Футеровка стен.

Дата добавления: 2014-11-24 | Просмотров: 1699

Стойкость стен определяет величину расходов на текущие ремонты футеровки, влияет на удельный расход огнеупоров, электроэнергию и производительность печи. Футеровка стен может существенно отразиться на составе, физико-химических свойствах и реакционной способности шлака и, следовательно, на качестве металла.

Футеровка стен работает в тяжелых условиях. Температура рабочей поверхности стен может подниматься до 1300…1850 и больше. Колебания температуры в отдельные периоды плавки составляют 500…700 .

На уровне шлака происходит интенсивная химическая эрозия основания стен. Выше основания стен флюсующим агентом является плавильная пыль, содержащая преимущественно оксиды Fe и др. (Мn, Si, Сr). Поглощение этих оксидов, образования железосиликатных соединений и перегрев выше 1650 вызывают оплавление рабочей поверхности футеровки.

Проникновение оксидов в кирпичную кладку на глубину, где температура более 1370 (температура плавления FеО), предопределяет ее зональный состав. Перемежение окислительных и восстановительных условий плавки обусловливает изменение типов оксидов железа, насыщающих футеровку. Объемные и термические напряжения, возникающие в это время, приводят к разрыхлению и скалываниюповерхностных слоев кирпичной кладки. Износ скалыванием носит циклический характер.

Как известно, при работе огнеупоров имеют место три наиболее интенсивных фактора разрушения: химическая эрозия, оплавление и скалывание.

В шлаковом поясе разрушение футеровки стен происходит благодаря химической эрозии и оплавлению. При определенных условиях решающее значение может иметь скалывание (для верхней части стен), а для нижней – оплавление.

Внутренняя часть стен подвергается неравномерному влияниюдуг и поэтому напротив электродовони особенно интенсивно изнашиваются.

Поскольку максимальные значения температур имеет шлаковый пояс кладки против электродов "дикой" и "горячей" фаз, состояние именно этих участков и определяет стойкость стен ДСП.

Стойкость стен резко снижается по мере увеличения емкости печи. Это обусловлено большей мощностью трансформатора и тепловой напряженностью кладки, что усиливается растущей неравномерностью распределения мощности по фазам, повышением температуры металла в связи с применением внепечных способов рафинирования, стремлением снизить продолжительность плавки.

Поэтому повышение стойкости стен является одной из важнейших проблем, без решения которой невозможна успешная эксплуатация ДСП.

В нынешнее время для футеровки стен основных ДСП обычной мощности практически на всех отечественных заводах используется периклазо-шпинельный и магнезитохромитовый плотный кирпич для свода (ПШСП, МХСП), обычный обожженный (МУСО, МХСО) или необожженный в железных кассетах (БМХС) и хромомагнезитовый (ХМ) кирпич. Размеры прямого МХ и ПШ кирпича: ; ; ; ХМ кирпича: .

Для обеспечения тепловой работы и увеличения стойкости футеровки в большинстве случаев стены не имеют тепловой изоляции. Выполнены они из одного или двух слоев: внешнего (арматурного) – постоянного и внутреннего – рабочего.

Если кладка стен ведется с арматурным слоем, он выполняется из ХМ или ПШ нормального кирпича толщиной:

Но если нужно делать арматурный слой, то это делается только на высоте увеличенной нижней части кладки горячего пояса стен.

Рабочий слой футеровки стен (или вся она) выполняют из ПШ или МХ кирпича, реже из БМХ в железных кассетах. Меньший износ имеет верх стен, поэтому он выкладывается из кирпичей меньшего размера одним-двумя уступами.

Кладка ведется на высокоогнеупорном цементном растворе (ВЭТО "Запорожский"), представляющем собой смесь тонкомолотого МХ порошка и чугунной стружки, затворенной водным раствором сернокислого магния.

Реже кирпич выкладывается с прокладками из листового железа толщиной 0,7…1,0 мм.

Таблица 5.2 – Рекомендуемая толщина стен для разных ДСП

Для 300 и 400т ДСП толщина футеровки стен на уровне откосов принимается равной 550 и 650 мм, соответственно.

Нужно учитывать, что выбор толщины стен ДСП осуществляется с учетом типоразмеров огнеупорных кирпичей, которые применяются на практике, и выбранной толщины набивного слоя.

Сделав выбор материала и толщины огнеупорной кладки стен, можно определить внутренний диаметр кожуха на уровне откосов ( ) и его цилиндрической части ( ).

	5.16
	5.17

где – толщина футеровки стен конической части кожуха на уровне откосов;

– толщина футеровки цилиндрической части кожуха(подбор и осуществляют таким образом, чтобы ).

Кожух, или его части свариваются из котельной стали толщиной 10…50 мм. В среднем, можно принимать толщину кожуха К равной 1/200 его диаметра

5.18

Днище ДСП, оснащенное приборами электромагнитного перемешивания металла, выполняют из немагнитной стали.

Что касается проблемы устойчивости и равностойкости стен больших ДСП, на производстве применяют в шлаковом поясе и зонах перегрева огнеупоры повышенного качества (плавлено-литые магнезиальные и магнезитохромитовые), устанавливают в этих зонах холодильники, усилена торкретируют эти локальные участки, выравнивают мощность по фазам, совершенствуют технологический и электрический режимы плавки и др.

В этом случае толщина основы футеровки стен больших ДСП западной Европы составляет 400…450 мм, а на заводах США и Японии она и того меньше – для ДСП до 360 т не превышает 350 мм. Применение тонких стен улучшает условия их работы: снижается расстояние до дуг, снижается тепловое сопротивление футеровки, потери за счет сколов т. д. При этом зона критической температуры (1370 ) приближается к рабочей поверхности кирпича. Этим обусловлено снижение весовой скорости износа футеровки.

Для отечественных крупных ДСП рекомендуется в районе шлакового пояса перед"дикой" фазой футеровать основания стен плавленым МХ кирпичом. Выше, в районе дуг, на 1/3 высоты – плавлено-зернистым МХ изделием. Другие участки стен,ориентировочно на 2/3 высоты, МХ изделиями с прямой связью, а после этого МХСО или БМХС в железных кассетах. В роли связующего компонента рекомендуется использовать магнезиальножелезистый мертель Запорожского огнеупорного завода (ВЦЗ).

Свод.

Свод ДСП работает в еще худших условиях, чем стены. Он испытывает большие температурные "толчки" и напряжения, более интенсивное химическое воздействие печной пыли и газов, имеет значительно меньшую строительную прочность и в силу этих причин является наименее долговечной частью футеровки.

Износ основного свода происходит в основном в результате скалывания кирпича.

В наиболее тяжелых условиях работает центральная, ослабленная электродными отверстиями, часть свода. Среднеплавильная скорость ее износа в два, а то и в три раза выше, чем в периферийных участках. Повышенный износ наблюдается также в передней (колебания температуры) и задней (повышенная температура) частях свода.

С увеличением емкости печей с 5…10 до 20…30 т стойкость свода снижается с 200…150 плавок до 100, что связано с ростом тепловой нагруз­ки, механического напряжения, колебаний температуры, химического воздействия, снижением строительной прочности благодаря увеличению пролета, усложнением сортамента, технологии и ростом продолжительности плавки. Стойкость сводов печей емкостью 20….30 т находится практически на одном уровне (100 плавок без ремонта и до 140…150 – с промежуточ­ным ремонтом центральной части).

Ухудшение условий службы сводов можно компенсировать:

1) увеличением их толщины;

2) повышением качества огнеупоров;

3) более качественного набора;

4) упрощением сортамента, технологии;

5) сокращением продолжительности плавки (в том числе и за счет более широкого применения внепечной обработки).

Футеровка основных сводов печей на отечественных заводах наиболее часто выполняется из прямых и небольшого количества клиновых кирпичей марки МХСП, реже – ПШСП, и в отдельных случаях – из динасового кирпича.

Набирают своды на специальном шаблоне, имеющем выпуклость, соответствующуюкривизне (стреле подъема) свода и "знаки",соответствующие отверстиям для электродов, кислородной фурмы и патрубкугазоотсоса.

Между кладкой свода и сводчатым кольцом выполняют тепловую изоляцию из асбеста на шамотном растворе. Кладку ведут с использованием в качестве затвора разнообразных мертелей (например, ВЦЗ, раствора из тонкомолотого магнезитового порошка с глиной в соотношении 8:2 на жидком стекле), реже – с прокладками из листового железа.

Существуют различные схемы кладки свода (рис.5.3). Для малого тоннажа ДСП – кольцами из прямого и клинового кирпича, иногда для этого применяют фасонный кирпич (трехсторонний клиновой или пятигранный). Для печей средней емкости – круговую и секторно-арочную схемы кладки.

Чтобы облегчить промежуточный ремонт и исключить опасность обрушения кладки свода при выходе из строя его центральной части (которая разрушается в первую очередь) применяется сегментно-арочная схема. Для большегрузных ДСП – схема кладки с центральной аркой и разнообразные секторно-арочные схемы.

При наборе свода на каждые 2…3 м длины ряда вкладывается один клиновой "замковый" кирпич, который выступает на 1/3 своей длины. Эти кирпичи после окончания кладки забивают.

Таблица 5.3 – Толщина футеровки свода

Ёмкость, т		25…50
, мм	230…300		380…460

а – секторно-арочная; б – сегментно-арочная; в – секторная

Рисунок 5.3 – Схемы набора сводов дуговых печей

В современных ДСП свод опирается на кожух печи. Поэтому можно считать, что его диаметр примерно равен диаметру верха кожуха, то есть:

5.19

Стрела выпуклости свода (h_стр) зависит от материала и пролета своды. Из соображений строительной прочности рекомендуется, м:

– для магнезитохромитового (хромомагнезитового) свода

5.20

– для динасового свода

5.21

Высота центральной части свода над уровнем откосов составляет

5.22

В направлении повышения устойчивости своды идут по пути:

1) применение крупноразмерного кирпича;

2) увеличение толщины его центральной части;

3) комбинированные кладки (с применением в местах наибольшего износа МХ огнеупоров с прямой связью);

4) использование специальных фасонных изделий, которые не требуют тески кирпича, что снижает неравномерность нагрузки;

5) для больших печей эффективная распорно-подвесная конструкция свода (по примеру мартеновских печей).

Однако наиболее радикальным путем повышения устойчивости является применение комбинированных мер, то есть тех, в которых кирпичная кладка сочетается с водоохлаждающими элементами.

5.2.2 Кислая футеровка дуговых печей

Теплоизоляция подины и откосов кислых ДСП выполняется таким же образом, как и в основных печах.

Рабочую часть футеровки выполняют из динасового кирпича и набивного слоя из кварцевого песка (90 %) и огнеупорной глины (10 %) на жидком стекле.

Стены кислых печей выкладывают из динаса или набивают непосредственно в кожухе печи по шаблону из массы того же состава, что используется при выполнении набивного слоя подины.

Своды набирают из динасового кирпича по шаблону по тем же схемам, что используются для основных сводов. Кладку ведут всухую. Чтобы компенсировать тепловое сопротивление динаса при его нагреве, через каждые 4…5 рядов кирпичей закладываются прокладки из фанеры, толя или картона, которые могут быть затем легко выжжены.