Футеровка печи: как защитить от повреждений?

Содержание

В этой статье вы узнаете, как производится защита печи и в особенности топки от различных физических и механических повреждений, какие есть материалы, используемые с этой целью, а также как осуществляется футеровка печи.

Футеровка печи для усиления огнестойкости

Но для начала следует разобраться, что такое футеровка топки? Футеровка представляет собой конструкцию, которая служит защитой рабочей камеры (приемущественно, топки) печи от различных воздействий среды. Цели, которые преследует футеровка печи:

теплоизоляционные изделия (защита от перепада температур);
огнеупорные изделия (защита от жара топки);
кислотоупорные изделия (защита от агрессивных реагентов);
облицовочные материалы.

Таким макаром, футеровка печи обеспечивает полную герметизацию и создает нужную газовую плотность в печи. Эта конструкция продлевает сроки службы топки и способствует улучшению механической, строительной и геометрической стойкости.

Печи, в которых предусматривается нагревание металлов, устраиваются из материалов, которые обеспечивают устойчивость и прочность.

К таким материалам относят:

чугун;
кирпич;
железо.

Но вышеперечисленные материалы не способны противостоять высочайшим температурам, потому нужна огнеупорная футеровка для защиты рабочего места печи, проводят ее с внедрением устойчивых и огнеупорных к химическим воздействиям материалов, которые предотвращают разрушения.

В качестве фурнитуры используют глину или различные горные породы.

Главные классы материалов для футеровки

Выделяют 3 класса материалов, с помощью которых может быть проведена футеровка печи:

Класс A — материалы, базу которых составляет кремнезем;
Класс B — материалы, базу которых составляет глина (гидросиликат глинозема);
Класс C — смешанные материалы, не относящиеся к классам A и В.

Материалы класса A

Материалы класса A разделяются на:

Материалы для кладки печи

искусственные (в качестве кирпичей, которые отпрессованы из измельченных горных пород);
естественные (в качестве камешков, которые вытесаны из частей горной породы)

К естественным камням относят: гранит, кремнистый сланец, кварц, песчанки.

Искусственная фурнитура представлена динасовыми кирпичами. Таковой материал включает смесь измолотого незапятнанного кварца и 1–2% глинистого или известкового вещества, которая прессуется в кирпич и подвергается обжигу до белого каления. При огромном жаре такие кирпичи мало вспучиваются, а при резком колебании температуры очень растрескиваются.

Материалы класса B

К футеровочным материалам класса B относят:

бокситный кирпич,
обыденный огнеупорный кирпич (шамотный).

Для приготовления бокситного кирпича употребляют природный гидрат глинозема, который содержит примеси окиси железа и боксит. После обжига и измельчения эту смесь разбавляют маленьким количеством воды и огнеупорной глины. Происходит формирование в кирпичи, которые опять обжигаются.

Обычный огнеупорный кирпич состоит из огнеупорной глины с примесями тощего вещества (обожженной шамоты). Такое вещество предупреждает растрескивание и усыхание, что свойственно глине. Время от времени в состав кирпича добавляют зерна древесного угля, кокса или графита.

Материалы класса C

Класс C включает огнеупорные материалы:

угольный кирпич;
огнеупорные смеси;
главные набойки.

К основным материалам относят стальные окислы: молотовая окалина, руды и шлаки, содержащие огромное количество стальной окиси.

Разработка футеровки печей

Футеровка печей осуществляется согласно чертежам соответственной конструкции.
Перед тем как начать работу, индуктор продуют сжатым воздухом и хорошо осматривают.
Индуктор испытывается под давлением в 10 атм.
Внутренняя поверхность индуктора покрывается изоляционной обмазкой.
Индуктор с нанесенной обмазкой обкладывают изнутри миканитом, слоем в 0,5–1 мм.
Производится соединение листов встык.
Выкладывают последующий слой из асбестового картона в толщину 5 мм.
С помощью распорных колец (из металлической проволоки) создают прижатие асбеста и миканита к стенкам индуктора.
Распорные кольца равномерно извлекают по мере набивки тигля.

Огромное применение в качестве главных футеровочных материалов находят магнезия или кирпичи из извести. В большинстве случаев употребляют доломит, который подвергается обжигу до белого каления. Потом его охлаждают, отсеивают, размалывают и добавляют с 3–8% глины — происходит формирование кирпича.

Футеровка электродуговых печей

Футеровка электропечей делается из кислых или основных огнеупорных материалов. Наибольшее распространение получили печи с основной футеровкой, в которых присходит выплавление стали для слитков.

Некие части футеровки, такие как стены, подина, свод, могут работать в разных критериях, чем и обусловлена неодинаковая их стойкость. В самых томных критериях размещаются стены и свод печи. Они подвержены сильному перегреву за счет лучистой энергии, исходящей от электрических дуг. Эти элементы футеровки подвержены резким перепадам температур.

Футеровка электропечей

Подина основной печи включает в себя:

теплоизоляционный слой;
кирпичное основание;
верхний рабочий набивной слой.

Термоизоляция подины состоит из:

слоя листового асбеста (20 мм);
слоя шамотного порошка (20 мм). На него укладывают 2 ряда шамотного кирпича на плашку (130 мм);
кожуха, укладываемого на днище.

Кирпичное основание подины строят на теплоизоляционном слое. Это основание включает в себя ряды магнезитового кирпича шириной 575 мм. Кладка делается так, чтоб не было совпадений вертикальных швов в соседних рядах. Такое размещение сделает труднее прохождение водянистого металла, при местном разрушении рабочего ряда подины через кладку.

Изготовка верхнего рабочего слоя подины происходит набивкой из магнезитового порошка, который может включать в себя добавки в качестве связывающих частей. К таким добавкам относят пеку (~1%) и каменноугольные смолы (10% по массе). Толщина набивки должна составлять 150 мм. Полная высота футеровки подины — 900 мм.

У печи с емкостью 80 т стойкость подины равна 1300–1800 плавок, а у печи, имеющей наименьшую емкость, — до 4500–5000 плавок.

Кладка стенок электродуговых печей совершается из периклазошпинелидного кирпича с толщиной стенок 460 мм безобжигового магнезитохромитового кирпича, толщина которого составляет 380 мм.

1-ый ряд подины печи

Большие печи имеют стойкость стенок до 100–150 плавок. Свод печей, имеющих огромные и средние емкости, на заводах обычно изготавливают из магнезитохромитового кирпича. Малость ранее для сводов применяли динасовый кирпич.

Своды из динасового кирпича имеют низкую стойкость. Это связано с их оплавлением, которое вызывается в результате взаимодействия кремнезема с окислами железа и известковой пылью, которые находятся в атмосфере печи. На данный момент динасовые своды отыскали свое применение в печах с малой емкостью.

Стойкость магнезитохромитовых сводов выше стойкости динасовых в 2–3,5 раза и составляет около 100–200 плавок.

Свод набирается из кирпича в сводном кольце на специальном шаблоне. Шаблон имеет неровности, по этому кладка свода выходит с нужной кривизной, которая присваивает ему прочность.

Печи емкостью 30–80 м имеют толщину свода 300 мм. После производства стенок и подины приступают к установлению электродов и свода. Потом создают спекание набойки подины и сушку футеровки.

Для этого в печь помещают слой кокса с толщиной 200–400 мм. Опустив на него электроды, включают ток. Благодаря действию раскаленного кокса удаляются смолы и пека и происходит образование отдельных зернышек магнезита.

Конструкции футеровки свода

Предназначение свода схоже с назначением стенок, но работа происходит в более томных критериях. Свод обязан иметь отверстие для электродов с электроизоляцией, кислородной фурмы, газоотсоса, топливных горелок.

Магнезитохромитовые кирпичи обеспечивают недостаточную электроизоляцию электродов. Это приводит к электрическим пробоям, создающимся меж механическим повреждением центральной части свода и уплотнителями электродных отверстий.

Совет: Чтоб не происходили электронные пробои, нужно отверстия под электроды футеровать высокоглиноземистым кирпичом, который содержит оксид AL больше 70%.

Этот кирпич имеет более высочайшее электросопротивление.

Вне печи на специальном шаблоне выкладывают своды дуговых печей. Шаблон изготавливают из дерева, который обит железными листами или из чугуна.

На шаблоне должны устанавливаться участки, в которых имеются отверстия для электродов и 3 болванки цилиндрической формы для правильного расположения отверстий для свода. Нужно зафиксировать отверстия для кислородной фурмы и газоотвода. После чего на шаблон помещают кольцо для свода и начинают укладку кирпичей.

Сводовое кольцо нужно проверить на гидравлическую плотность под давлением. Меж кольцом для свода и кладкой производят термическую изоляцию из листового асбеста.

Осуществляя наборку свода, центральная арка должна проходить меж отверстиями для электродов 2-ой фазы с одной стороны и 1-ой и 3-ей фаз с другой стороны. Для печей, имеющих маленькую емкость, своды набирают мало по другому: укладка кирпичей концентрическими рядами всухую. В центре свод изнашивается резвее, чем на периферии, потому ее выполняют с большей шириной.

Для электропечей, которые имеют огромную емкость, существует конструкция свода, которая имеет съемную центральную часть. Потому для этой конструкции предвидено, не считая сводового, еще и водоохлаждаемое кольцо.

Состав водоохлаждаемого свода:

центральная часть;
футерованный огнеупорный кирпич;
охлаждаемая наружняя часть.

Сегменты водоохлаждения прикрепляют к несущей конструкции. Своды выкладывают из нормальных и фасонных кирпичей, некую часть которых нужно подтесывать.

Своды, состоящие из фасонных кирпичей, имеют более длинный срок службы. Благодаря подтеске происходит их ослабление и на сборку уходит меньше времени. Используя фасоны, можно утолщать среднюю часть свода, что увеличит ее срок службы.

Совет: Для увеличения срока службы нужно понизить механическую нагрузку на кирпичи кладки, а также давление, исходящее от распора.

Для крупных печей отлично использовать распорно-подвесные своды. При этом меж кирпичами в кладке свода закладывают железные пластинки, прикрепляющиеся к уголкам, которые присоединяют к несущему каркасу. Часть веса кирпичной кладки благодаря каркасу перебегает на сводовое кольцо. Стойкость распорно-подвесных сводов выше на 20% обыденного распорного.

Для крупных печей стойкость магнезитохромитовых сводов составляет 50–100 плавок, а в малых — 200–250 плавок.

Увлекательный факт: Известен опыт, в котором применялся на сто процентов водоохлаждаемый свод. Он имел вид плоской коробки и рабочую поверхность, состоящую из огнеупорной набивки. Стойкость такового свода составляла более 6000 плавок.

Разработка ремонта для защиты печи

Огнеупорная футеровка свода печи со временем изнашивается, и чтобы сохранить на долгое время ее рабочее состояние, требуется повсевременно чинить ее самые пострадавшие участки.

После каждой проделанной кладки печь нужно кропотливо оглядеть, подину прощупать стальным штырем.
Выявив все поврежденные места, провести ремонт футеровки печи. После выпуска плавки печи сделать чистку остатков металла и шлаков.

Совет: Проводите чистку печи от шлаков как можно почаще, так как накопившиеся остатки металлов и шлаков могут привести к зарастанию и уменьшению объема вместилища дуговой печи. Это приведет к поднятию уровня зеркала металла, что затруднит ведение процесса.

Все это приводит к большой угрозы прорыва металла через порог рабочего окна или откосы.
Нарушение и выгорание футеровок
Смешивание шлака с заправочными материалами приводит к понижению их огнеупорности и может поспособствовать размягчению футеровки, в случае больших температур.
Недопустимым является нахождение остатков металла на подине. Это не дает способности провести высококачественный ремонт футеровки подины, так как остатки металла и шлаки препятствуют свариванию огнеупоров с заправочными материалами.
После расплавки металла происходит всплытие заправочного материала, что приводит к разрушению подины.
Если футеровка подины существенно повреждена и происходит затруднение в удалении остатков металла, нужно прочистить задний откос. После его заправки следует произвести наклон дуговой сталеплавильной печи к стороне разливочного просвета.
Как только вышло застывание металла, печь ставят в нормальное положение и начинают чистку. Создают удаление замороженной стали после заправки. Остатки металла и шлака удаляются вручную с помощью железных скребков. Эту операцию создают под тепловым излучением футеровки в кратчайший срок, пока не произошло застывание шлака и стали.
При постоянном поддержании футеровки в хорошем состоянии, в печи скапливается только маленькое количество остатков шлака и металла. Откос, находящийся около выпускного отверстия, пологий. Чтоб достигнуть более полного слива шлака, производят его разжижение перед выпуском плавки.
Если вышло сильное зарастание подины, то восстанавливают ее до прежних размеров, при помощи плавки стали неответственной марки, которая выплавляется с полным окислением.
На подину помещают руду и производят насыщенное кипение в окислительный период. Благодаря этому происходит размыв футеровки и восстанавливаются размеры ванны дуговой печи. После удаления остатков шлака и металла, производят заправку покоробленных участков футеровки.
Покоробленные места футеровки откосов и подины заправляют магнезитовым порошком, а места большего повреждения — порошком, который смочен в жидком стекле.
Лучшим для заправки является особый тонкодисперсный порошок. Размер зерна должен составлять 0–1,5 мм и в его составе не должны находиться доломит и известь.
Часто в заправочные консистенции заходит размолотый магнезитовый кирпич.
Печи, в которых выплавляют хромистые стали, в заправочных консистенциях содержат молотый хромомагнезитовый кирпич и хромистую руду.
После проведенного ремонта футеровки подины производят ее закрепление. Для этого проводят плавку без окисления при низкой термический нагрузке.
Заправку печей, имеющих маленькую емкость, вы можете выполнить вручную, с помощью лопат, а передний откос — специальной ложкой. Воспользовавшись вышеприведенной информацией, можно произвести ремонт защиты печи.