Файл: Бельский, В. И. Промышленные печи и трубы учеб. пособие.pdf

185

каркаса выполняют из слябов (заготовок для прокатки листа), а поперечные стяжки — из швеллеров пли двутавровых балок: передняя стена на высоту до уровня порогов рабочих окон, а задняя на всю высоту армируются литыми стальными плита­ ми. Рабочие окна обрамлены охлаждаемыми водой рамами и закрываются охлаждаемыми водой заслонками, футерованны­ ми огнеупорным кирпичом.

С в о д ы мартеновских печей эксплуатируются в тяжелых ус­ ловиях, так как помимо влияний, которые испытывают стены, на них еще действуют факел горения топлива и значительные напряжения от распора свода.

Хорошо сопротивляется нагрузкам при высоких температу­ рах динасовый кирпич, имеющий очень высокую температуру начала деформации под нагрузкой в 2 кгс/слг2. Поэтому раньше у всех мартеновских печей своды выкладывались из этого кирпи­ ча. Однако в связи с интенсификацией мартеновских процессов, требующей повышения температуры в печи, влекущей ускорен­ ный износ свода, динас в главных сводах мартеновских печей заменен магнезито-хромитовым кирпичом.

В настоящее время динасовые своды имеются только в кис­ лых печах и в незначительном количестве мелких мартеновских печей. Так как магнезито-хромитовый кирпич имеет сравнитель­ но низкую температуру начала деформации под нагрузкой и не может воспринимать напряжения, возникающие в своде при температурах, развиваемых в процессе работы, то применяют распорно-подвесную конструкцию свода.

На рис. 76 показан распорно-подвесной свод конструкции Стальпроекта. Свод опирается на водоохлаждаемые подпятовые балки, поверхность которых, обращенная к своду, выполнена по форме пятовых кирпичей. Подпятовые балки шарнирно подве­ шены при помощи тяг к каркасу.

Свод набирают насухо из термостойкого магнезито-хромито­ вого кирпича. В радиальные швы между кирпичами помещают стальные прокладки толщиной 0,8 мм, которые при разогреве печи обеспечивают сваривание отдельных кирпичей в монолит. В каждом кирпиче и в каждой радиальной прокладке имеются отверстия, в которые при наборе свода вставляют стальные шты­ ри диаметром 16 мм и длиной 50 мм, препятствующие выпаде­ нию отдельных кирпичей. Над сводом параллельно продольной оси печи при помощи тяг подвешены на кронштейнах, приварен­ ных к верхним ригельным балкам и подкосам каркаса печи, парные угольники. Свод подвешивается к этим угольникам, для чего при кладке свода через восемь — десять кирпичей уклады­ вают специальные удлиненные клиновые кирпичи с пазами для подвесок. В качестве подвесок применяют стальные полосы ши­ риной 50 мм и толщиной 8—9 мм.

Подвески продольных уголков, к которым крепятся проклад­ ки, окончательно закрепляют при помощи клина только после

186

разогрева свода, чтобы в процессе разогрева при росте свода они могли свободно перемещаться.

Головки и вертикальные каналы

Головки мартеновских печей служат для смешения топлива и воздуха, а также для отвода продуктов горения. Помимо этого они должны придавать факелу горения определенное направле­ ние на ванну (чтобы он «лизал» ванну), в связи с чем головки имеют некоторый наклон по направлению к подине. В головках для низкокалорийного топлива газ подается в центральный ее пролет, а воздух — по бокам. При этом для лучшего перемети-, вания газа и воздуха воздушные пролеты направлены под углом к оси газового пролета. Учитывая, что стенки газового пролета головки при проходе через них уходящих из печи газов работа­ ют в очень тяжелых условиях, так как омываются горячими га­ зами со всех сторон, их выполняют в виде охлаждаемого водой стального кессона, зафутероваиного изнутри и снаружи огне­ упорным кирпичом. Головки в задней части переходят в верти­ кальные каналы, соединяющие их со шлаковиками. Свод голо­ вок выполняется аналогично главному своду.

Головки и вертикальные каналы основных печей выкладыва­ ют из хромомагнезитового кирпича, а кислых — из динасового и закрепляют жестким каркасом. Вертикальные каналы опира­ ют обычно на своды шлаковиков. Печи, работающие на высоко­ калорийном газе или жидком топливе, имеют одноканальные головки и вертикальные каналы, по которым проходит воздух. Горелки для высококалорийного газа или форсунки устанавли­ вают по центру головки в кессоне.

Шлаковики и регенераторы

Газовые и воздушные шлаковики и регенераторы каждой стороны печи заключают в металлический кожух. У печей, име­ ющих воздушные II газовые регенераторы, их разделяют тол­ стой промежуточной стеной. Шлаковики и регенераторы испы­ тывают: воздействие высокой температуры, которая в верхних рядах насадки и под сводом достигает 1400° С и выше; резкие изменения температур при переключении регенераторов с горя­ чих отходящих газов на холодный воздух, шлакование пылью, уносимой из ванны отходящими газами. Шлаковики выклады­ вают из динасового кирпича, изолируют снаружи диатомитовым кирпичом и футеруют изнутри в основных печах хромомагнези­ товым кирпичом. Свод шлаковиков в последнее время делают подвесным. Шлаковики отделяют от регенераторов перевальной стеной. Внутреннюю кладку наружных стен регенераторов и разделительные стены в верхней более высокотемпературной

187

части выполняют из динасового кирпича, а в нижней (пример­ но на 7г—7з высоты) — из шамотного.

Наружную кладку выполняют в верхней части из шамотно­ го кирпича, а в нижней из обыкновенного глиняного кирпича. Кладку регенераторов снаружи изолируют диатомитовым кир­ пичом. Регенераторные камеры перекрывают лучковым сводом из динасового кирпича или подвесным — из магнезито-хромито­ вого кирпича.

Под регенеративной камеры выкладывают из нескольких рядов на плашку шамотного и обыкновенного глиняного кирпи­ ча. На поду выкладывают поднасадочное устройство — опорные столбики и поднасадочную решетку (см. рис. 38, г), поверх ко­ торых укладывают регенеративную насадку. Поднасадочное уст­ ройство и нижнюю часть насадки кладут из шамотного кирпи­ ча, верхнюю часть насадки — из динасового.

Верхние ряды насадки для увеличения стойкости часто вы­ кладывают из высокоглиноземистого или форстеритового кирпи­ ча. К поднасадочному пространству регенераторов присоединя­ ются борова и газоходы, выполненные из обыкновенного глиня­

на слой жидкого чугуна подают под большим давлением кисло­ род, который окисляет углерод и другие примеси, выгорающие или переходящие в шлак.

Конвертор представляет собой грушевидный сосуд из лис­ товой стали, зафутерованный изнутри огнеупорным материа­ лом. Воздух из воздухопровода в конвертор поступает снизу через полую цапфу, а кислород — сверху через водоохлаждае­ мую фурму. Жидкий чугун, доставляемый в ковшах, заливают в конвертор через горловину, для чего конвертор наклоняют в горизонтальное положение. Затем конвертор ставят в верти­ кальное положение и начинают продувать через него воздух или, в кислородных конверторах, опускают фурму и начинают подавать кислород. По окончании процесса подачу воздуха или кислорода прекращают, из кислородных конверторов вытаски­ вают форму, конвертор поворачивают и выливают готовую сталь в ковш. В связи с интенсивным перемешиванием процесс длит­ ся всего 10—25 мин, при этом в результате реакций окисления примесей чугуна выделяется значительное количество тепла, благодаря чему чугун (в дальнейшем сталь) и шлак сохраня­ ются в жидком состоянии.

188

Различают три вида процесса: кислый — «бессемеровский», основной — «томассовский», названные по имени изобретателей этих процессов Бессемера и Томасса, открывших эти процес­ сы, и кислородный. В соответствии с видом процесса футеров­ ку конверторов выполняют из кислых огнеупорных материалов (динаса) или основных (доломита, магнезиальных). Томассов­ ский процесс применяют для переработки чугунов с большим содержанием фосфора (1,8—2%) и серы (больше 0,06%), так как для перевода их в шлак требуется присадка извести, разру­ шающей кислую футеровку.

Бессемеровский процесс получения стали можно разделить на три периода. В первом периоде кислород воздуха окисляет железо 2 F e + 0 2 = 2 F e O + 5 4 4 300 кДж [128 860/с/сал]. Закись же­ леза перемешивается с металлом; при этом примеси, имеющие большее сродство с кислородом, отнимают его от закиси желе­ за по реакциям:

Si + 2FeO = Fe + Si02 -p 370 000 кДж [88 280 к к а л \;

Mn + FeO = Fe + MnO -f- 125 650 кДж [30 200 ккал].

Получающиеся окислы примесей переходят в шлак, в связи с чем этот период называют периодом шлакообразования. Он длится 3—4 мин. Благодаря большому выделению тепла в ре­ зультате реакций окисления температура в конверторе повыша­ ется на 300—400°.

Во втором периоде происходит окисление углерода по ре­ акции FeO+C = Fe+COra3—74400 кДж [17810 ккал]. Выходя из горловины конвертора, окись углерода сгорает, образуя осле­ пительно белое пламя высотой до 5—6 м. Выгорание углерода длится 8—10 мин. Так как выгорание углерода происходит с по­ глощением тепла, то температура в конверторе несколько по­ нижается. При получении стали с содержанием углерода 0,4— 0,5% процесс продувки на этом и заканчивается.

Третий период бывает только при выплавке стали с малым содержанием углерода, когда в течение 1—3 мин продолжается выгорание углерода.

После окончания процесса продувки подачу кислорода пре­ кращают, конвертор поворачивают в горизонтальное положение и производят раскисление стали ферросилицием, ферромарган­ цем и алюминием по реакциям:

2FeO + Si = Si02 + 2Fe;

FeO + Mn = MnO + Fe;

3FeO + 2A1 = A120 3 + 3Fe.

Раскислители вводят прямо в конвертор, в разливочный ковш или в струю металла, вытекающего из конвертора.

189