Файл: Гермаидзе Г.Е. Уход за мартеновскими печами.pdf

Глава II

УХОД ЗА МАРТЕНОВСКИМИ ПЕЧАМИ

1. Служба подин

Многочисленными исследованиями установлен ряд факторов,, определяющих степень и скорость износа наварки. Все эти фак­

время службы (оплавление, разрушение из-за кристаллических превращений и т. п.).

Деление на группы носит условный характер, так как в дей­ ствительности все факторы взаимосвязаны и изменение, предпо­ ложим, химического состава наварки часто вызывает понижение

ееогнеупорности, увеличивая физический и механический износ..

Вобщих чертах механизм износа наварки заключается в сле­ дующем.

Подина, наваренная с ошлакованием магнезитового порошка окалиной, имеет в своем составе такие высокоогнеупорные со­ ставляющие, как периклаз, магнезиоферрит, соединения типа

шпинелей и т. п., сцементированные между собой легкоплавким монтичеллитом СаО • MgO • SiCh (7ПЛ = 1498°), дикальциевым си­ ликатом 2СаО • SiC>2, мервинитом ЗСаО • MgO • 25Юг и другими соединениями.

Лучшей связкой является дикальциевый силикат, обладаю­ щий сравнительно высокой огнеупорностью, однако на него от­ рицательно действует магнезиоферрит, переводя его в легкоплав­ кие соединения. В условиях мартеновской плавки шлак, воздей­ ствующий на наварку, растворяет в себе связку из дикальциевого силиката, а также насыщает поверхностные слои наварки легкоплавкими соединениями, в результате чего химический со­ став верхнего слоя наварки приближается к составу шлака, об­ ладающего невысокой огнеупорностью. В процессе плавки эти соединения всплывают, увеличивая пористость наварки (до 40— 50%). Размер пор достигает 1—2 мм. В порах скапливается

&

металл, образующийся в результате восстановления магнезиофер­ рита углеродом, проникающего в поры расплавленного металла. При этом в наварке возможно образование пузырей. При омыва­ нии обнаженной подины газами металл в порах вновь окисляет­ ся. В дальнейшем окисленный металл взаимодействует с углеро­ дом, в результате чего в порах зарождаются пузырьки СО, спо­ собствующие механическому износу подины.

На стойкость наварки в значительной степени влияют техно­ логические условия выплавки, обусловленные маркой стали. При плавке высокоуглеродистого металла стойкость подины ухуд­ шается за счет большего восстановления окислов. Для разливки высокоуглеродистого металла не требуется высокая температура перегрева, поэтому при неправильной наводке шлак получается менее жидкоподвижным и при выпуске плавки оседает на поди­ не, приводя к ее износу или зарастанию.

Зарастание подины отрицательно сказывается на ее стойко­ сти, так как образующиеся в заросших участках ферриты каль­ ция обладают незначительной огнеупорностью и во время плавки выщелачиваются, способствуя образованию «ложных» ям. После выпуска плавки подина как бы изрыта многочисленными ямами, которые в действительности расположены не в магнезитовой на­ варке, а в заросших участках. Поскольку глубина таких ям мо­ жет быть весьма большой (при сильной зарощенности подины), то они вводят в заблуждение сталевара об истинном износе навар­ ки, что зачастую приводит к преждевременной остановке печей на ремонт подины. Следует отметить, что образование «ложных» ям неизбежно влечет за собой и увеличение износа магнезито­ вой наварки за счет местных перенасыщений ее окислами и силикатами.

При выплавке малоуглеродистых плавок (08 кп, трансформа­ торной и др.) с содержаниемуглерода ниже 0,1% стойкость на­ варки ухудшается за счет сильного насыщения ее окислами при высокой температуре перегрева стали. При этом в результате на­ сыщения периклаза окислами огнеупорность периклаза и твер­ дых растворов магнезиоферрита и магнезиовюстита понижается настолько, что они размягчаются и наварка смывается метал­ лом. После длительной доводки низкоуглеродистой перегретой плавки подина нередко оказывается «распаренной», мягкой, в виде густого шлака.

Значительное разрушающее воздействие на наварку оказыва­ ют печные газы, омывающие ее в период простоев незагружен­ ных печей или заправки. Исследование, проведенное В. А. Стар­ цевым на печах Чусовского завода (табл. 1), подтверждает зна­ чительное изменение химического состава наварки в период за­ правки в сторону увеличения содержания окислов железа (до 44% и более) и общего понижения огнеупорности [1].

Проф. П. С. Мамыкин отмечает два отрицательных свойства магнезиоферрита: 1) способность вызывать внутренние напряже-

10

Таблица

Изменение химического состава поверхностного слоя подины по ходу плавки

вусловиях восстановительной атмосферы.

Впроцессе плавок в зернах периклаза образуются многочис­ ленные радиально направленные трещины, что связано с нали­ чием в зернах периклаза неравномерной концентрации магнезиовюстита и магнезиоферрита. В процессе плавки в трещины про­ никают легкоплавкие расплавы и окислы, которые, вступая в

твердые растворы, увеличиваются в объеме, расширяя трещины. В период доводки плавки, а также при взаимодействии с поди­ ной расплавленного чугуна происходит восстановление магнезио­ феррита и магнезиовюстита с уменьшением объема, что способ­ ствует «открыванию» трещин для новых порций расплавов и жидкого металла. Такие чередующиеся восстановительные и окислительные процессы вызывают постепенное раздробление и расшатывание зерен периклаза, что, в конечном счете, ослабляет их взаимную связь и вызывает отрыв от монолита и всплывание в шлак.

Особо следует отметить влияние на износ наварки образую­ щихся на подине застоев металла.

Во время завалки шихты оставшийся на подине металл за­ стывает. В конце периода плавления и часто во время доводки застывший металл расплавляется. Сильное бурление, возникаю­ щее при этом, вызывает интенсивное механическое размывание подины жидкой сталью.

На стойкость подин влияет также качество заправочных ма­ териалов, способ и качество заправки и ремонта подин, качество шихты и способ ее завалки, способы раскисления и т. п.

н

2. Материалы для заправки печей

Магнезитовый порошок. В зависимости от химиче­ ского состава магнезитовый порошок подразделяется на два класса: I и II. В порошке I класса нижний предел содержания MgO равен 88%. Содержание примесей, понижающих огнеупор­

подразделяется на марки: «Экстра» — МПЭ, крупный—МПК, мелкий—МПМ и др. Лучшим считается магнезитовый порошок МПЭ, однако ввиду дефицитности применение его ограничено. Более широко применяются порошки МПК, МПМ.

Доломит металлургический (сырой). Доломит — горная порода, основу которой составляет двойное соединение СаСОз. MgCO3. Кроме того, в доломите содержится значитель­ ное количество примесей (кремнезема, окислов железа и др.).

Важнейшим компонентом доломита является магнезия (MgO), в зависимости от содержания которой, а также от сум­ мы примесей (SiO2, AI2O3, Fe2O3, Мп О4), понижающих темпе­ ратуру плавления доломита, последний делится на три класса. Содержание магнезии в доломите должно быть не менее: в до­ ломите I класса — 19%, II класса — 17%, III класса — 10% и кремнезема, соответственно классам, не более 5, 6, 7%*.

Крупным недостатком доломита как заправочного материала следует считать высокое содержание СаО, которая, взаимодейст­ вуя с окислами железа, образует легкоплавкие соединения — ферриты кальция, выщелачивающиеся из наварки и приводящие к ускоренному переходу доломитовой наварки в шлак.

Предприятия Свердловского совнархоза снабжаются доломи­

12

Хромит. Руда хромистый железняк, или хромит, в чистом виде представляет соединение FeO ■ СГ2О3, обладающее доста­ точно высокой огнеупорностью (температура плавления 1780°). Основное свойство хромитовой руды — способность противо­ стоять действию шлаков и термостойкость — обусловливает ши­ рокое применение этого огнеупорного материала для ухода за печами.

3. Заправка

Заправка представляет собой комплекс операций, необходи­ мых для поддержания рабочего пространства печей в состоянии, обеспечивающем безаварийную работу, высокую стойкость и не­ обходимое качество выплавляемой стали. Продолжительность заправки должна быть по возможности сокращена, для чего многие ее операции совмещают с различными технологическими периодами плавки. Заправка проводится;

1)в период от начала выпуска металла из печи до начала завалки шихты (собственно заправка, учитываемая как простой­ ное время);

2)в период завалки и прогрева шихты;

3)в период плавления;

4)в период.доводки металла.

Сокращение длительности заправки может быть полезно лишь до определенного предела. Минимальная продолжительность за­ правки определяется прежде всего длительностью выхода метал­ ла и шлака из печи, степенью износа наварки и организацией процесса заправки, принятой на данном предприятии. Чрезмерно быстрая заправка, не обеспеченная соответствующей организаци­ ей и механизацией, неизбежно ведет к увеличению износа печей и простоев их на ремонтах подин.

Успех проведения заправки обеспечивается, в первую оче­ редь, заблаговременной подготовкой к ней. Наличие необходимо­ го количества заправочных материалов, инструмента, правильная расстановка людей перед началом заправки определяют продол­ жительность и качество заправки печей. Подготовка к заправке на различных предприятиях производится по-разному, исходя из условий работы каждого цеха.

На НТМК заправочные материалы грузят в бункер заправоч­ ной машины, которую строго по графику подают к печи. Зара­ нее готовится необходимый инструмент, проверяется исправность заправочной машины. К патрубкам кислородопровода при помо­ щи шлангов подсоединяют трубы для возможной очистки поди­ ны от остатков шлака и металла.

На заводах, где заправка производится вручную, подготовка к ней имеет свои особенности. К моменту расплавления подают и высыпают на рабочую плоЩадку заправочные материалы, го­ товят 2—3 деревянных гребка, смачивают водой хромитовый по­ рошок, предназначенный для закрытия сталевыпускного отвер-

13