Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Футеровка дуговой сталеплавильной печи




 

 

Футеровка дуговых сталеплавильных печей состоит из трех ос­новных частей: подины, кладки стен и свода.

Основанием футеровки, вмещаю­щим ванну печи, служит подина, иг­рающая существенную роль при плавке стали. Она работает в тя­желых тепловых и механических условиях. На раскаленную подину укладывается при загрузке холод­ная шихта; подина испытывает рез­кие температурные колебания, уда­ры и давление, поэтому она должна иметь необходимую механическую прочность при температуре 800—1000°С. При перемешивании жидкой ванны подина подвергается размы­вающему действию расплавленной стали. Наконец, подина должна иметь тепловое сопротивление, до­статочное для того, чтобы обеспе­чить минимальный температурный перепад по глубине ванны. Тепло в печи выделяется в дугах, у поверх­ности металла, и тепловой поток направлен от поверхности к подине. При установившемся тепловом ре­жиме ванны значение этого тепло­вого потока определяется тепловы­ми потерями через подину, которые обусловливают температурный пере­пад по высоте металла. Поэтому подину дуговой печи выполняют из трех слоев (рис. 1.4): внутреннего набивного, необходимого для того, чтобы образовать ванну со стен­ками, непроницаемыми для жидкого металла; среднего, состоящего из кирпичной огнеупорной кладки и воспринимающего механическую на­грузку от набивного слоя; наружного теплоизоляционного слоя, работа­ющего в более легких тепловых условиях и обеспечивающего необ­ходимое тепловое сопротивление подины.

Для «основных» печей внутренняя и средняя части подины выполняются из магнезита или до­ломита, для «кислых» печей — из динаса и кварцевого песка. Наруж­ная часть кладки (теплоизоляция) выполняется из шамотового или диатомитового порошка и асбеста. Подину основной дуговой стале­плавильной печи готовят следую­щим образом: на металлический каркас дна печи укладывают слой листового асбеста толщиной около 20 мм или насыпают слой шамот­ного или диатомитового порошка толщиной 30—40 мм.

 

  Рис. 1.4. Футеровка дуговой сталеплавильной печи типа ДСП-200:   1 — асбест; 2 — порошок; 3 — шамотный кирпич; 4 огнеупорный кирпич; 5 набивной слой; 6 — свод

 

На этот под­готовительный слой, скрывающий все неровности кожуха (например, сварочные швы), укладывают «на плашку» в один - два слоя шамотные кирпичи (рис. 1.5, б), а на них «на ребро» несколько (в зависимости от размера печи) рядов огнеупорного кирпича (рис. 1.5, в). Магнезитовые кирпичи укладывают без раствора, тщательно притирая их друг к дру­гу. Швы и ряды кирпичей пересыпа­ют мелким магнезитовым порошком; для лучшего заполнения швов кладка каждого ряда простукивается деревянными молотками. Ряды кирпичей должны взаимно пере­крываться, т. е. швы соседних рядов не должны совпадать.

Через каждые пять — восемь кир­пичей (рис. 1.5, б и в) в обоих направлениях необходимо делать температурные швы шириной 3—4 мм. Набивной слой подины пред­ставляет собой массу, состоящую из магнезитового или доломитового порошка или их смеси, связанных каменноугольной смолой или жид­ким стеклом. Так как в нашей стране маг­незитовый порошок достаточно де­шев, а подины на доломите менее стойки, последний в футеровках оте­чественных печей почти не применя­ется.

Толщина набивки составляет 150 мм у небольших печей и дохо­дит до 250 — 300 мм у самых круп­ных. Перед набивкой подины кладку хоро­шо просушивают. Магнезитовый порошок просеивают и смешивают с предварительно обезвоженной каменноугольной смолой. Обычно количество смолы составляет 10—12 % по массе.

а б в
Рис. 1.5. Температурные швы в кладке ДСП: а— стенка; б и в— подина

 

Смесь магнезита со смолой, подогретую до 80—85°С, насыпают слоем до 25 мм на очищенную и промазанную смолой поверхность кладки, подогретую до 60—70°С. Массу трамбуют пневматически­ми трамбовками, бойки которых время от времени подогревают. Затем наносят сле­дующие слои такой же толщины, пока не будут достигнуты нужная толщина и кон­фигурация набивной части подины и отко­сов.

Так как набивка подины на смоле яв­ляется длительной операцией, занимающей 10—12 смен, и связана с необходимостью варки смолы, в основных печах все шире применяют набивку подин на жидком стек­ле. В этом случае магнезитовый порошок смешивают с 6 % жидкого стекла, нагретого до 50—60°С, в количестве, необходимом для того, чтобы смесь образовывала при сжатии рукой прочный комок. Смесь насы­пают на подогретую и смазанную жидким стеклом кладку слоями 25 — 30 мм и уплот­няют вручную легкими трамбовками. Вре­мя, необходимое на набивку подины на жидком стекле, в 3 — 4 раза меньше, чем при набивке на смоле. Кроме того, такая подина не науглероживает металл первых плавок.

Подина, набитая на смоле и жидком стекле, выдерживает до 1500 плавок, а иногда и больше. Большой срок службы-подины обеспечивают тем, что после каж­дой плавки ее и откосы «заправляют» — забрасывают в образовавшиеся ямы и вы­боины магнезитовый порошок или размо­лотые отходы магнезитового кирпича с не­большими добавками огнеупорной глины и металлической стружки или окалины. По­падая на раскаленную поверхность подины, эта масса приваривается к ней, и первона­чальная конфигурация подины восстанавли­вается. В малых печах подину заправляют вручную, в крупных — с помощью специаль­ной установки.

После набивки подину прогревают и сушат сначала с помощью костров из дров и кокса, а затем дугами, зажженными меж­ду электродами печи и положенными на ее подину кусками электродного боя. Сушка длится 6—12 ч.

Стены основной печи обычно выкладывают из магнезитового кир­пича всухую с пересыпкой швов магнезитовым порошком. Так как ванна печи имеет круглую форму, то, кроме нормальных кирпичей, применяют фасонные. Они более стойки по сравнению с тесаными, поэтому теску кирпичей желательно свести к минимуму. Через каждые 1200—1500 мм в стенах оставляют вертикальные температурные швы шириной 10—15 мм радиального направления, заполненные толем (рис. 1.5, а).

Стены, имеющие небольшой ук­лон от вертикали, долговечнее. В малых печах такую форму придают стенам при цилиндрическом кожухе за счет их утончения вверху. В бо­лее крупных печах кожух выполня­ют цилиндроконическим, расширяю­щимся кверху, или ступенчатым с доведением угла наклона нижней части стен до 25°.

Теплоизоляционный слой стен состоит из листа асбеста толщиной 10—15 мм, слоя диатомитового по­рошка толщиной 30—40 мм и слоя шамотного кирпича 65 мм. Слой порошка является не только тепло­изолирующим, но и амортизирую­щим, воспринимающим давление стен при их расширении. Теплоизо­ляция стен в настоящее время не применяется.

В последнее время нашли приме­нение также так называемые ар­мированные магнезитовые кирпичи, как бы упакованные с четырех сто­рон в тонкие стальные кассеты. Об­разующиеся при окислении кассет окислы железа заполняют швы и, компенсируя усадку кирпичей, свя­зывают их. Иногда вместо кирпичей в горизонтальных швах в каждом ряду укладывают жестяные прок­ладки.

Стойкость стены основных пе­чей несравненно ниже, чем подины. Стены из магнезитовых кирпичей работают 80—100 плавок в крупных печах и до 150—200 плавок в мел­ких. Стены из армированных кирпичей работают 150—250 плавок. Большие цифры относятся к малым печам и менее теплонапряженным процессам плавки.

Рабочие окна печи обрамляют столбиками и перекрывают аркой из одного или двух рядов кирпича «в перевязку» (рис. 1.6).

Отноше­ние стрелы арки к ее ширине h/bре­комендуется брать для магнезито­вых кирпичей равным 1/7—1/8. Срок службы арок должен соответ­ствовать сроку службы стен. Для его увеличения иногда прибегают к охлаждению арки, помещая надней водоохлаждаемые змеевики, за­мурованные в кладку. Иногда внут­реннюю часть арки заменяют пере­крывающей пролет рабочего окна стальной водоохлаждаемой короб­кой.

 

 

Своды основных печей не вы­кладывают из магнезитовых кирпи­чей. На малых печах их делают из специального электродинаса. Объяс­няется это тем, что динас имеет большую прочность при высоких температурах, кроме того, он при нагреве расширятся, в то время как магнезитовый кирпич при нагреве сжимается, и выложенный из него свод может провалиться. Однако стойкость динасовых сводов в основных печах нельзя признать достаточной.
  Рис. 1.6. Виды кладки арок над рабочими окнами электропечей  

Взамен динаса в отечественной практике преимущественно начинает применяться термостойкий хромомагнезит, запасы сырья для которо­го в России весьма велики. Своды из такого кирпича служат в 1,5—2 раза дольше динасовых и в нас­тоящее время широко применяются на печах отечественных металлур­гических заводов. Недостатками хромомагнезита являются его высо­кая теплопроводность и большая плотность по сравнению с динасовым, что приводит к утяжелению сводов.

Своды дуговых печей выклады­вают вне печи на специальном дере­вянном, обитом листовой сталью, или на отлитом из чугуна шаблоне, имеющем форму внутренних очер­таний свода. На шаблоне устанав­ливают в местах, где должны нахо­диться отверстия для электродов, три цилиндрические болванки для соблюдения правильности расположения сводовых отверстий. Так же фиксируют и отверстия для газоот­вода и кислородной фурмы, если они располагаются на своде.

  На шаблон кладут сводовое кольцо (рис. 1.6) и приступают к укладке кирпичей. Своды выкладываются из фасонных кирпичей и нормаль­ных, часть которых приходится подтесывать. Одна из схем наборки свода показана на рис. 1.7.  
Рис. 1.6. Шаблон для кладки свода дуго­вой печи:   1 — сводовое кольцо; 2 — опалубка; 3 — болванки для электродных отверстий  

Своды из фасонных кирпичей служат доль­ше, так как подтеска кирпичей ос­лабляет их; кроме того, сборка сво­дов из фасонных кирпичей требует значительно меньше времени. При применении фасонов можно сред­нюю, наиболее быстро разрушае­мую часть свода делать более тол­стой и тем самым увеличить срок ее службы.

  Рис. 1.7. Выкладка свода дуговой печи из нормального кирпича и фасонов (с обозначением марок фасонного кирпича)

 

В особо тяжелых условиях оказалась, футеровка крупных ДСП при переводе их на сверхвысокую мощность. Несмотря на перевод таких печей на работу по оконча­нии расплавления на более низкое напря­жение и, следовательно, на короткие дуги, разгар футеровки в «горячих точках» про­тив электродов стал недопустимым, вызы­вая чересчур частые ремонты и увеличение расхода огнеупоров. Борьба с разгаром футеровки велась по двум направлениям. Одно из них — поиск новых, более стойких огнеупорных материалов. В нашей стране широко применяется термостойкий хромомагнезитовый кирпич не только для сво­дов, но и для выкладки стен печей. За рубежом распространено приме­нение плавленого магнезита в виде зерен для набивки подин и блоков и пиленых из плавленого магнезита кирпичей, смолодоломитовых и смоломагнезитовых огнеупор­ных изделий, а также высокоглиноземистых кирпичей на базе бокситов.

Другим направлением явилось сниже­ние толщины футеровки. Вообще теплоизо­ляция дуговых печей значительно более тонкая по сравнению с печами сопротивле­ния. Поэтому температура на кожухах ду­говых печей достигает 150 — 180°С, а на наружной поверхности свода 300°С; при износе футеровки (перед ремонтом) темпе­ратуры еще выше. Объясняется это тем, что огнеупорные материалы работают в дуго­вых печах на пределе своих возможностей, обращенные внутрь печного пространства слои кирпичей не имеют достаточной проч­ности, чтобы выдерживать приходящиеся на них усилия, и последние воспринимают­ся поэтому наружными, более холодными частями кирпича. Теплопроводность огне­упорных материалов велика, и если снаб­дить печь хорошей теплоизоляцией, то пе­репад температур в огнеупорном слое уменьшится и температура наружных слоев огнеупорных кирпичей повысится до вели­чины, близкой к температуре внутренних слоев. Таким образом, с точки зрения по­вышения стойкости футеровки желательно увеличение ее охлаждения, но последнее приносит рост тепловых потерь. Однако у крупных современных печей тепловые по­тери корпуса печи вообще малы, состав­ляя 5—7 % общей затраты тепла. Поэтому именно у этих печей целесообразным ока­залось снижение толщины как футеровки стен, так и свода иподины. В настоящее время предусмат­ривается снижение толщины стен мощных печей с 500—600 до 300—340 мм и подины с 900—1000 до 600 мм.

В Японии были проведены интересные опыты по водяному охлаждению наиболее горячих точек футеровки стен печей. Наи­лучшие результаты были получены при применении несколько выше уровня жидко­го металла сплошного пояса, состоящего из медных, охлаждаемых водой кессонов. Ока­залось, что при работе печи весьма скоро на внутреннюю поверхность кессона на­брызгивается слой шлака, образующий малотеплопроводящее покрытие, защищающее материал кессона от коррозии и снижающее тепловые потери, составляющие около 150 кВт∙ч/м2 или 10 кВт∙ч/т, в то время как стоимость более частого ремонта футе­ровки превышает стоимость этого дополни­тельного расхода электроэнергии. Срок службы водоохлаждаемых кессонов определяется в 3000 ч.

В дуговых печах, работающих «кислым процессом», огнеупором служит динас. Подину печи изготав­ливают так же, как и у основных пе­чей, но вместо магнезитовых кирпи­чей кладут динасовые, а набивку делают из кварцевого песка на жидком стекле. Свод, стены, арки и столбики кислых печей выклады­вают из нормальных или фасонных динасовых кирпичей. Так как динасовый кирпич при нагреве расширя­ется, совершенно необходимо остав­лять в кладке температурные швы через каждые несколько кирпичей и закладывать в швы куски фанеры или толя, которые при разогреве выгорают, тем самым позволяя рас­ширяться кирпичам. Такие про­кладки ставят и в своде, и в кладке стен и подины.

В кислой печи кладка работает в значительно более легких усло­виях, чем в основной печи, так как здесь период пребывания в печи жидкого металла, когда темпера­турные условия особенно тяжелы, сравнительно невелик. Поэтому в ней стойкость футеровки значитель­но выше: подина служит более 1500, стены — до 200, а своды иног­да до 300—400 плавок.







Дата добавления: 2015-10-19; просмотров: 5032. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2019 год . (0.003 сек.) русская версия | украинская версия