более стабильного химического состава жидкого чугуна.

Температурный режим миксера. Если температурный режим ведется с

отступлением от установленного в сторону завышения, то это приводит к пере-

греву огнеупорной кладки, повышению жидкотекучести шлака и, как следст-

вие, к увеличению интенсивности разъедания футеровки шлаком.

Поддержания в рабочем пространстве миксера температуры

ниже уста-

новленного предела создает опасность получить настыль в миксере и снизить

среднюю температуру чугуна, что крайне нежелательно для работы сталепла-

вильных печей. Поэтому поддержание рационального теплового режима рабо-

чего пространства миксера является основой надежной работы футеровки.

Содержание миксера и уход за ним. Кладка приемной воронки миксе-

ра при заливке

подвергается разрушающим действиям струи чугуна, а также

наиболее интенсивно по сравнению с другими элементами кладки, омывается

горячими газами, выделяющимися при работе миксера. Чтобы предупредить

преждевременное разрушение футеровки горловины заливочного отверстия,

устанавливают съемный металлический стакан, изнутри футерованный хромо-

магнезитовым кирпичом, реже шамотным.

Для снижения скорости газовых потоков и сохранения тепла крышку

приемной воронки следует, за исключением времени заливки ковшей, держать

закрытой.

Износ футеровки сливного носка связан с движением по желобу чугуна

и шлака, а также вызывается механическими повреждениями в периоды скачи-

вания шлака и очистки футеровки желоба от настылей.

Для повышения стойкости футеровки

сливного носка следует обеспе-

чить равномерный обогрев кладки.

У всех миксеров быстро изнашивается кладка заливочного отверстия и

сливного носка. В целях повышения стойкости этих элементов футеровку вы-

полняют из электроплавленного магнезитохромитового кирпича. Несмотря на

высокую стоимость электроплавленного кирпича, применение этого вида огне-

упоров оказывается экономичным поскольку резко возрастает продолжитель-

ность

кампании миксера.

Миксеры футеруют в зависимости от содержания щелочей в шлаке

магнезитовыми, форстеритовыми или алюмосиликатными изделиями с высо-

ким содержанием глинозема. При низком содержании щелочей в шлаке при-

меняют алюмосиликатные изделия. При содержании в шлаке > 2 - 3 % Na

алюмосиликатные изделия разрыхляются и разрушаются; в этом случае

применяют магнезитовые или форстеритовые огнеупоры. Особое внимание

уделяется свойствам мертеля, его способности уплотнять швы.

В связи с увеличением производительности сталеплавильных цехов -

миксеры, как хранилища чугуна, утрачивают свое значение и заменяются чу-

гуновозными ковшами миксерного типа.

Развитие техники предварительной обработки чугуна способствовало

тому, что ковши миксерного типа стали применять не только как средство для

транспортировки жидкого чугуна, но и как емкость для внедоменного рафи-

нирования, в частности десульфурации чугуна. В качестве десульфуратора ис-

пользуют известь, которую вдувают в чугун в токе азота. Миксер в этом слу-

чае футеруют магнезиальными или глиноземокарбидкремниевыми огнеупо-