Способы повышения стойкости футеровки

Кладка огнеупорной футеровки

Кладку кирпича в печи можно производить кольцами и вперевязку, с поворотом корпуса и без поворота (рис. 33, 34.).

В качестве связки в зоне спекания могут использоваться металлические пластины и мертель. Каждый способ футеровки имеет свои преимущества и недостатки. При укладке кольцами при выпаде одного кирпича может упасть все кольцо. В случае же выполнения футеровки вперевязку выпад одного кирпича приводит только к локальному разрушению участка футеровки. В то же время при значительном отклонении размеров кирпича могут возникать трещины в огнеупоре из-за механических нагрузок.

При футеровке печи путем поворота достаточно осуществлять крепление кирпича к корпусу в двух местах через 180^о. Первый поворот следует делать на 90^о, а следующие два на ~50^о, чтобы уравновесить правую и левую часть кладки в нижней части. В конце делается замок из 5…7 кирпичей, который расклинивается стальными пластинами.

Для бесповоротного способа необходимо специальное приспособление и кладку можно выполнять только кольцами. При использовании в качестве связки металлических пластин они должны быть приклеены к кирпичу, так как в верхней части их невозможно будет установить, или кладку следует производить на мертельной связке.

Образование защитной обмазки на поверхности футеровки в зоне спекания значительно увеличивает срок ее службы, так как она предохраняет огнеупор от воздействия высоких температур, теплосмен и обжигаемого материала. Процесс формирования обмазки на поверхности футеровки зависит от адгезионных свойств и вязкости жидкой фазы. Припекание частиц к футеровке происходит в результате самопроизвольного уплотнения и уменьшения свободной поверхностной энергии.

Состав обжигаемой смеси оказывает большое влияние на создание защитной обмазки. Из оксидного состава важнейшее влияние оказывает Al₂O₃, так как этот оксид создает вязкую жидкую фазу, которая способствует припеканию материала к футеровке и, следовательно, образованию обмазки. При недостатке в сырье оксида алюминия его можно частично компенсировать оксидом железа. Однако такая замена не равноценна, так как Fe₂O₃ создает менее вязкую жидкую фазу, в результате чего затрудняется образование обмазки. Оптимальное содержание этих оксидов в материале перед зоной спекания желательно поддерживать в пределах Al₂O₃ =5,6…5,9%; Fe₂O₃ =4,6…4,2%; чтобы сумма Al₂O₃ + Fe₂O₃ ≈ 10%. Значительное отрицательное влияние на образование обмазки оказывает крупнокристаллический кварц, при повышенном содержании которого затрудняется спекание клинкера. Это приводит к увеличенному расходу топлива, обрушению обмазки, резким теплосменам на поверхности огнеупора и сколу кирпича. Оптимальной модульной характеристикой обжигаемого материала для создания обмазки является: КН =0,90…0,93; n =2,0…2,4; p =1,2…1,5.

Термомеханическая нагрузка (термическая и механическая) возникает и при «термоударе». Причиной «термоудара» может стать нестабильный процесс обжига, сход обмазки и остановка печи. «Термоудар» в основном приводит к образованию трещин на глубине 20…30 мм, параллельных к рабочей (горячей) поверхности кирпича и откалыванию этой части.

Обеспечить образование обмазки в зоне спекания и, следовательно, высокую стойкость футеровки можно рациональным сжиганием топлива, путем снижения скорости вылета топлива в форсунке W _ф, уменьшением коэффициента избытка воздуха α, повышением температуры вторичного воздуха и наклоном горелки β на материал.

Большое влияние на длительность службы огнеупора оказывает режим розжига печи. Согласно данным зарубежных фирм производителей огнеупоров, допустимый нагрев огнеупора на основе MgO должен быть не более 50ºС в час. Быстрый разогрев футеровки приводит к возникновению термических напряжений в кирпиче с образованием трещин, в результате чего стойкость футеровки может снизиться в два раза.

Таким образом, к основным способам повышения стойкости футеровки относятся:

– использование качественного огнеупора;

– качественное выполнение футеровочных работ;

– оптимальный состав обжигаемого материала;

– исключение резких теплосмен огнеупорной футеровки в печи;

– оптимальный режим горения топлива (рациональный факел);

– соблюдение рационального режима розжига печи.