Способ изготовления футеровки малых сводов электропечей
Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к способам кладки кирпичной огнеупорной футеровки малых сводов дуговых сталеплавильных печей. Технический результат - повышение механической прочности огнеупорной кладки и газоплотности футеровки, снижение расхода огнеупоров на ремонт футеровки, увеличение производительности электропечи за счет повышения срока службы свода. Способ изготовления футеровки малых сводов электропечей включает выполнение огнеупорной кладки свода кирпичом с образованием в стыке между кирпичами швов, заполняемых огнеупорным связующим раствором, состоящим из затворителя - ортофосфорной кислоты и сухой огнеупорной смеси, в качестве которой используют окислы алюминия и хрома. Толщина швов в стыке между кирпичами составляет 2-5 мм. Для компенсации термических напряжений, возникающих в огнеупорной кладке свода, по периферии между водоохлаждаемым сводовым кольцом и огнеупорной кладкой размещают волокнистый теплоизоляционный материал толщиной 10-15 мм. В качестве волокнистого теплоизоляционного материала используют листовой асбест. 1 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к способам кладки кирпичной огнеупорной футеровки, и может быть использовано при футеровке малых сводов сверхмощных дуговых сталеплавильных печей.
Известен способ кладки кирпичной футеровки теплового агрегата, включающий заполнение горизонтальных швов между кирпичами оксидным связующим материалом, при этом горизонтальные швы предварительно покрывают гидрофобизирующим веществом, а в качестве оксидного связующего используют материалы, температура плавления которых на 10-50°С ниже температуры возникающей при службе теплового агрегата на линии, соединяющей кирпичи, а в качестве гидрофобизирующего вещества используют эмульсию коллоидного графита в триметилхлорсилане или этилсиликате в соотношении 1:3 (1).
Однако данный способ кладки неприемлем для футеровки сводов электропечей, так как при температурах, возникающих при эксплуатации, возможна потеря механической прочности и газоплотности кирпичной кладки вследствие вытекания из швов под действием силы тяжести оксидного связующего.
Также известен способ кладки кирпичной футеровки металлургических агрегатов, включающий заполнение швов между кирпичами связывающим материалом, в качестве которого используют хромомагнезитовый порошок, пропитанный 10-15%-ным водным раствором ортофосфорной кислоты, которые образуют одно целое с кирпичной кладкой (монолит) (2). Данный способ наиболее близок по технической сущности к изобретению и принят за прототип.
Одним из недостатков известного способа является то что, швы, заполненные хромомагнезитовым порошком, неравномерно пропитываются раствором ортофосфорной кислоты, следствием чего является недостаточная газоплотность огнеупорной футеровки. При этом образующаяся монолитная огнеупорная футеровка свода испытывает резкие периодические перепады температур и некомпенсированные термические напряжения, возникающие в процессе эксплуатации электропечи, что приводит к образованию трещин в кирпичной кладке и дальнейшему ее разрушению.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение механической прочности огнеупорной кладки и газоплотности футеровки, снижение расхода огнеупоров на ремонт футеровки, а также увеличение производительности электропечи за счет повышения срока службы свода.
Поставленная задача достигается тем, что предлагается способ изготовления футеровки малых сводов электропечей, включающий выполнение огнеупорной кладки свода кирпичом с образованием в стыке между кирпичами швов, заполняемых огнеупорным раствором, состоящим из сухой огнеупорной смеси и затворителя - ортофосфорной кислоты, при этом в качестве основы сухой огнеупорной смеси используют окислы алюминия и хрома, причем толщина швов в стыке между кирпичами составляет 2-5 мм, а для компенсации возникающих в огнеупорной кладке свода термических напряжений, по периферии между водоохлаждаемым сводовым кольцом и огнеупорной кладкой, размещают волокнистый теплоизоляционный материал толщиной 10-15 мм. В качестве волокнистого теплоизоляционного материала используют листовой асбест.
Использование для скрепления кирпичей в качестве связующего материала огнеупорного раствора, состоящего из сухой огнеупорной смеси на основе окислов алюминия и хрома и затворителя - ортофосфорной кислоты, позволяет иметь в процессе эксплуатации электропечи достаточно прочную, обладающую высокой огнеупорностью, термостойкостью и газоплотностью монолитную футеровку свода.
Огнеупорный раствор состоит из двух компонентов: сухой огнеупорной смеси и затворителя. Основу сухой огнеупорной смеси составляют окислы алюминия (70-75%) и хрома (10-15%).
Применение в качестве основы сухой огнеупорной смеси, состоящей в основном из окислов алюминия с незначительным количеством окислов хрома (до 5%), не позволяет иметь огнеупорный раствор, обладающий достаточной термической стойкостью. Введение в состав огнеупорного раствора повышенного содержания окислов хрома (до 10-15%) позволяет значительно повысить его термостойкость, шлакоустойчивость, а также способствует, с точки зрения равномерного распределения термических напряжений, возникающих в огнеупорной кладке, понижению разницы между коэффициентами линейного расширения используемых материалов (огнеупорного раствора и огнеупорных изделий), применяемых для кладки.
Использование в качестве затворителя ортофосфорной кислоты позволяет получать огнеупорную массу, обладающую высокой адгезионной способностью во время кладки свода, при этом сохраняя достаточно высокую механическую прочность кладки свода в целом, в процессе работы электропечи.
Толщина швов 2-5 мм, образуемых огнеупорным раствором между кирпичами, обеспечивает достаточно высокую строительную прочность кладки малого свода за счет расклинивания ее замковыми кирпичами, с другой стороны такая толщина швов частично компенсирует термические напряжения, возникающие между кирпичами в кладке вследствие расширения сводовых изделий при нагреве.
Уменьшение толщины шва ниже нижнего предела не допустимо, так как более тонкий шов оказывается недостаточным для компенсации термических напряжений, возникающих между кирпичами в кладке, а также не образуется требуемого объема шва, заполненного огнеупорным раствором, обеспечивающего достаточную прочность скрепления огнеупорных изделий.
Превышение указанного верхнего предела толщины шва нецелесообразно в связи со снижением расклинивающих усилий в кладке после забивания замковых кирпичей, что, соответственно, уменьшает ее строительную прочность.
Для компенсации термических напряжений, возникающих в рабочем слое футеровки при ее одностороннем высокотемпературном нагреве в процессе работы печи, предусматривается укладка 10-15 мм волокнистого теплоизоляционного материала (листового асбеста) по периферии между водоохлаждаемым сводовым кольцом и огнеупорной кладкой. Укладка слоя листового асбеста менее 10 мм не обеспечивает требуемой величины зазора между кладкой и водоохлаждаемым сводовым кольцом, достаточной для компенсации термических напряжений, укладка слоя более 15 мм приводит к снижению строительной прочности огнеупорной кладки малого свода печи.
Малый свод дуговой сталеплавильной печи набирается следующим образом.
Огнеупорный раствор для наборки свода приготавливают на месте кладки в растворо- или бетономешалке любого типа. При этом сухая огнеупорная смесь на основе окислов алюминия и хрома должна иметь крупность не более 2 мм.
Загруженная в растворомешалку сухая смесь по мере перемешивания увлажняется затворителем - ортофосфорной кислотой, обладающей плотностью не менее 1,45 г/см 3, до консистенции, обеспечивающей равномерное распределение огнеупорного раствора по приклеиваемой поверхности и прилипание к ней.
Перед наборкой свода водоохлаждаемое сводовое кольцо опрессовывается сжатым воздухом под давлением, затем устанавливается на стенд и центрируется. Первоначально на кольцо накладывается 2-3 слоя листового асбеста и далее производят кладку свода.
Наборку свода выполняют, используя общепринятые приемы кладки с использованием раствора. При этом слой огнеупорного раствора, наносимый по приклеиваемым поверхностям кирпича (огнеупорные изделия ПХС, ПХСЭ, ПХК), должен обеспечивать толщину швов в кладке 2-5 мм, а кирпичи (кроме замковых) должны тщательно прижиматься друг к другу. В центральной части кладки оставляют 4-7 замковых кирпичей, которые должны выступать над поверхностью свода на 50-70 мм, после окончания наборки свода их забивают пневмомолотком с утолщенным наконечником или молотом, предварительно подложив резиновую прокладку.
Плотное прилегание кирпичей друг к другу с соблюдением толщины швов в пределах 2-5 мм обеспечивается расклинивающими усилиями в кладке после забивания замковых кирпичей.
После наборки малый свод устанавливается на печь, где он сушится и разогревается в процессе дальнейшей эксплуатации.
Стойкость малого свода при изготовлении его по данному способу по сравнению с базовым увеличивается с 75 до 110 плавок. Использование предлагаемого способа футеровки свода позволяет повысить технико-экономические показатели работы электропечи за счет увеличения ее кампании по своду в 1,5 раза.
Источники информации
1. А.с. №996831, Мкл. 3 F 27 D 1/00, пр. 31.05.79 г.
2. А.с. №51492, Мкл. 3 F 27 D 1/00, пр. 27.02.75 г. - прототип.
Формула изобретения
1. Способ изготовления футеровки малых сводов электропечей, включающий выполнение огнеупорной кладки свода кирпичом с образованием в стыке между кирпичами швов, заполняемых огнеупорным раствором, состоящим из сухой огнеупорной смеси и затворителя - ортофосфорной кислоты, отличающийся тем, что в качестве основы сухой огнеупорной смеси используют окислы алюминия и хрома, при этом толщина швов в стыке между кирпичами составляет 2-5 мм, а для компенсации возникающих в огнеупорной кладке свода термических напряжений по периферии между водоохлаждаемым сводовым кольцом и огнеупорной кладкой размещают волокнистый теплоизоляционный материал толщиной 10-15 мм.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве волокнистого теплоизоляционного материала используют, например, листовой асбест.
