Электрометаллургия

Футеровка дуговых сталеплавильных печей

Для создания рабочего пространства дуговых печей, включающе­го подину, стены и свод, используют огнеупорные материалы. Срок службы огнеупорной футеровки оказывает существенное влияние на производительность печи, качество выплавляемого металла и его себестоимость. Частые ремонты футеровки увеличивают простои печи, ухудшают ритмичность работы агрегата, снижают производитель­ность труда, повышают расход электроэнергии и материалов.

Во время плавки огнеупорные материалы испытывают воздейст­вие:

  • высоких температур (>1700 °С);
  • больших механических на­грузок;
  • резких температурных изменений;
  • агрессивных шлаков и др.

Чтобы противостоять воздействию этих факторов, материалы должны обладать достаточной огнеупорностью, малой теплопровод­ностью, минимальной электрической проводимостью.

Огнеупорные материалы, используемые для футеровки печи.

Все огнеупорные изделия и пластические массы по своим свойст­вам должны соответствовать определенным стандартам и техниче­ским требованиям, закрепленным в ГОСТе и ТУ. Принято огнеупорность материала определяется температурой, при которой стандартный образец начинает деформироваться под действием собственной силы тяжести.

Огнеупорные материалы в кладке электропечи испытывают зна­чительные нагрузки в условиях высоких температур и могут размяг­читься при температуре более низкой, чем та, которая характеризует их огнеупорность. Поэтому очень важно знать температуру начала размягчения под нагрузкой 2 Н/см2.

Огнеупорные изделия должны обладать достаточной сопротивля­емостью сжатию или раздавливанию, т. е. иметь требуемую механи­ческую прочность в условиях нагрева. Футеровка сталеплавильной печи претерпевает частые изменения температуры (так называемые температурные перепады): во время заправки и загрузки шихтой фу­теровка охлаждается до весьма низких температур, а в период плав­ления она испытывает быстрый разогрев. Для обеспечения достаточ­ной стойкости футеровки печи огнеупорный материал должен иметь повышенную термостойкость, т.е. хорошую сопротивляемость, дру­гими словами, работать без образования трещин и разрушений в ус­ловиях резких температурных колебаний.

Свойство огнеупорного материала при высоких температурах противостоять разрушению от воздействия шлаков и металла назы­вают химической устойчивостью или шлакоустойчивостью. В футе­ровке печи, обладающей достаточной шлакоустойчивостью, в ре­зультате химического воздействия с металлом и шлаком не образует­ся большого количества легкоплавких соединений оксидов, она хорошо противостоит разрушающему воздействию металла и шлака.

Электропроводность и теплопроводность огнеупорных материалов обычно с повышением температуры увеличиваются. Более низкие показатели теплопроводности и электропроводности футеровки пе­чи гарантируют снижение тепловых потерь и удельного расхода элек­троэнергии.Продолжительность службы футеровки зависит также от величины изменения объема огнеупорных материалов в результате нагрева и охлаждения, отражающего дополнительную усадку или расширение (рост) огнеупора. Поэтому при изготовлении футеровки необходимо учитывать данное свойство материала изменять свой объем с повышением или понижением температуры и в процессе эксплуатации в целом. Расширение футеровки может привести к раз­давливанию элементов кладки, ее вспучиванию и разрушению кожу­ха печи, а усадка — к потере строительной прочности футеровки.

По химическому составу огнеупорные материалы подразделяютс на основные, нейтральные и кислые. Для футеровки электрических сталеплавильных печей наибольшее применение нашли магне­зит, шамот, магнезитохромит, периклазошпинелид, доломит, ди­нас. В качестве теплоизолирующих материалов применяют ас­бест, диатомит, легковесный кирпич. Вяжущими материалами служат каменноугольные смолы, пек и жидкое стекло. Техниче­ские характеристики, химический состав, свойства и размеры ог­неупорных изделий, а также огнеупорных масс, порошков и бето­нов приведены в соответствующих ГОСТах и ТУ и здесь не рас­сматриваются.