Литейное производство

Футеровка вагранок

Кислая футеровка

Футеровка различных частей вагранки работает в неодинаковых условиях. Так, горн вагранки испытывает воздействие жидкого металла и шлака, плавильный пояс работает в наиболее тяжелых условиях высоких температур, химического воздействия расплавленного металла и шлака, шахта вагранки ниже завалочного окна испытывает ударные и истирающие нагрузки от шихтовых материалов и т.д. Однако, несмотря на такое разнообразие условий, футеровка всей вагранки обычно выполняется из шамотного или полукислого кирпича общего назначения (ГОСТ 390-96) либо, в лучшем случае, из ваграночных огнеупоров (ГОСТ 3272-2002).

Различие в тепловых, механических, химических условиях работы отдельных частей вагранки должно учитываться при выборе огнеупоров для футеровки. Кроме того, следует принимать во внимание экономические соображения.

Можно рекомендовать следующие огнеупорные материалы для футеровки отдельных частей вагранки: горна вагранки — шамотный кирпич класса А или Б; плавильного пояса — шамотный кирпич класса А или набивная футеровка; шахты выше пояса плавления до защитных сегментов — шамотный или полуокислый кирпич класса Б; шахты на расстоянии 1 м ниже завалочного окна — чугунные защитные сегменты или кольца; трубы вагранки — шамотный или полукислый кирпич класса В.

Общим правилом при выполнении футеровки является кладка с наименьшим количеством швов минимальной толщины. Поэтому следует использовать ребровой клин ВГ-1 и ВГ-2 и для крупных вагранок — кирпич ВГ-4 и ВГ-5. Кладка ведется на мертеле (раствор из 25-30 % огнеупорной глины и 70-75 % молотого шамота или кварцевого песка).

Рекомендуемая схема футеровки вагранок показана на рис. 2.21. Труба вагранки футеруется в один ряд «на ребро».

Футеровка вагранок

Более высокой стойкостью в зоне плавильного пояса обладает набивная футеровка. Набивка футеровки осуществляется при помощи специального шаблона. Металлический шаблон делают разборным из двух половин. Наружный диаметр его должен соответствовать внутреннему диаметру плавильного пояса. По всей поверхности набивной футеровки накалываются вентиляционные отверстия диаметром 2-3 мм. Набивную футеровку следует сушить более тщательно и медленнее, чем футеровку из кирпича.

Основная футеровка

Целесообразно вагранки футеровать основными огнеупорами при выплавке малосернистых и других высококачественных чугунов. Так как реакции обессеривания успешно проходят при высокой температуре в плавильной зоне и жидкоподвижных шлаках, то часто основную футеровку сочетают с подогревом дутья. В вагранках с основной футеровкой может быть удалено 95-97 % серы.

С целью экономии более дорогих основных огнеупоров следует футеровать ими не всю шахту вагранки, а только часть ее в области горна, фурм и плавильного пояса.

Материалы для основной футеровки — магнезитовые и хромомагнезитовые кирпичи. Может быть также применена набивная футеровка из магнезитового порошка с добавкой огнеупорной глины (до 20 %) и хлористого магния (до 2 %) или обожженного доломита. Вместо магнезитового порошка употребляют молотый бой магнезитового кирпича. В качестве связующего при кладке основной футеровки используют жидкое стекло (1 % стекла и 6 % воды) или горячую смолу.

Вязкость основных шлаков значительно выше, чем нейтральных или кислых. Это обстоятельство затрудняет работу вагранки. Для увеличения жидкотекучести шлаков необходимо повышать температуру в плавильной зоне и заменять часть известняка плавиковым шпатом.

За рубежом для футеровки горна применяют нейтральные углеродистые огнеупоры. Такие огнеупоры, изготовленные из аморфного углерода, химически нейтральны, обладают низким коэффициентом теплового расширения, очень прочны при высоких температурах, имеют повышенную термостойкость и сохраняют постоянный объем под нагрузкой. Продолжительность работы углеродистых огнеупоров составляет 18 месяцев.

Верхняя часть шахты вагранки (ниже загрузочного окна) обычно футеруется чугунными защитными сегментами. На некоторых заводах вместо сегментов устанавливают литые чугунные кольца или полукольца, стойкость которых выше. Иногда в верхней части шахты вагранки устанавливают сварную водоохлаждаемую рубашку, заменяющую литые чугунные сегменты и кольца.

Футеровка копильников

К футеровке копильников предъявляют требования малой теплопроводности, высокой огнеупорности и химической стойкости. В соответствии с этим футеровку делают из двух или более слоев различных по своим свойствам огнеупорных материалов. Первый слой, лежащий у кожуха копильника, выполняют из теплоизоляционных материалов: диатомового кирпича, легковесного шамота, засыпки из порошков указанных материалов и листового асбеста. Внутренний огнеупорный слой, соприкасающийся с расплавленным металлом, шлаком и раскаленными газами, необходимо выполнять из шамотного кирпича класса А или Б (ГОСТ 8691-73) или ваграночного кирпича (ГОСТ 3272-2002).

В более тяжелых условиях работает переходная летка. Поэтому нижнюю часть ее целесообразно футеровать высокоогнеупорными хромомагнезитовыми (ГОСТ 5381-93) или магнезитовыми (ГОСТ 4689-94) кирпичами. Поверх этих кирпичей набивают тонкий слой горелой формовочной смеси с добавкой свежего песка. Эта масса должна содержать 12-14 % глины и не более 10 % воды. Таким же составом набивают и лещадь копильника.