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 доменной печи 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 доменных печей, 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
Показатель
Шамотные 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
<12
Кажущаяся
<17-20
для доменных печей >700 м3
18
19
-
10-12
Кажущаяся
для доменных печей < 700 м3
20
20
—
—
16-19
для лещади с металлоприемником
17
—
-
-
-
Предел прочности при сжатии, кг/см2:
>7
>7
>700
>1500-2000
>250-300-400
для доменных печей >700 м3
—
400
550
—
—
для доменных печей <700 м3
300
550
—
—
—
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.
1,2
1,8
-
-
-
Объемный вес, г/см3
—
—
—
—
1,55-1,65
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
Параметры
Тип связи
Оксиды
Si3N4
В-SiC
Сиалон
Содержание SіС, %
85-90
75
90
75
Горячая прочность на изгиб (1400 °С), Н/мм2
22
44
52
62
То же, после воздействия щелочей, Н/мм2
0
21
32
36
Холодная прочность на скалывание, Н/мм2
100
182
155
215
То же, после термического удара, Н/мм2
Нет св.
177
180
245
Потеря массы при окислении паром,%
0,65
1,7
1,2
2,4
Карбидокремниевые огнеупоры значительно превосходят оксидные (высокоглиноземистые и др.) и очень эффективны при их использовании в работе. Футеровка доменной 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 изделий
Коэффициент линейного расширения, м/(м*град)*106 (в интервале температур, К)
Температура начала взаимодействия с соединениями щелочей металлов, К
Содержание компонентов, %
Al2О3+ TiO2 (не менее)
Fe2O3(не более)
SiC
С
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
Высокоглиноземистые
4,8-5,5 (293-1273)
1300
62
1,2
—
—
Шамотные
5,2-5,8 (293-1573)
1273
39
1,5
-
—
Карбидокремниевые на нитридной связке
3,5-4,7 (293-2073)
1673
—
—
80
—
*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.
Смотрите видео на металлургическую тематику в нашем новом разделе - "ВИДЕО" Читайте также:
