Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Огнеупорная футеровка доменной печи

Футеровка доменной печи выполняется комбинированной из огнеупорного кирпича двух размеров: нормального (230 мм) и полуторного (345 мм) с перевязкой швов в радиальном и вертикальном направлениях. Применяют также большемерные огнеупоры, в том числе углеродистые в зависимости от принятой конструкции кладки. Лещадь печи сооружают из кирпича лучших марок: муллитового, высокоглиноземистого, углеродистого.

Конструктивными элементами кладки доменной печи являются:

  • лещадь,
  • горн (в том числе металлоприемник и фурменная зона),
  • заплечики,
  • распар,
  • шахта,
  • колошник,
  • купол печи, который иногда вместо огнеупорной футеровки защищают плитами с охлаждением или торкретированием огнеупорным бетоном.

По вспомогательным объектам различают футеровку восходящих газопроводов и свечей, нисходящих газопроводов, пылеуловителей, тракта горячего дутья и фурменных рукавов.

Для различных проемов (фурменных отверстий, чугунных и шлаковых леток, а также деталей воздухопроводящих магистралей) применяют специальный арочный кирпич.

Толщину футеровки определяют проектом печи в зависимости от материалов и условий работы с учетом специальных стандартов и инструкций. При этом учитывают, что тепловое и химическое воздействие на кладку возрастает от верха печи к низу, а механические нагрузки, наоборот, преобладают главным образом в верхних 2/з высоты шахты и имеют свой максимум в цилиндрической части колошника, где кладка испытывает максимальное ударное воздействие от падающих с засыпного аппарата шихтовых материалов. Технические условия на огнеупоры, применяющиеся для футеровки, приведены в таблице.

Однако в связи со многими исследованиями доменного процесса и условиями службы конструкций доменных печей и их футеровки в доменном производстве получили применение новые виды огнеупоров, увеличивающих длительность кампаний доменных печей. Вместе с этим изменилась технология сооружения кладки. Она сооружается из различных видов огнеупоров с распределением их по горизонтам печи в соответствии с процессами, происходящими в ней по высоте профиля. К таким видам относятся: карбидокремниевые, нитридные и другие огнеупоры. Они обладают высокой прочностью и теплопроводностью, повышенной стойкостью к воздействию шлаков и истирающим воздействиям шихты и газовых пылевых потоков.

Наиболее стойкими из них являются карбидокремниевые с успехом применяемые в нижних горизонтах доменной печи в зарубежной практике. Они отличаются высокой плотностью — 2,3—2,6 г/см3 и пониженной пористостью — 13,6—15,4%, причем различные марки их имеют различные свойства по пределу прочности, термическому расширению, модулю упругости и другие в зависимости от содержания SiO2 (от 1,3 до 7,3%) и Al2O3 (от 0,3 до 0,5%).

Футеровка доменной печи этим видом огнеупоров особенно важна для распара и низа шахты, поскольку в них происходит наибольший износ футеровки от воздействия на нее процессов различного характера, присущих доменной плавке.

Таблица 1. Свойства огнеупорного кирпича для доменных печей

ПоказательШамотные
Класс А
Шамотные
Класс Б
Шамотные
плотные доменные
(ШПД)
Высоко-
глиноземистые
огнеупорные (ВГО)
Углеродистые
блоки-кирпичи
Содержание, %>39,0
<1,6
>35,0
<1,6
>42
<1,5
>65,0-70,0
<1,0-1,5
-
-
Огнеупорно-
сть, °С
>1730>1700>1750>1830-
Пористость открытая, %:<7<7<12Кажущаяся<17-20
для доменных печей
>700 м3
1819-10-12 Кажущаяся
для доменных печей
< 700 м3
202016-19
для лещади с
металлоприемником
17---
Предел прочности
при сжатии, кг/см2:
>7>7>700>1500-2000>250-300-400
для доменных печей
>700 м3
400550
для доменных печей
<700 м3
300550
Температура начала
деформации (°С)
под нагрузкой
2 кг/см2
>1400>1360>1500>1640-1680>1800
Дополнительная усадка
при 1400 °С, %
---<1500-0,0-0,2
1600-0,2-0,5
-
Газопроницаемость,
мм вод.ст.
1,21,8---
Объемный вес, г/см31,55-1,65
Коэффициент
теплопроводности,
ккал/(м-ч)
5,2-6,4
Коэффициент
термического
расширения, °С
0,37-10-5
Плотность блока
без пор, г/см3
1,90-1,96
Дополнительный
линейный рост (%)
после обжига
при температуре °С:
1400
1500
1600








0,0
0,0
0,0-0,2
Содержание
свободного углерода, %
<92,0
Содержание золы, %-<2,5-3,0

Таблица 2. Свойства карбидокремниевых и нитридных огнеупоров для доменных печей

ПараметрыТип связи
ОксидыSi3N4В-SiCСиалон
Содержание SіС, %85-90759075
Горячая прочность на изгиб (1400 °С), Н/мм2 22445262
То же, после воздействия щелочей, Н/мм20213236
Холодная прочность на скалывание, Н/мм2 100182155215
То же, после термического удара, Н/мм2 Нет св.177180245
Потеря массы при окислении паром,%0,651,71,22,4

Карбидокремниевые огнеупоры значительно превосходят оксидные (высокоглиноземистые и др.) и очень эффективны при их использовании в работе. Футеровка печи № 6 в Эймейдене (Нидерланды) (табл. 2, 3) состоит из 2 огнеупоров: графитовых и карбидо-кремниевых. Причем последние размещаются на лицевой поверхности внутреннего пространства печи. Оба огнеупора укладываются чередующимися слоями (структура «сэндвич»), что позволяет поддерживать равномерный нагрев карбидных огнеупоров (SiC) благодаря интенсивному отводу теплоты графитовыми изделиями. Доля карбидных огнеупоров увеличивается в кладке от распара к верхней части шахты, а доля графитовых изделий уменьшается. Оксидные изделия (высокоглиноземистые) применяют в фурменной зоне, муллитовые (62—72% Al2О3) в верхней части лещади, а в верхней части шахты используются шамотные огнеупоры, пропитанные фосфатами.

Свойства огнеупоров для футеровки доменных печей

Наименование изделийКоэффициент линейного расширения, м/(м*град)*106 (в интервале температур, К)Температура начала взаимодействия с соединениями щелочей металлов, КСодержание компонентов, %
Al2О3+ TiO2 (не менее)Fe2O3(не более)SiCС
Графитированные блоки(1,4-2,7)/
(2,2-4,7)*
(473-1823)
92-95
Углеродистые блоки(2,4-3,4)/
(3,9—4,2)*
(473-1823)
92-95
Высокоглиноземистые4,8-5,5
(293-1273)
1300621,2
Шамотные5,2-5,8
(293-1573)
1273391,5-
Карбидокремниевые на нитридной связке3,5-4,7
(293-2073)
167380

*В числителе коэффициент линейного расширения, измеренный в направлении, параллельном усилию прессования блоков; в знаменателе — в направлении, перпендикулярном усилию прессования.

Для упрочнения футеровки горна и лещади на печи укладывается слой из графитовых изделий толщиной 300 мм, далее идут слои углеродистых огнеупоров и слои горизонтальных графитовых блоков толщиной 700 мм, из которых сооружают стены горна.

Источник [3] → список литературы.

Читайте также:

Вернуться в начало раздела: Доменное производство чугуна
Вернуться на главную: Черная металлургия