Файл: Новое в изготовлении и службе подин..pdf

тановки балок, по которым надвигается или демонтиру­ ется каркас печи. На бетонные опоры монтируют опорные плиты, поверх которых укладывают железные листы тол­ щиной б—8 мм. Такая конструкция бпор металлической арматуры подины полностью исключает заедание при де­ монтаже старого каркаса печи во время капитального ре­ монта. В последнее время на многих металлургических заводах демонтаж металлоконструкций печи также про­ изводят крупными узлами.

На ряде заводов каркас мартеновской печи устанав­ ливают на место вместе с огнеупорной футеровкой (см.-

рис. 47).

Такая технология применена на заводе Джениви фир­ мы Юнайтед Стейтс стал кори, в Прово, США [120], а также с 1960 г. на ряде заводов Урала [119]. В США монтаж каркаса печи вместе с огнеупорной кладкой производят на разливочных тележках до капитального ремонта печи. Для уменьшения давления на колеса те­ лежек строят третью колею. На тележки укладывают балки и катки, позволяющие затем передвинуть печь в направлении, перпендикулярном направлению движения тележек. Тележки вдоль цеха передвигают маневровым дизелевозом. Общая масса металлоконструкций и огне­ упоров печи садкой 270 т составляет 1680 т. Укрупнен­ ный узел передвигают в течение 78 мин на расстояние 275 м. Надвижку корпуса в проектное положение произ­ водят обычным способом.

Такая технология в сочетании с демонтажом старого каркаса печи крупным узлом и новой технологией изго­ товления рабочего слоя подины виброуплотнения, не тре­ бующей ошлакования кирпичной кладки подины, значи­ тельно уменьшает длительность капитальных ремонтов печей.

Анализ длительного периода развития конструкций металлической арматуры подин мартеновских печей по­ зволяет сформулировать следующие требования к ней:

1) металлическая арматура подины должна быть же­ сткой, устойчивой к динамическим и статическим нагруз­ кам со стороны кладки, воспринимать любые толчки и удары без передачи их кладке;

2) арматуру подины нужно изготовлять из листовой

125

\

3)металлическую арматуру лучше изготовлять из сплошного металла крупных профилей, мало поддаю­ щихся короблению; конструкция металлической арма­ туры должна обеспечивать возможность замены отдель­ ных узлов в случае их аварийного выхода из строя;

4)металлическая арматура должна обеспечивать эк­ сплуатацию кирпичной кладки подины печи в течение длительного периода времени.

Совершенствование конструкции подовой арматуры, кладки и методов эксплуатации футеровки подины спо­ собствовало увеличению срока эксплуатации подин мар­ теновских печей без капитального ремонта с 2—3 до 10—15 лет. Характерно, что если раньше остановка печи на капитальный ремонт определялась состоянием поди­ ны и нижнего строения печи, то в настоящее время эта остановка определяется не состоянием подины и ее ар­ матуры, а необходимостью технического совершенство­ вания всей печи — увеличения садки, перевода печи на другое топливо и т. д.

Огнеупорная футеровка подины

Огнеупорная футеровка подины может быть выпол­ нена цельной из одного слоя или комбинированной из двух слоев (рис. 48).

К и р п и ч н а я н л а д н а

Рис. 48. Классификации типов огнеупорной футеровки рабочего пространства мартеновских печей

126

Всего можно выделить шесть основных типов футе­ ровки подин.

Цельную футеровку подины выполняют одним из сле­ дующих способов: поверхностным трамбованием (меха­ ническим, пневматическим, вибрационным) и глубин­ ным виброуплотнением влажных (до 6%) огнеупорных масс непосредственно в печи в опалубке или без нее, а также кладкой огнеупорными изделиями, в качестве ко­ торых используют кирпич или блоки, изготовленные вне печи. При комбинированной футеровке нижний рабочий слой подины выполняют кладкой штучных огнеупорных изделий; верхний рабочий слой изготовляют поверхност­ ным трамбованием полусухих масс, навариванием, глу­ бинным виброуплотнением сухих порошков под стати­ ческой нагрузкой.

Цельная футеровка подин

Тип 1. Ф у т е р о в к а , в ы п о л н е н н а я из п о л у с у х и х м а с с п о в е р х н о с т н ы м т р а м б о в а н и е м н е п о с р е д с т в е н н о в п е ч и

Такой тип футеровки подины был применен в первых печах Мартена, Износкова и др. Подина первой марте­ новской печи была изготовлена методом набивки из вы­ сокоогнеупорного песка [122].

Набивную футеровку изготовляли следующим обра­ зом: заранее готовили массу, состоящую из огнеупорно­ го материала, замешанного на смоле, песке, сульфитспиртовой барде или жидком стекле. Влажность массы составляла 5—10%; при более высокой влажности плот­ ной набивки не получалось. Набивку производили руч­ ными, а позднее пневматическими трамбовками в тече­ ние 1—3 суток. Такой метод был распространен до разработки технологии получения магнезиальных изде­ лий—кирпича; однако и позже его применяли и в значи­ тельной степени развили в США.

Наиболее близок к этому типу известный в СССР ме­ тод С. Я. Барина, предусматривающий многослойную набивку пневмотрамбовками масс влажностью 5—8% непосредственно в печи с установкой опалубки. От рас­ сматриваемого типа футеровки подины способ С. Я. Ба­ рина отличается многослойностью футеровки, методом

127

уплотнения и составом масс, содержащих значительное количество окалины и глины, в результате чего количе­ ство MgO снижено до 60—70%. По методу С. Я- Барина были изготовлены футеровки стен, а также некоторых подин мартеновских печей Уралвагонзавода (УВЗ) и Алапаевского металлургического комбината (АМК).

На АМК такая футеровка была изготовлена на мар­ теновской печи садкой 100 т, работающей скрап-процес­ сом. Набивные массы готовили из магнезитовых порош­ ков, бывшего в службе хромомагнезитового и магнези­ тового кирпича, окалины и огнеупорной глины. Для измельчения отработанного магнезитового кирпича вне цеха была построена специальная установка, на которой производили не только измельчение, но и дозирование набивочной массы.

Набивные массы содержали 70—80% магнезито­ хромитового порошка, 8—18% огнеупорной глины, 8— 12% окалины и 7—10% жидкого стекла плотностью

1,3—1,5 г/см3.

Зерновой состав масс колебался в следующих пре­ делах:

Влажность масс составляла 6—10%. Химический со­ став набивных масс до службы приведен-в табл. 38.

Приготовленные массы нагружали в контейнеры и доставляли на тележках электровозом в цех; здесь из контейнеров по транспортеру масса поступала в печь

128

слоями толщиной 150—220 мм; набивкой было занято 10 человек.

Как показала практика эксплуатации изготовленных на АМК таким образом футеровок, большое значение имеет создание надлежащих условий для удаления вла­ ги, имеющейся в массах, для чего в футеровке специаль­ ным щупом делали отверстия.

При отсутствии отверстий происходит неравномер­ ное расширение масс, в некоторых случаях приводящее к полному разрушению футеровки и арматуры. Так, во время эксплуатации первой набивной футеровки марте­ новской печи на АМК произошло смещение наружной арматуры от первоначального положения примерно на 250—300 мм. В последующем при создании выхода па­ рам воды никаких сдвигов арматуры не происходило.

Набивку производили двенадцатью пневматически­ ми трамбовками ТР-1 при давлении воздуха 4—5 ат.

Набивка стен, откосов, отверстия в одном случае длилась 22 ч, в другом 15 ч 30 мин.

После набивки и снятия опалубки массив футеровки имел многочисленные трещины.

В дальнейшем при разогреве печи происходило в од­ ном случае интенсивное растрескивание масс и обруше­ ние футеровки, в другом — просто растрескивание. Уса­ дочные трещины заправляли магнезитовым порошком.

Стойкость масс в первом случае в стенах мартенов­ ской печи АМК составляла 126 плавок, что на 50% ниже стойкости кирпичной кладки.

Однако во время холодного ремонта печи было уста­ новлено, что оставшийся незначительный слой массы представляет собой монолит, что говорит о его высоких эксплуатационных качествах.

Последующие набивки с уменьшенным количеством окалины и огнеупорной глины в массах и устройством выхода для паров воды из монолита показали, что та­ кие массы могут по стойкости конкурировать с кирпич­ ной кладкой. Преимуществом таких футеровок является хорошая свариваемость с ними заправочных материалов аналогичного состава.

Использованные набивные массы имеют в несколько раз меньшую теплопроводность, чем магнезитовый кир­ пич, что в десятки раз уменьшает потери тепла через кладку в окружающую среду и предопределяет сниже­ ние расхода топлива.

Тип 2. Ф у т е р о в к а , в ы п о л н е н н а я из п о л у с у х и х ма с с г л у б и н н ы м в и б р о у п л о т. н е н и е м н е п о с р е д с т в е н н о в печи

Футеровку этого типа изготовляют из масс влажно­ стью до 20% непосредственно в печи с использованием опалубки — формы.

W 5

Рис. 49. Продольный разрез монолитной высокомагнезиальной подины:

/ — кирпичные стены; 2 — уклон; 3 — конец плиты; 4 — теплоизоляционные про­ кладки; 5 — примерное положение форм; 6 — соединение; 7 — уровень рабочей площадки; 8 — днище; 9 — горелка

В работе [123] приводят данные об изготовлении та­ ким способом подины 270-т печи из массы влажностью 8—10% (рис. 49). Общая масса футеровки составила 109 т, длительность изготовления 18 ч. Стойкость поди­ ны была удовлетворительной.

Такой тип футеровки подины предусматривает введе­ ние в состав магнезитового порошка воды и добавок (жидкое стекло, известь) для гидравлического схваты­ вания. Однако эти добавки могут привести к гидрата­ ции СаО и MgO в процессе сушки, что является серьез­ ным недостатком футеровки подины.

Тип 3. Ф у т е р о в к а из о г н е у п о р н о г о

к и р п и ч а

Такой тип футеровки применяли в конце XIX и на­ чале XX вв., что было вызвано открытием магнезита и разработкой технологии изготовления магнезитового

130

кирпича. Футеровку такого типа в несколько изменен­ ном виде применяли в недавнее время на некоторых металлургических заводах Японии [124], на которых подину печи выполнили из безобжигового магнезито­ вого кирпича. Однако в литературе нет данных, сви­ детельствующих о высокой эффективности такой футе­ ровки.

Простота изготовления футеровки из кирпича, высо­ кая огнеупорность его в свое время привели к повсеме­ стной замене набивных подин кирпичными. При этом длительность изготовления футеровки резко сократилась. Однако футеровка подины, выполненная из кирпича, имела очень серьезный недостаток — швы в кладке. Как показывают расчеты, при размере кирпича 213ХНЗХ Х65 мм на 1 м2 кладки при глубине 65 мм образуется 400 швов. Металл и шлак, проникая в глубинные слои кладки, вызывают ее разрушение, что приводит в отдель­ ных случаях к прорыву металла через подину.

Комбинированная футеровка подины

Анализ эксплуатации футеровки подин современных мартеновских печей показал, что верхняя часть футеров­ ки (~20°/о) подвергается периодическому разрушению и восстановлению через определенные промежутки вре­ мени, определяемые условиями работы печей на разных заводах. Остальная — нижняя часть футеровки (~80% ), предопределяющая стойкость верхней, эксплуатируется в течение нескольких лет. Износ нижней части футеров­ ки подины приводит к значительному опусканию уров­ ня жидкого металла в ванне печи, отрыву факела от по­ верхности металла, что нарушает передачу тепла и рас­ страивает весь ход технологического процесса. В связи с этим опускание зеркала жидкого металла ниже определенного уровня, соответствующего износу 20% футеровки, не допускается. Восстановление такого разрушенного участка футеровки наиболее целесооб­

футеровки по высоте) и нижнего рабочего слоя (~80% всей футеровки по высоте).