Машиностроение и механика

Футеровка

Футеровка конвертера работает в тяжелых условиях, подвергаясь воздействию высоких температур; термических напря­жений, возникающих при колебаниях температуры футеровки; ударов кусков шихты при загрузке и знакопеременных нагрузок, возникающих при вращении конвертера. Она изнашивается также в результате химического взаимодействия со шлаком и размыва­ющего действия потоков металла и шлака.

Футеровку обычно делают двухслойной. Примыкающий к ко­жуху арматурный слой толщиной 110—250 мм умень­шает теплопотери и защищает кожух в случае прогара рабочего слоя. Арматурный слой выполняют из магнезитового или магнезито-хромитового кирпича, он не требует замены очень длительное время (годы). Внутренний или рабочий слой изнашивается во время ра­боты и его заменяют при ремонтах футеровки; его толщина в зави­симости от емкости конвертера составляет 500—750 мм.

Для кладки рабочего слоя используют безобжиговые огнеупоры на связке из каменноугольной смолы или пека — смолодоломит (35—37 % MgO, 45—65 % СаО), смолодоломитомагнезит (50— 80 % MgO, 12—45 % СаО), смоломагнезит; эти же огнеупоры, под­вергнутые термообработке (выдержка при 600—800 °С в нейтраль­ной или восстановительной атмосфере), а также обожженные магне­зит и доломитомагнезит, пропитанные смолой или пеком. Чаще всего применяют необожженные кирпичи из смолодоломита или смолодоломитомагнезита.

Из необожженных кирпичей выкладывают рабо­чий слой футеровки, после чего ее обжигают, нагревая по специаль­ному режиму до температуры 1100°С путем сжигания в полости конвертера кокса при подаче кислорода через фурму. При обжиге происходит коксование смолы — летучие удаляются и остается прочный коксовый остаток.

Недостаток безобжиговых огнеупоров, и в первую очередь смолодоломита — сильная слонность к гидратации: содержащаяся в до­ломите окись кальция реагирует с поглощаемой из атмосферы вла­гой, в результате чего кирпич теряет прочность и рассыпается в по­рошок. Поэтому смолодоломитовый кирпич нельзя хранить более 2—6 суток после изготовления.

Стойкость футеровки определяется стойкостью уча­стков наибольшего износа. Это —футеровка цилиндрической части конвертера в районе шлакового пояса и в месте падения кусков лома при загрузке, футеровка горловины, а также летка. Суще­ственное влияние оказывает качество огнеупоров; стойкость футе­ровки из безобжиговых огнеупоров составляет 400—700 плавок; при использовании термообработанных безобжиговых огнеупоров или обожженных с пропиткой смолой стойкость достигает 800— 900 плавок. При такой стойкости (400—900 плавок) расход огне­упоров составляет 2—5 кг на 1 т стали.

Существенное влияние на стойкость футеровки оказывают пара­метры технологического режима и состав шихтовых материалов. Стойкость футеровки снижается при повышении температуры про­цесса, так как это вызывает размягчение огнеупоров и ускорение их взаимодействия со шлаком; при увеличении жидкотекучести и коли­чества шлака в результате усиления взаимодействия со шлаком и при снижении основности шлака, т. е. увеличении в нем содержа­ния кислотных окислов, взаимодействующих с основными окислами футеровки. Заметно понижается стойкость футеровки при увеличе­нии содержания в шлаке окислов железа, образующих с окислами футеровки легкоплавкие соединения.

Отрицательно сказывается на стойкости футеровки повышение содержания кремния в перерабатываемом чугуне, так как в резуль­тате его окисления в шлаках начального периода продувки увеличивается содержание SiO₂ и, наряду с этим, возрастает общее коли­чество шлака. По этой же причине необходимо, чтобы сыпучие материалы (руда, известь и др.) содержали минимальное количество кремнезема.

Следует избегать увеличения длительности интервалов между продувками, поскольку проникающий в полость конвертера воздух вызывает окисление коксовой пленки, а при охлаждении вследствие термических напряжений возможно скалывание огнеупоров.

Установлено, что растворение футеровки шлаком замедляется, если увеличить в нем содержание MgO до 6—8 %. В связи с этим рекомендуется применение шлакообразующих, содержащих окись магния (доломит, доломитизированная известь).

С целью повышения стойкости футеровки конвертеров применяется горячее торкретирование футеровки. Суть торкретирования сводится к нанесению с помощью торкрет-машин огнеупорной массы на изношенные участки футе­ровки. Применяют факельное, полусухое и иногда мокрое (пульповое) торкретирование.

Применяют торкретирование как всей поверхности футеровки, так и локальное — т. е. торкретирование отдельных наиболее изно­шенных участков. Длительность торкретирования обычно не пре­вышает 5 мин, его проводят после каждой или после нескольких плавок. Рекордная стойкость футеровки при торкретировании достигнута на одном из японских заводов — 10 110 плавок при расходе огне­упорного кирпича и торкрет-массы 0,19 и 1,38 кг/т стали соот­ветственно.