yandex.metrica
Конвертерное производство

Торкретирование футеровки конвертера

Торкретирование — метод горячего ремонта футеровки конвертера, заключающийся в нанесении при помощи специальных торкрет-машин огнеупорной массы на внутренние, изношенные участки футеровки. Известны и находят применение мокрое, полусухое и факельное торкретирование. При первых двух способах увлажненную огнеупорную массу наносят на футеровку конвертера при помощи  сопла-распылителя торкрет-машины струей сжатого воздуха. Увлажненная масса прилипает к футеровке, а в последующем приваривается к ней. При полусухом торкретировании смешение огнеупорной массы с водой происходит в сопле; при мокром (пульповом) торкретировании огнеупорную массу предварительно  смешивают с водой и подают в сопло сжатым воздухом в виде пульпы. В качестве огнеупорной массы при полусухом и мокром торкретировании применяют периклазовые, доломитовые, хромитовые порошки и их различные смеси с добавкой связующих — жидкого стекла, силикатной глыбы, фосфатов, солей магния, шлаков, смол и др. Количество связующих в массе составляет 1 —15%.

Полусухой способ торкретирования чаще применяют при ремонте локальных разгаров футеровки, мокрый — при планово-предупредительных ремонтах. Достоинствами мокрого и полусухого торкретирования являются их простота и относительно невысокая стоимость. Однако из-за наличия влаги структура нанесенного слоя получается сравнительно рыхлой, в связи с чем стойкость торкрет-покрытия невысока. Кроме того, длительность операции торкретирования значительно больше, чем при факельном торкретировании, происходит охлаждение футеровки и зачастую требуется последующий подогрев нанесенного слоя. Эти способы наиболее приемлемы для цехов, имеющих резервы мощности (работающие с простоями конвертеров). При напряженном жеритме работы конвертеров такое торкретирование приведет к снижению производительности цеха, увеличению расходов по переделу и капитальных затрат.

По этим же причинам на отечественных заводах применяют почти исключительно факельное торкретирование; полусухое и мокрое используют на зарубежных заводах.

Факельное торкретирование заключается в том, что при помощи водоохлаждаемой фурмы в полость конвертера вводят кислород и торкрет-массу, содержащую топливо (коксовую пыль). Масса и кислород смешиваются на выходе из сопла фурмы; сгорание кокса в кислороде обеспечивает формирование факела с температурой 1800—2000 °С. При этой температуре огнеупорный порошок оплавляется (переходит в пластическое состояние) и наносимый факелом на поверхность футеровки прочно сваривается с ней. При этом не требуется обжиг нанесенного покрытия. Торкрет-массы состоят из топливной (20—30% коксовой и реже угольной пыли) и огнеупорной составляющих (периклазовые и доломитовые порошки); стоимость таких масс высока.  Начинают внедряться значительно более дешевые массы на основе извести, в которые вводят  до 10% легкоплавких спекающих добавок(сталеплавильные и доменные шлаки и др.).

Факельное торкретирование используют как для локального ремонта участков повышенного износа, так и всей поверхности футеровки. Находят применение вертикальный (рисунок 1) и горизонтальные (рисунок 2) способы торкретирования. Комплекс оборудования для факельного торкретирования включает (рисунок 2 и 3) размещаемые у цеха приемные камерные питатели (или бункера с пневмовинтовым или пневмокамерным насосом), в которые торкрет-массу доставляют автоцементовозами; рабочий камерный питатель (бункер с пневмонасосом) у конвертера; торкрет-установку; систему пневмотрубойроводов. Горизонтальное торкретирование осуществляют при помощи перемещающихся по рабочей площадке конвертерного цеха рельсовых или на гусеничном ходу машин, снабженных механизмом вращения фурмы и ее перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях, что позволяет направить факел на любой участок футеровки конвертера.

Схема вертикального факельного торкретирования
Рисунок 1 – Схема вертикального факельного торкретирования Т — подвод торкрет массы, К — подвод кислорода, В — подвод и отвод воды, 1 — направляющая машины подачи кислорода, 2 — каретка перемещения фурмы, 3 — механизм вращения торкрет-фурмы, 4 — торкрет фурма, 5 — газоход
Оборудование для горизонтального факельного торкретирования
Рисунок 2 – Оборудование для горизонтального факельного торкретирования К — подвод кислорода, В — подвод и отвод воды, 1 — автоцементовоз, 2, 3 — приемные бункера (питатели), 4 — рабочий питатель,  5 — отвод отработанного воздуха, 6 — рабочая площадка, 7 — пульт управления,  8 — рукав для подачи торкрет массы, 9 — манипулятор, 10 — тележка, 11 — торкрет фурма
Схема оборудования для вертикального факельного торкретирования
Рисунок 3 – Схема оборудования для вертикального факельного торкретирования К — подвод кислорода; В — подвод и отвод воды 1 — автоцементовоз; 2 — приемный бункер; 3 — пневмовинтовой насос; 4 — отвод отработанного воздуха; 5 — пневмопровод; 6 — переключатель; 7 — расходный бункер; 8 – пневмовинтовой насос; 9 —трубопровод; 10 — гибкий металлорука в; 11 — торкрет-фурма

При вертикальном торкретировании применяют снабженные индивидуальным механизмом вращения торкрет-фурмы, взаимозаменяемые с продувочными кислородными фурмами. Перед торкретированием торкрет-фурму устанавливают в каретке машины для подачи кислорода (МПК) вместо одной из продувочных фурм. Каретка обеспечивает перемещение торкрет-фурмы в вертикальном направлении в процессе торкретирования. Для вновь сооружаемых цехов разработаны трехпозиционные МПК, позволяющие разместить две продувочные фурмы и одну вращающуюся торкрет-фурму.

Торкрет-фурма (рисунок 4)  включает ствол с головкой и коллектор, служащий для подвода кислорода, воды и торкрет-массы; коллектор остается неподвижным привращении ствола с головкой. Фурму выполняют из четырех концентрически расположенных  труб; внутренняя служит для подачи торкрет-порошка, следующая — для подачи кислорода, а две наружные — для подвода и отвода охлаждающей воды. Фурмы могут быть одно- и многосопловыми. У последних сопла в головке располагают в ряд вдоль оси фурмы, это создает плоский факел, охватывающий большой участок футеровки, что повышает производительность торкрет-машины. В последнее время применяют (рисунок 5) сопла типа «труба в трубе».

Торкрет-фурма для вертикального факельного торкретирования
Рисунок 4 – Торкрет-фурма для вертикального факельного торкретирования 1 — коллектор для под вода торкрет-массы, кислорода и воды, 2 — неподвижная опора фурмы,  3 — механизм вращения 4 — ствол торкрет-фурмы; 5— сопло, 6 — головка фурмы
Головка многосопловой торкрет-фурмы
Рисунок 5 – Головка многосопловой торкрет-фурмы 1 — труба для подачи торкрет-массы, 2 — труба для подачи кислорода, 3, 4 — трубы для подвода и отвода воды, 5 — сопло для торкрет-массы,  6 — кислородное сопло, 7 — съемная заглушка, 8 — огнеупорная масса

Торкрет-фурма (см. рис. 4), предназначенная для установки на МПК большегрузных (250—350 т) конвертеров, имеет следующие основные характеристики: подача торкрет-массы 200—700 кг/мин, расход кислорода 125—300 м3/ мин, расход сжатого воздуха 60 м3/мин, частота вращения торкрет-фурмы 0,78—1,56 мин-1.

Опыт выявил ряд существенных недостатков горизонтального способа торкретирования: выделение в цех из горловины конвертера горячих газов и пыли; неодинаковое торкретирование футеровки (верх горизонтально расположенного конвертера торкретируется хуже, чем боковые стенки; не торкретируется нижняя зона вследствие натекания шлака); торкрет-машины загромождают рабочую площадку цеха; сложность подвода к торкрет-машине гибких рукавов.

Способ вертикального торкретирования исключает эти недостатки. Он позволяет одинаково торкретировать всю  поверхность футеровки конвертера (исключая днище); отводить через систему газоочистки все выделяющиеся запыленные высокотемпературные газы; упростить подвод кислорода и охлаждающей воды к торкрет-фурме, благодаря использованию трубопроводов, предназначенных для кислородной фурмы; высвобождаются операторы-торкретировщики, поскольку торкретированиемуправляет машинист центрального поста управления.

При оценке экономичности и целесообразности торкретирования учитывают следующие  факторы:

  1. Уменьшение расхода формованных огнеупоров и дополнительный расход торкретмассы; возможная экономия зависит как от расхода, так и от стоимости этих материалов; снижение стоимости торкретирования обеспечивает применение недорогих торкрет-масс на основе извести.
  2. Дополнительные расходы, связанные с капитальными вложениями на оборудование для торкретирования и с его эксплуатацией.
  3. Снижение объема производства, вызванное простоями конвертера при торкретировании (1,5—2,0%); так, при проведении торкретирования длительностью 6 мин через пять плавок, продолжительность одной плавки возрастает на 1 мин, что снижает производительность примерно на 2%.
  4. Увеличение объема производства в связи с тем, что в результате повышения стойкости футеровки уменьшаются простои конвертера на холодных ремонтах.
  5. Снижение затрат на проведение холодных ремонтов.
  6. Улучшение условий труда, поскольку уменьшаются затраты тяжелого ручного труда на холодных ремонтах.

При одном-двух установленных в цехе и постоянно работающих конвертерах торкретирование наряду с другими преимуществами может обеспечить рост выплавки стали, если снижение простоев на холодных ремонтах больше дополнительных простоев конвертера при торкретировании. При трех установленных в цехе конвертерах, два из которых работают, а один находится в резерве, торкретирование вызывает снижение производительности на ~1,5% и может применяться для снижения расхода огнеупоров, уменьшения затрат труда на холодные ремонты и улучшения условий труда.

Основные показатели процесса торкретирования. Обычно этот процесс начинают с половины достигнутой без торкретирования стойкости футеровки. Длительность торкретирования составляет 4—20 мин; периодичность— через 2—18 плавок. Толщина наносимого торкрет-покрытия составляет от 5 до 100 мм; его наносят за одну операцию, либо за несколько последовательных операций (несколькими тонкими слоями).

Стойкость покрытия толщиной 5—10 мм составляет одну-две плавки, слоя толщиной 20—100 мм — от одной до восьми плавок; износ покрытия составляет 2—20 мм за плавку, т. е. заметно выше, чем самой футеровки. Расход торкрет-массы изменяется от 0,6 до 3,5 кг/т стали, достигаемое повышение стойкости футеровки от 20 до 100% и более. Стойкость футеровки 160-т конвертеров ЗСМК и НЛМК составляет 1000—1200 плавок. Расход огнеупоров при торкретировании на разных заводах приведен ниже:

Расход огнеупоров при торкретировании