Служба огнеупорных изделий в различных элементах конструкции мартеновских печей
Украинская Ассоциация Сталеплавильщиков

Служба огнеупорных изделий в различных элементах конструкции мартеновских печей

Условия службы огнеупоров отличаются разнообразием, поэтому к ним предъявляются разнообразные и высокие требования:

  • высока огнеупорность и температура начала деформации под нагрузкой;
  • хорошая термическая стойкость;
  • шлакоустойчивость;
  • механическая прочность и устойчивость против истирания;
  • постоянство размеров во всем диапазоне колебания температур.

Огнеупора, отвечающего всем этим требованиям нет. Поэтому подходят к выбору огнеупоров дифференцированно.

Подины основных мартеновских печей выполняют из магнезитового кирпича и магнезитовой наварки. Этот материал имеет высокую огнеупорность (> 2000) и шлакоустойчивость . С целью снижения скорости износа наварного слоя используется порошок определенного гранулометрического состава с размером частиц от > 8 мм до < 0,1 мм. Соотношение фракций выбирают такое, чтобы придать наварке высокую прочность (крупные частицы) и минимальную пористость. Это достигается подбором мелких и средних фракций: тонкие частицы заполняют промежутки между средними.

Раньше подины наваривали слоями по 10-15 мм проваривая каждый слой шлаком в течение 5-8 ч. Общая продолжительность наварки достигала 5-7 суток. Сейчас подину наваривают в один слой. Смесью магнезитового порошка и окалины придают необходимый профиль подине, утрамбовывая порошок, печь разогревают до температуры 1600-1650oС и начинают завалку.

Такая технология основана на том, что в присутствии FeO ускоряется рост зерен периклаза. В результате увеличивается число зерен прериклаза и образуется хороший кристаллический сросток, обеспечивающий высокую механическую прочность.

Своды основных печей работают при температуре 1800oС и более градусов, и их изготавливают из магнезитохромита (периклазохромита) обладающего высокой термостойкостью.

Износ свода происходит в результате сложного взаимодействия механических нагрузок и физико-химических процессов в рабочем слое огнеупора. Печной шлак и плавильная пыль попадает на рабочую поверхность огнеупора и взаимодействует с ним с образованием легкоплавких составов, которые по порам и трещинам проникают в глубь кирпича. При этом изменяется состав и свойства отдельных зон, в том числе и коэффициент линейного расширения. Это обстоятельство вызывает шелушение кирпича. Колебание температуры свода вызывает изменение высоты свода. Кирпичи арки испытывают знакопеременные нагрузки расширения-сжатия и это приводит к сколам. поэтому появились конструкции подвесных сводов, где эти нагрузки не возникают.

С увеличением интенсивности продувки и температуры в рабочем пространстве стойкость сводов падает. Нейтрализовать это явление можно путем использования более качественных огнеупоров с другим химическим составом или из шихты другого гранулометрического состава, изменением конструкции свода и продувочной фурмы. Но наиболее радикальным путем является удаление свода от зоны продувки, т.е. увеличение высоты рабочего пространства печи.

Передняя стенка испытывает воздействие шлака, металла, значительного колебания температур и высоких ударных нагрузок. поэтому нижнюю часть столбиков выкладывают из периклазового кирпича, а верхнюю – из хромопериклаза. Тем не менее, стойкость их невысокая, и их ремонтируют почти после каждой плавки и восстанавливают при каждом ремонте.

Задняя стенка работает в более благоприятных условиях. Наибольший ее износ происходит в районе шлакового пояса и на участке сопряжения со сводом. Для обеспечения высокой стойкости используют такие меры: применение хромомагнезитового кирпича для кладки верхней части и заправка после каждой плавки.

Нижнее строение.

На интенсивно работающих печах стены шлаковиков выполняют из динаса, облицовывают его с внутренней стороны хромомагнезитом: динас имеет высокую строительную прочность, а хромомагнезит при высоких температурах не сваривается со шлаком.

Своды выполняют из динаса или хромомагнезита или магнезитохромита.

Стены регенеративных камер выполняют обычно так. Нижнюю часть до уровня пола цеха – из шамота, выше – хромомагнезит, динас, шамот. Свод – как в шлаковике.

Материал кладки насадки выбирают в зависимости от режима работы печи. Допустимые пределы эксплуатации огнеупоров в насадках такие: динас – 1200oС (из-за взаимодействия с FeO); шамот – 1270oС; хромомагнезит – 1350oС, форстерит – 1400oС, магнезитохромит – 1400oС, высокоглиноземистый – 1500oС. Очень хорошим материалом является форстерит, но при интенсивной продувке в результате поглощения FeO насадка разбухает и теряет свою форму. Поэтому в этих условиях верхние ряды насадок выполняют из магнезитохромита, хромомагнезита или высокоглиноземистого кирпича, обладающих высокой шакоустойчивостью и теплопроводностью.

Учитывая, что температура насадки понижается на 100oС/м, последующие ее ряды можно выполнять из менее огнеупорных и более дешевых материалов.