Огнеупоры для промышленных агрегатов и топок. Кн. 2. Служба огнеупоров

Аксельрод Л.М. и др.

Интермет Инжиниринг, 2002 г.

ОГНЕУПОРЫ ДЛЯ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ КОНВЕРТЕРОВ

Кислородно-конвертерное производство стали в мировой и отечественной практике получило широкое распространение, в США оно полностью заменило мартеновское производство. В России доля конвертерного производства стали от общего составляет 60,9 %, в Украине 49 %. Конвертерный способ производства стали заключается в продувке жидкого чугуна кислородом, в результате чего в чугуне происходит окисление примесей и частично железа. За счет экзотермических реакций резко повышается температура, выгорают примеси и окисляется углерод, что обусловливает получение стали.

В настоящее время разработаны и освоены методы продувки конвертеров, определяющие в основном их эффективность и условия службы огнеупоров. Различают конвертеры с верхним дутьем (LD) (рис. 4.14), с нижним (ОВМ) (рис. 4.15) и с комбинированным (ТВМ, LBEи др.) (рис. 4.16). В СНГ наибольшее распространение получили конвертеры с верхним дутьем.

Рис. 4.14. Конвертер типа LD(с верхним дутьем)  Рис. 4.15. Конвертер типа ОВМ (с нижним дутьем)  

Конвертер представляет собой большую стальную реторту, футерованную огнеупорными изделиями. Форма корпуса обычно грушевидная, симметричная. Корпус кислородного конвертера состоит из днища, нижнего усеченного конуса, цилиндрической части и конической горловины. У основания верхней конической части кожуха конвертера расположено сталевыпускное отверстие.

Днища кислородных конвертеров на большинстве предприятий объемные (рис. 4.17), что облегчает и ускоряет ремонт футеровки, однако создает угрозу проникновения металла во время плавки. Имеются также вставные (рис. 4.18) и неотъемные днища (рис. 4.19). Вставное днище применяют в конвертерах с садкой массой более 100 т. Оно облегчает и ускоряет ремонт и замену изношенной футеровки, а также обеспечивает хорошее уплотнение, однако при каждом ремонте днища футеровка разрушается и выполняется вновь. Неотъемное днище исключает прорывы металла, так как футеровка днища представляет собой единое целое с остальной футеровкой конвертера.

Цилиндрическая часть конвертера крепится в литом стальном кольце, имеющем две цапфы, опирающиеся на стойки. Конвертер имеет возможность поворота вокруг оси цапф на 360°, что используется при проведении технологического процесса плавки. Продувка кислородом в конвертере LDосуществляется водоохлаждаемыми фурмами, вводимыми через горловину. Защитный (арматурный), или постоянный, слой футеровки конвертеров выкладывают обожженными периклазовыми, хромитопериклазовыми или периклазохромитовыми огнеупорами. Хромитопериклазовые и периклазо-хромитовые огнеупоры иногда используют также для кладки рабочего слоя футеровки, отъемного днища.

Для футеровки рабочего слоя используют в основном безобжиговые изделия на смоляной связке: ПИБС-75 — периклазоизвестковые (MgO> 75 %) из магнезитовых доломитизированных порошков, ПИБС-50 — периклазо-известковые (MgO> 50 %) из смеси зернистого доломитового и тонкомолотого магнезитового порошка, ПИБС-80 — периклазоизвестковые (MgO> 80 %) на пековой связке, ИПБП — известковопериклазовые на пековой связке из доломитового порошка, БПГК — безобжиговые периклазографитовые, ПУ — периклазоуглеродистые. Содержание основных оксидов в безобжиговых огнеупорах на основе доломита и магнезита приведено в табл. 4.14.

Содержание углерода зависит от вида и количества смоляной связки и составляет 2,0—4,3 %.

Открытая пористость изделий низкая (от 1,0 до 11 %); коксующий обжиг увеличивает ее до 10,0—24,9 %. Прочность смолосвязанных изделий колеблется в широком диапазоне, что связано с видом связующего и технологией производства. При одинаковых условиях приготовления предел прочности при сжатии смолопериклазовых изделий значительно выше, чем смолоизвестковопериклазовых, и составляет до коксующего обжига 25,9— 42,9 и 18,9-26,1 МПа, а после обжига 23,5-36,9 и 18,4-30,6 МПа соответственно.

Смолосвязанные изделия имеют два существенных недостатка: низкую прочность при 200—300 °С, что вызывает опасность оползания футеровки при разогреве, и небольшой срок хранения от изготовления до применения, что делает изделия нетранспортабельными. Гидратация приводит к вспучиванию и растрескиванию изделий. Влияние продолжительности хранения на предел прочности при сжатии σ_сж смолосвязанных безобжиговых огнеупоров показано в табл. 4.15.

Таблица 4.15.

Изменение прочности смолосвязанных изделий при хранении

Термостойкость смолосвязанных безобжиговых изделий выше, чем обожженных того же состава. Так, термостойкость смолопериклазового огнеупора более 20 теплосмен (1300 °С— воздух), обожженного периклазового — не более 3.

Решающее значение при службе в конвертере имеет высокая теплоустойчивость безобжиговых огнеупоров, объясняемая присутствием в их составе углерода в виде углеродистого остатка. Пропитка силикатным шлаковым расплавом у смолосвязанных огнеупоров в 3 раза меньше, чем у обожженных того же состава.