» » Факторы, влияющие на стойкость футеровки
15.01.2015

Стойкость футеровки обычно измеряется числом плавок от одного капитального ремонта до другого. При работе без систематического торкретирования поверхности стойкость футеровки составляет до 1000 плавок.
На службу футеровки влияет целый ряд факторов, что определяет соответствующие меры борьбы с ее износом:
1. Тип огнеупоров, их качество, метод кладки. Качество смолосвязанных огнеупоров зависит от состава исходного сырья. Так, доломит должен иметь минимальное содержание Fе2О3, Аl2О3, SiO2 и повышенное MgO. В ряде стран к природному доломиту добавляют чистый оксид MgO, получаемый из морской воды.
2. Содержание SiO2 в шлаке. С целью снижения агрессивного воздействия кремнезема на кладку важно снижать содержание кремния в чугуне и окиси кремния в сыпучих материалах, а также всемерно ускорить растворение извести и формирование активного основного шлака. Позитивное влияние ускоренного шлакообразования на стойкость футеровки заключается также в снижении прямого контакта футеровки с кислородной струей. С этой целью добавляют доломитизированную известь в конце продувки для вспенивания шлака, сокращают количество повалок в результате использования вспомогательных фурм и автоматизации процесса.
3. Обогащение шлака MgO (до определенного предела), что затрудняет его переход из огнеупоров в шлак вследствие изменений условий массопереноса (приближение к пределу растворимости магнезии в шлаке).
4. Содержание FeO в шлаке. Оксиды железа шлака действуют на футеровку двояко: с одной стороны, обогащение шлака FeO ускоряет растворение извести и уменьшает вредное действие кремнезема, с другой, проникновение оксида в огнеупоры способствует их износу. Поэтому окисленность шлака должна быть оптимальной в зависимости от условий производства и типа используемых огнеупоров.
5. Влияние плавикового шпата. Действие плавикового шпата аналогично оксидам железа. Ускоряя растворение извести, CaF2 блокирует вредное влияние кремнезема. В то же время плавиковый шпат может и сам растворять доломит и магнезит футеровки, поэтому его расход должен быть оптимальным. Использование комплексных флюсов на основе ферритов кальция позволяет полностью исключить плавиковый шпат из шихтовки плавки.
6. Колебания температуры между плавками и температурный режим продувки. При перегреве металла и высокой температуре отходящих газов процесс разрушения футеровки заметно ускоряется.
Стоимость огнеупоров, используемых для футеровки конвертеров, велика, поэтому непрерывно используются новые технологии, позволяющие снизить расход огнеупоров.
Торкретирование. На большинстве заводов, как за рубежом, так и в странах Содружества для повышения стойкости футеровки применяют разные виды торкретирования. Суть этой операции заключается в нанесении на поверхность горячей футеровки огнеупорной массы. Составы торкретмасс и способы их нанесения разнообразны. На одном из заводов Японии применяли торкретмассу следующего состава, %: 80-90 MgO, 1-7 CaO, 0,5-3 SiO2, 2,5-3 P2O5. Фракционный состав массы: 1-4 мм - 25-30%, 0,3-1 мм - 30-35%, 0,07-0,3 мм - 10%, ≤ 0,07 мм - 30%. При этом была достигнута стойкость футеровки 250-т конвертера при регулярном торкретировании - 10 тыс. плавок. Общий расход огнеупоров за кампанию составил 1,38 кг/т, в том числе 0,20 кг/т смолодоломитового кирпича.
Особенно эффективно факельное торкретирование, при котором огнеупорный порошок (известь, доломит, магнезит) подается на футеровку в смеси с топливом (коксик, пропан) и кислородом. Огнеупорные частицы в горящем топливном факеле размягчаются и хорошо прилипают к горячей футеровке. При расходе массы ≤ 2 кг/т стали стойкость футеровки возрастает в два и более раза. В то же время регулярное (через 1-2 плавки) торкретирование существенно снижает производительность конвертера.
Раздув шлака. Для повышения стойкости футеровки за последние годы большую популярность приобрел способ раздува шлака в кислородном конвертере, заключающийся во вдувании азота высокого давления через верхнюю кислородную или вспомогательную фурму конвертера с целью разбрызгивания шлака по футеровке. Шлак покрывает ее, охлаждается, затвердевает и создает прочный защитный слой, способствующий снижению скорости износа огнеупоров, повышению эксплуатационной готовности агрегата и снижению эксплуатационных затрат. Процесс реализуется при полном выпуске стали, когда в конвертере остается только шлак, а также при наличии в конвертере стали и шлака. Режимы продувки в обоих случаях неодинаковы и различны зоны футеровки, на которых образуется гарнисаж.
Технология раздува разработана фирмой «Practer», США, и «Grate Lakes Division» корпорации «National Steel». На заводе в Индиана Харбор фирмы «LTB» в результате применения технологии раздува и ряда других мероприятий достигнуты рекордный срок службы футеровки, равный 15658 плавкам, повышение коэффициента использования конвертера с 78% в 1984 г. до 97% в 1994 г., снижение затрат на торкретирование на 66% при снижении удельного расхода огнеупоров на 0,38 кг/т. Достигнуто даже увеличение усредненной емкости конвертера благодаря длительной эксплуатации старого агрегата с изношенной футеровкой и увеличенной вследствие этого вместимостью.
Технология раздува шлака предусматривает следующие этапы:
- визуальный контроль состояния шлака с целью оценки необходимости ввода добавок (угля, известняка, доломита) для его кондиционирования;
- визуальный контроль состояния футеровки конвертера с целью выявления зон, требующих особого внимания при проведении раздува;
- качание конвертера для нанесения покрытия на загрузочный и выпускной участки футеровки;
- опускание кислородной фурмы в заданную позицию и начало продувки азотом (расход азота аналогичен расчетному для данной фурмы расходу кислорода).
Нанесение шлакового гарнисажа имеет и тот положительный эффект, что при заливке в конвертер чугуна с температурой ~ 1350°С частично оплавляется шлак, намороженный на стенке конвертера. Это приводит к образованию слоя жидкого шлака еще до начала продувки. Реальная экономия от эксплуатации системы может достигать 300 тыс. долл. в месяц.
Существенную роль в повышении стойкости футеровки конвертеров играют современные способы контроля за ее состоянием. В течение ряда лет в кислородно-конвертерном цехе завода фирмы «British Steel» в Сканторпе используется лазерная система измерения профиля и степени износа огнеупорной футеровки, обеспечивающая автоматическое сканирование и оперативное представление данных о ее состоянии. Лазерное измерение профиля футеровки конвертера - составная часть всего комплекса мероприятий, которые позволили за последние три года резко повысить стойкость футеровки конвертеров (с 1500 до 7000 плавок). Полное сканирование конвертера занимает от 25 до 30 мин, включая затраты времени на смену позиции инструмента. Если времени между плавками недостаточно для полного сканирования, возможно проведение замеров только в критических зонах. Обнаруженные участки с малой толщиной футеровки ремонтируют торкретированием и/или шлаковым покрытием посредством наклона конвертера или раздува шлака. В некоторых случаях раздувом шлака «залечиваются» участки футеровки особо малой толщины. Сканирование показывает, насколько успешно выполняется программа обслуживания. Способ раздува шлака открыл возможность для значительного увеличения срока службы футеровки конвертера и снижения расхода огнеупоров. Это увеличение кампании конвертера выявило несоответствие других элементов оборудования конвертерного цеха новым условиям эксплуатации. Продолжительность кампании, износ футеровки и устойчивость кожуха конвертера - эти три фундаментальных фактора тесно взаимосвязаны, хотя до недавнего времени новые технологические разработки далеко не всегда учитывали все три критерия.
По данным В.А. Кудрина, достижение стойкости футеровки конвертера свыше 5000-5500 плавок уже практически не влияют на его годовую производительность (рис. 3.64).
Факторы, влияющие на стойкость футеровки

При выпуске в сутки 30-40 плавок достигнутая стойкость футеровки -это 4-6 мес. непрерывной работы, т.е. период, в течение которого необходима ревизия корпуса конвертера, вспомогательного оборудования и т.п.
Говоря о достоинствах технологии раздува шлака, следует отметить, что практически на всех заводах, где внедрен этот прием, удалось вдвое увеличить длительность кампании без увеличения расхода торкрет-материала. При этом удельный расход огнеупоров значительно снизился.