2015-04-30
1671
| Факторы | Зоны печи |
| Высокие температуры | Лещадь, горн, заплечики, распар, низ шахты |
| Напряжения, возникающие в огнеупорах под действием разности температур (температурные напряжения) | Во всех, и особенно в охлаждаемых |
| Насыщение рабочего слоя футеровки компонентами (Na 2 O, K 2 O, FeO…), понижающими огнеупорность кирпича | Заплечики, распар, низ шахты |
| Абразивный износ движущимися шихтовыми материалами и газами, содержащими большое количество пыли | Все, кроме лещади |
| Воздействие чугуна и шлака | Лещадь, горн, распар, заплечики, низ шахты |
| Гидростатическое давление чугуна и шлака | Лещадь, горн |
| Подъемная (архимедова), сила | Лещадь |
| Отложение цинка с последующим превращением его в цинкит, способствующим росту кладки | Верх шахты, колошник |
| Удары загружаемой шихтой | Колошник, верх шахты |
| Отложение углерода в порах, а также трещинах, образовавшихся в огнеупорах в результате действия температурных напряжений | Шахта |
Особую роль и значение в повышении стойкости нижних зон доменных печей выполняет гарнисаж. Гарнисаж в современных агрегатах часто исполняет роль футеровки и довольно успешно. Например, алюмосиликатные огнеупоры в заплечиках служат не более месяца. На месте разгоревшей кладки образуется гарнисаж. Задача технологов состоит лишь в том, чтобы удержать его.
|
|
|
Выявлению механизма образования гарнисажа – настылей (настыль – это гарнисаж чрезмерной толщины, искажающий рабочий профиль печи) посвящен целый ряд исследований.
Для образования гарнисажа требуется выполнение трех условий:
- наличие жидких фаз;
- наличие интенсивно охлаждаемой поверхности;
- температура охлаждаемой поверхности должна быть ниже температуры кристаллизации жидкой фазы.
Слой гарнисажа может образоваться как на поверхности холодильников (даже на поверхности интенсивно охлаждаемого снаружи кожуха печи), так и на поверхности огнеупорной кладки. В последнем случае механизм образования гарнисажа будет усложнен протеканием физико-химических процессов при взаимодействии огнеупоров и расплавов.
На стойкость гарнисажа существенно влияет его возраст. Чем «старше» гарнисаж, тем он прочнее – в результате протекания процессов восстановления оксидов железа появляется упрочняющая гарнисаж корка из свежевосстановленного железа. Кроме того, повышается теплопроводность гарнисажа, а значит – увеличивается его толщина, что желательно в определенной мере.
Для уменьшения вероятности оползания гарнисажа, образующегося на поверхности холодильников, рабочая поверхность их при отливке выполняется ребристой.
На поверхности разгоревшей алюмосиликатной кладки лещади образуется защитный слой из графита. Здесь уже действует другой механизм: из чугуна, при снижении его температуры, выделяется графит и кристаллизуется на поверхности огнеупоров. Когда кладка лещади выполнялась из алюмосиликатных огнеупорных изделий и комбинированной, у технологов существовало четкое правило – месяц после задувки доменной печи выплавлять литейный чугун. Повышенное содержание кремния способствует графитизации углерода и ускорению образования защитного слоя из графита. Стойкость его сверхвысокая, если учесть, что графит не плавится, а начинает возгоняться только при температуре 30000С и более.
|
|
|
В верхней части шахты на поверхности кладки образуется гарнисаж из цинкита (ZnO). Восходящие газы несут из нижних горизонтов пары цинка. Они конденсируются на кладке. Zn окисляется при этом углекислым газом и парами воды до ZnO. Если температуры плавления и кипения Zn равны 419,5 0С и 906 0С соответственно, то ZnO начинает возгоняться при температуре выше 1800 0С. Слой за слоем образуется гарнисаж. Если толщина его не превышает 20-60 мм, то это полезное явление: замедляется разгар кладки, снижается ее газопроницаемость. Кроме того, уменьшается коэффициент трения материалов о стенки. Но, к сожалению, чаще всего образуется гарнисаж чрезмерной толщины, поэтому цинкитные настыли искажают рабочий профиль верха печи.
Классификация огнеупоров и их свойства
Для футеровки доменных печей применяются огнеупорные изделия и различные огнеупорные материалы, из которых готовят засыпки.
Огнеупорные изделия, имеющие определенную форму, классифицируют согласно ГОСТ Р 52918-2008 по шести основным признакам: химико-минералогическому составу, огнеупорности, пористости, способу формования, термической обработке, форме и размерам.
По химико-минералогическому составу изделия делят на типы: кремнеземистые, алюмосиликатные, магнезиальные, магнезиально-известковые, углеродистые, карбидокремниевые, цирконистые и др. Внутри каждого типа выделяют группы, отличающиеся по содержанию определяющих компонентов. Для футеровки собственно доменных печей в СНГ применяют алюмосиликатные (шамотные и высокоглиноземистые) и углеродистые. Огнеупорной промышленностью осваивается производство карбидокремниевых изделий для футеровки заплечиков, распара, низа шахты.
По огнеупорности изделия делят на огнеупорные (от 1580 до 1770 °С), высокоогнеупорные (1770-2000 °С) и высшей огнеупорности (свыше 2000 °С); по пористости - на особо плотные (с открытой пористостью до 3%), высокоплотные (свыше 3 до 10%), плотные (свыше 10 до 17%) и далее вплоть до легковесных.
По форме и размерам изделия подразделяют на прямые и клиновые, нормальные (длина 230 мм) и полуторные (345 мм). Огнеупорные изделия больших размеров и специальной формы называются блоками.
Размеры огнеупорных изделий оказывают большое влияние на качество и срок службы кладки, определяя не только количество и толщину швов, но и качество самого изделия, например однородность свойств по длине, постоянство размеров. Уровень техники и технология изготовления огнеупоров также определяют размеры изделий.
Налажено производство углеродистых и графитированных блоков сечением 400x400 и 550x550 и длиной до 1600-3200 мм, высокоглиноземистых блоков длиной 400, 550 мм, алюмосиликатных блоков толщиной до 200 мм вместо 75.
Основные виды огнеупорных изделий для футеровки доменных печей, их размеры и свойства приведены в табл. 5.2. Естественно, что по мере освоения промышленностью новых видов изделий или совершенствования технологии их производства перечень применяемых огнеупоров может изменяться, а свойства их улучшаться.
Таблица 5.2
