Файл: Новое в изготовлении и службе подин..pdf

НОВОЕ

ВИЗГОТОВЛЕНИИ

ИСЛУЖБЕ

ПОДИН

2-издание

©

Гор. Владимир, ул. Победы, д. 18-6.

©Издательство «Металлургия», 1974 г.

31005— 048

ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ

Первое издание книги вышло в 1967 г. В ней в ос­ новном были изложены теоретические основы новой тех­

нология вибрационного уплотнения магнезитовых по­ рошков в холодном состоянии. Не был освещен также ряд теоретических вопросов формирования слоя магне­ зитовых порошков без шлакующих добавок в условиях сталеплавильных печей.

При переработке первого издания в текст внесены сведения о последних достижениях науки и практики,

плавильных агрегатов.

В книге изложена новая технология вибрационного уплотнения магнезитовых порошков под статической на­ грузкой в подинах при их изготовлении. Описаны ре­ зультаты исследований металлопроницаемости порош­ кообразных материалов, растворимости материалов по­ дины в шлаках различного состава и применения для ремонта подин магнезиально-доломитовых, магнезиаль­ но-хромитовых и других смесей, использования керами­ ческих блоков и труб в сталевыпускных отверстиях.

Во втором издании книги показана применимость разработанных технологий к любым подинам плавиль­ ных печей. Упомянутые сведения помещены в соответст­ вующих главах таким образом, что они дополняют ма­ териалы, изложенные в первом издании. Второе издание книги дополнено 31 новым рисунком, 32 таблицами, список литературы также пополнен.

Г Л А В А I

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПОДИНАХ И МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И РЕМОНТА

Основным минералом, предопределяющим износоус­ тойчивость рабочего слоя подин мартеновских печей в процессе эксплуатации, является периклаз. В настоящее время нет доступных технических средств получения мо­ нолитного бесшовного рабочего слоя подины, состояще­ го на 100% из MgO. В связи с этим для формирования рабочего слоя подины используют различные набивные массы, синтетические составы, смеси обожженного маг­ незита со спекающими добавками и т. д. Все способы предусматривают цементирование периклазовых крис­ таллов или их агрегатов соединениями, плавящимися при температурах процесса [3].

Процессы формирования рабочего слоя при изготовлении шлакомагнезиальных подин

До недавнего времени цементирующим материалом при изготовлении подин служил шлак мартеновской плавки. Подина, сформированная из смеси обожженно­ го магнезита и мартеновского шлака, состояла из отно­ сительно небольших кристаллов периклаза (размером в несколько сотых долей миллиметра), окруженных ог­ раниченным количеством неогнеупорного шлака из дву­ кальциевого силиката Ca2 Si0 4 , мервинита Ca3MgSi2 0 8 , монтичеллита CaMgSiC>4 и стекла оливинитового со­ става.

Обычно для изготовления таких подин применяли металлургические магнезитовые порошки с зерном раз­ мером 2—8 мм, а для их ремонта-—с зерном размером 2—15 мм. В свободно насыпанном состоянии эти порош­ ки стандартного изготовления содержат около 50% пор и пустот. Уплотнение подин из таких порошков при ис­ пользовании в качестве спекающих добавок мартенов­ ского шлака требовало осуществления ряда последова-

5

тельно протекающих процессов: плавления шлака, про­ никновения его к центру зерен по границам слагающих их кристаллов и перераспределения последних в объе­ ме формируемого слоя под действием сил поверхностно­ го натяжения на границах раздела твердой (периклаз), жидкой (шлак) и газообразной фаз [4].

Перераспределение кристалликов периклаза меж­ ду насыщенными шлаком обломками магнезитового по­ рошка и порами только под действием капиллярных сил оказывается возможным лишь после того, как пленки силикатной связки увеличиваются по толщине настоль­ ко, что теряют свойства высоковязкого, пластичного те­ ла и переходят в жидкоподвижное состояние, сообщая при этом необходимую подвижность кристаллам пери­ клаза. Процесс перераспределения кристаллов протека­ ет с достаточной скоростью при температуре около

1600°С.

В' связи с низкой теплопроводностью шлакомагнези­ альных смесей для быстрейшего их прогрева до 1550— 1600°С наращивание монолитной части верхнего рабо­ чего слоя подины производили тонкими слоями. Про­ цессы эти требовали нагрева всего объема порошка до 1600 °С в течение длительного времени. В результате такой технологии получали монолитный слой заданной толщины, плотный и относительно металло- и шлаконе­ проницаемый.

В процессе послойного нагрева шлакомагнезиальных смесей размер кристаллов увеличивался в 2—3 раза.

Слой состоял из кристалликов периклаза величиной 0,05—0,07 мм, в микромасштабе неравномерно разме­ щенных по всему объему слоя и сцементированных си­ ликатами с толщиной пленок 0,015—0,02 мм (рис. 1)

[53-

Присутствие существенного количества расплавлен­ ных силикатов не позволяет объяснить рост кристаллов MgO только твердофазовыми процессами (рекристал­ лизацией) .

Кроме взаимного перемещения жидких и твердых со­ ставляющих при формировании подин из шлакомагне­ зиальных смесей, происходит диффузия окислов желе­ за и марганца шлака в периклаз, сопровождаю­ щаяся обеднением расплава окислами железа и

марганца и образованием твердых растворов (Mg, Fe, M n)0.

6

Доломит-

1600

т о0

(14)

Магнезит \ Опалина Магнетит

Рис. 2. Области присутствия минералов в связке смесей системы магне­ зит—доломит—окалина, обожженных при различных температурах:

а — монтичеллит; б — ферриты кальция; в — двукальциевый силикат; г—маг­ нетит; д~ - мервинит; е — область распределения минералов при обжиге образцов при 1450° С в течение 3 ч

8

сов перераспределения жидкой, твердой и газообразной фаз в формируемом слое, требовали значительного вре­ мени. Кроме температурного режима, длительность про­ цессов уплотнения подины зависит от состава высокоог­ неупорных и спекающих компонентов. Характер их вза­ имодействия существенно различается, например, в шла­

смесей, меняющегося в зависимости от температуры и длительности нагревания (рис. 2, 3) [7]. Так, нагревание исследуемых смесей при 1300°С в течение одного часа способствует переводу состава расплава, образующего­ ся между кристаллами периклаза, в область первичной

40% окалины. Об этом свидетельствует преимуществен­ ное содержание двукальциевого силиката в связке упо­ мянутой смеси.

Приблизительно в этой же области первоначальных составов наблюдается образование ферритов кальция в связке.

С повышением температуры до 1450 °С известковая составляющая доломита более активно взаимодействует с монтичеллитом, обогащая расплав СаО и переводя его состав в область первичной кристаллизации двукальцие­

9