yandex.metrica
Мартеновское производство

Условия службы конструктивных элементов мартеновской печи

Огнеупорные материалы, применяемые в мартеновских печах, работают в тяжелых условиях и при различных по характеру температурных, механических и физико-химических воздействиях на отдельные конструктивные элементы печи.

В самых тяжелых условиях работают огнеупорные материалы верхнего строения печи.

Подина подвергается воздействию: высокой температуры, достигающей 1600°; смены температур, происходящей в результате чередования нагрева при работе печи и охлаждения кладки во время загрузки печи и после выпуска плавки; ударов шихты о кладку при завалке печи; нагрузки от веса металла и шлака; химического воздействия жидкого шлака.
Огнеупоры, применяемые для устройства подины, должны отвечать требованиям, предусматривающим большую механическую прочность, высокие износоустойчивость и огнеупорность, высокую температуру начала размягчения под нагрузкой, стойкость против химического воздействия расплавленных металла и шлака, высокую термостойкость и плотность, правильную геометрическую форму, которая должна обеспечить возможность производства кладки с тонкими швами.

Наиболее полно отвечает этим требованиям в основных мартеновских печах магнезитовый, а кислых печах динасовый кирпич. Несмотря на высокие качества указанных огнеупоров, подину необходимо защищать наваркой из материалов, химическая природа которых должна соответствовать химической природе кирпича.

Стены рабочего пространства работают в условиях: высокой температуры, доходящей до 1700°, а иногда и выше; изменений температуры, происходящих после выпуска металла при завалке печи; ударов от загружаемой шихты; истирающего действия мелких частиц, уносимых газами с большой скоростью; химического воздействия расплавленного шлака.
Требования к огнеупорам, применяемым для кладки стен рабочего пространства, схожи с требованиями, которые предъявляются к огнеупорам для кладки подины. Эти огнеупоры должны обладать: высокой огнеупорностью и высокой температурой начала размягчения под нагрузкой; высокой стойкостью против химического воздействия шлака; большой плотностью, малой пористостью, отсутствием трещин, ровной и плоской поверхностью граней, что обеспечивает возможность выполнения кладки с тонкими швами; большой теплоемкостью для целей лучшей аккумуляции тепла стенами, что уменьшает диапазон изменений температуры кладки во время плавки и после выпуска стали; высокой термостойкостью.

Перечисленным выше требованиям удовлетворяют магнезитовый кирпич для основных печей и динасовый кирпич для кислых печей.

Свод рабочего пространства подвергается: воздействию высокой температуры, достигающей 1700° и выше, температурным колебаниям; неравномерному нагреванию сводового кирпича по его длине; химическому воздействию пыли шихты и брызг шлака; истирающему действию частиц пыли, двигающихся с большой скоростью; термическим ударам факела пламени при изменении его направления при завалке печи.

Соответственно перечисленным условиям службы главного свода рабочего пространства к огнеупорному кирпичу, из которого набирается свод, предъявляются следующие требования: высокая огнеупорность и высокая температура начала размягчения под нагрузкой, высокая термостойкость, низкая газопроницаемость, высокая механическая прочность, высокая износоустойчивость, правильная геометрическая форма кирпича, высокая химическая стойкость.

Наилучшим материалом, отвечающим этим требованиям, является термостойкий магнезитохромитовый кирпич. Сопоставление службы магнезитохромитового кирпича с применявшимся до этого времени в главных сводах динасовым кирпичом говорит о том, что магнезитохромитовый кирпич является высокоэффективным материалом.

Установлено, что межремонтный срок службы печей с магнезитохромитовым сводом удлиняется в 2— 2,5 раза по сравнению с печами с динасовым сводом. Износ магнезнтохромитового свода за одну плавку составляет 0,35— 0,41 мм, в то время как износ динасового свода равен 0,83 — 1,09 мм. Применение магнезитохромитового свода позволило повысить температуру в рабочем пространстве на 100—150°, благодаря чему возросла производительность печей, особенно при выплавке легированных сталей; повысился съем стали с 1 мпода печей; увеличился вес садки; сократилось время, затрачиваемое на горячие и холодные ремонты печей; уменьшился расход огнеупоров.

Эффективность магнезитохромитового кирпича настолько велика, что причинами остановок печей на ремонт на ряде заводов являются теперь не прогары главного свода, а износ разделительных стен, ошлакованне или засорение насадки, необходимость очистки шлаковиков и пр.

Головки печей работают в условиях, сходных с условиями работы других элементов рабочего пространства. Главной причиной их износа являются прогары, возникающие в результате высокой температуры отходящих продуктов горения.

В современных печах кладка отдельных элементов головок производится из разных огнеупоров: свод выкладывают из магнезитохромитового кирпича, стены верхней части вертикальных каналов — из высокоогнеупорного хромомагнезитового кирпича, а лещадь — из магнезитового кирпича.

Вертикальные каналы работают в условиях: высокой температуры, доходящей до 1600°; изменения температур, вызываемого переключением регенераторов с обогрева их горячими газами на подачу холодного воздуха; химического воздействия брызг шлака.

В соответствии с этими условиями огнеупоры, из которых выкладываются вертикальные каналы, должны иметь: высокую механическую прочность и сопротивляемость износу, высокую огнеупорность и высокую температуру начала размягчения под нагрузкой, правильную геометрическую форму и, кроме того, должны быть термостойкими.

Опыт эксплуатации показал, что этим требованиям отвечает хромомагнезитовый кирпич.

Камеры шлаковиков и регенераторов работают в условиях высокой температуры, достигающей под сводами 1300—1450°; изменения температур в связи с переключением регенераторов с горячих отходящих газов на холодный воздух и газ; химического воздействия частиц шлака и плавильной пыли.

Поэтому нижние Уз высоты стен регенераторов, не находящиеся под действием высоких температур, но подвергающиеся резким сменам температур, кладутся из шамотного кирпича. Верхняя часть стен регенераторов и своды выкладываются из динасового кирпича. Первый окат свода шлаковиков в современных печах выполняется из магнезитохромитового кирпича, а стены шлаковиков облицовываются хромомагнезитовым кирпичом.

Насадки регенераторов мартеновских печей, особенно в верхней части, работают в весьма тяжелых условиях. Поэтому к насадочному кирпичу предъявляют повышенные требования. Он должен быть достаточно огнеупорным, стойким против химического воздействия частиц пыли и шлака, термостойким, тепло¬емким, иметь большую плотность и малую пористость, достаточную механическую прочность и низкий коэффициент расширения.

В связи с изменением комбинации указанных требований по высоте насадки она делается в нижней части, где нет высокой температуры, но имеют место резкие температурные колебания при переключении регенераторов с отходящих газов на холодные воздух и топливный газ, из шамотного кирпича. Для верхней ча¬сти, на которую воздействует высокая температура и где отсутствуют резкие температурные колебания, применяется динасовый кирпич. В последнее время несколько верхних рядов насадки выполняют из форстеритового или высокоглиноземистого кирпича.

Борова мартеновских печей работают в сравнительно легких условиях. Наружный слой стен и сводов является несущей конструкцией, он обеспечивает боровам строительную прочность и выполняется из обыкновенного глиняного кирпича на строи¬тельном сложном растворе. Внутренний слой футеровки делается из шамотного кирпича, который вполне соответствует рабочим условиям борова — воздействию температур порядка 600—900°, истирающему действию уносимых твердых частиц и резким температурным колебаниям.