УДК 66.041.49.043.1.67 К. т.н. ,
ФГАОУ ВПО УрФУ имени Первого
Президента Ельцина г. Екатеринбург
Футеровка свода мартеновской печи
повышенной стойкости.
Мартеновский передел включает мартеновские печи, разливочные сталеплавильные ковши и разливочный сифонный припас.
Стойкость футеровок мартеновских печей определяет стойкость футеровки свода как наиболее быстроизнашиваемой области кладки. Срок службы футеровок 2-х мартеновских печей составляет от 150 до 160 суток, что приводит
к дорогостоящим ремонтам и простою мартеновских печей на Ревдинском метизно - металлургическом заводе г. Ревда(РММЗ) в течении 30 суток ввиду проведения холодных ремонтов кладки.
В РФ наибольшее распространение получила распорно-подвесная конструкция сводов, сочетающая подвески, препятствующие проседанию и ограничители, не допускающие вспучивания. Особенностями данной конструкции являются: армирование штырями всех кирпичей каждого кольца свода; армирование кирпичей металлическими пластинами (рис.1)
За рубежом качеству подвесных пластин уделяется специальное внимание. Содержание хрома в таких пластинах достигает 20-25%, никеля 4-8%. В РФ нет широкого опыта применения жаростойких пластин.
При повышении интенсификации работы мартеновских печей, особенно при применении кислорода, наблюдаются случаи интенсивного прогрева и обрыва подвесных пластин, что приводит к преждевременной остановке печей на ремонт при большой остаточной толщине свода.
Преждевременный износ происходит также от скола огнеупорных изделий свода. Скалывание – преобладающая форма износа, и вызывается оно термическими ударами: при охлаждении свода, процессе разогрева свода, в процессе завалки шихты, во время горячего ремонта наварок подин, а также во время промежуточных холодных ремонтов подин мартеновских печей. Интенсивно изнашиваются огнеупоры обычно на отдельных участках свода. В результате местного износа некоторые арочки свода теряют статическую устойчивость: менее изношенные части их оседают, а более изношенные части поднимаются. Свод, работающий в начале кампании как распорный, во второй половине её начинает служить как подвесной. Для предотвращения его деформации обычно применяются специальные подпорки из кирпича или железных конструкций в местах подъёма свода. Сказывается на сроках службы свода осаждающаяся пыль: она способствует повышению температуры поверхности огнеупоров и быстрому окислению пластин и подвесок. Поэтому не реже двух раз в сутки свод обдувают сжатым воздухом. В настоящее время для кладки мартеновских сводов применяют периклазохромитового или хромитопериклазового состава (ПХС и ХП) длиной 380-400мм [1-3].
Также причинами разрушения сводов являются:
- возникновение термических напряжений во время разогрева футеровки свода перед пуском агрегата, его «рост». Выявлено, что при одностороннем воздействии температуры на огнеупорные изделия образующийся градиент температур вызывает напряжения, подчас превышающие механическую прочность огнеупора (усж). Зона наибольшей микротрещиноватости (нарушение стойкости) огнеупорных изделий свода расположена от рабочей поверхности на расстоянии1/3 -1/5 его длины.[4] Возникновение трещин, параллельных рабочей поверхности, приводит к сколам изделий от 40 до 80мм. (рис.1)
- применение огнеупорных изделий большой длины (380-460мм) и как следствие большая масса кладки, что при арочной конструкции сводов приводит к дополнительным напряжениям в футеровке.
- кладка свода из стандартных огнеупоров (ХП, ПХС, ПХПП) обладает высокой теплопроводностью, что приводит к теплопотерям, то есть повыщенному расходу газа, и как следствие вынуждает использовать огнеупорные изделия большей длины (380-460мм) [4].
- коррозионный износ кладки свода ввиду высокой температуры (до 1800°С) и агрессивной газовой среды.
Авторами была разработана конструкция специального огнеупорного изделия (рис.2), позволяющая за счёт расчётной формы снизить термические напряжения в рабочей зоне кладки свода. Наличие специального зацепа практически исключает выпадение огнеупорных изделий во время эксплуатации без расклинивания свода (рис.3). Искусственные поры в теплоизоляционной зоне специального изделия и теплоизоляционная засыпка в пазах ( коалиновая вата, асбестовое волокно) резко уменьшает теплопотери [5], (рис.2).
Ввиду довольно большого коррозионного износа свода реагентами плавки и газовой среды огнеупорными материалами для специальных изделий являются шихты периклазохромитового состава на основе спечённого, или плавленого зерна (ПХС, ПХПП). Специальные изделия прессуются и обжигаются по традиционными технологиями вышеприведенных огнеупорных изделий.[5]
Специальные огнеупорные изделия изготавливаются в промышленных масштабах на огнеупорном производстве НТМК. Данные изделия были испытаны в своде мартеновской печи Нижне - Сергинского металлургического завода г. Нижние Серги. Испытания показали увеличение стойкости футеровки от 20 до 30%. Ожидаемый экономический эффект от экономии затрат на ремонт двух мартеновских печей составил 4 656 мил. руб. в год из расчёта увеличения стойкости на 20% для 2-х мартеновских печей РММЗ.
Библиографический список
1. , , и др. « Служба огнеупоров в мартеновских печах» Издательство «Наука» Казахской ССР, Алма-Ата,1966.
2.,,«Испытание периклазошпинелидного кирпича в сводах мартеновских печей». Ж."Огнеупоры", 1963, №5.
3.,, , «Стойкость кладки мартеновских печей при длительной продувке ванны кислородом с количественной оценкой отдельных факторов методом корреляционного анализа», « Теоретические и технологические исследования в области огнеупоров». Выпуск 8 (LV). Издательство Харьковского Ордена Трудового Красного Знамени Государственного университета им.
г. Харьков, 1965г., с. 211-247
4. «Способы оценки эффективных кладочных растворов и защитных покрытий для кладки футеровок тепловых агрегатов.» Ж."Новые огнеупоры" 2009г., №7 с.34-37
5. Словиковский В, В. «Кладка футеровок высокотемпературных металлургических агрегатов из специальных огнеупорных изделий», Ж. "Новые огнеупоры" 2010г., №8 с.7-10
