Устройство подины, стен и свода основной дуговой печи

Подина дуговой печи выдерживает, как правило, двухлетнюю кампанию (более 4 000 плавок) до полной замены в очередном капитальном ремонте.

Основная футеровка подины дуговой печи состоит из набивного слоя, слоя кирпичной кладки и теплоизоляционного слоя. При ее создании соблюдается следующая последовательность выполнения операций:

Днище металлического кожуха печи выкладывают листовым асбестом толщиной 10—20 мм, перекрывая швы между собой.

Засыпают шамотный порошок для выравнивания поверхности (5-30 мм). Стены кожуха изолируют листовым асбестом в один — два ряда. На выровненную поверхность днища укладывают шамотный кирпич в один-два ряда на плашку и на ребро, засыпая швы шамотным порошком и простукивая их деревянным молотком.

На шамот выкладывают магнезитовый кирпич на ребро, на плашку линейными рядами, кладку ведут от центра днища печи к стенкам. Швы параллельных рядов кладки не должны совпадать, поэтому в каждом ряду кирпичи выкладывают под углом 45° к предыдущему ряду. Кладку выполняют «насухо», притирая кирпичи один к другому. Толщина швов не должна превышать соответственно 1 и 2 мм в центре и у стенок (контролируют щупом).

Перед кладкой подины подбирают кирпичи одинаковых размеров без отбитостей. Каждый ряд кладки пересыпают магнезитовым порошком, простукивая кирпичи деревянными молотками для уплотнения.По окружности кожуха печи оставляют температурный зазор шириной до 65 мм, заполняя его асбестовой ватой. Искажений ширины и вертикальности зазора не допускают.

Кладку откосов из нормального магнезитового кирпича ведут уступами. На кладке подины намечают окружность определенного диаметра (зависит от емкости печи) и по ней выкладывают окантовочное кольцо из магнезитового кирпича. Пространство между кольцом и подиной выравнивают набивной магнезитовой массой и на образованной площадке выкладывают первый ряд откосов. Последующие ряды кладки откосов ведут с перекрытием швов предыдущего ряда, образуя уступы, обеспечивающие получение заданной ширины будущего верхнего ряда. В температурный зазор откосов утрамбовывают набивную массу, перекрывая его верхним рядом кирпичной кладки. После выравнивания магнезитовым порошком верха откосов, приступают к кладке стен.

Во время кладки стен их толщину уменьшают (к своду) и придают стенам небольшой уклон (15—20°).

Для уменьшения тепловых потерь через стены кладку изолируют от каркаса листовым асбестом, пеношамотным или шамотным кирпичом и другими материалами. Для удобства в работе листовой асбест приклеивают к каркасу печи жидким стеклом.

Стены основных дуговых печей выкладывают магнезитовым и хромомагнезитовым кирпичом (динасовый кирпич в основной печи под действием известковой пыли быстро ошлаковывается, поэтому такая кладка стен мало распространена). В стенах сверхмощных дуговых печей вместо огнеупорной кладки в верхней зоне используют водоохлаждаемые элементы в соответствии с определенными требованиями (толщина стенки элемента 14-20 мм; расход воды на охлаждение 6-9 м3 на 1 м2 площади стенового элемента; исключение контакта элементов со шлаком и металлом; скорость истечения воды в элементах 2-6 м/с; шипы на поверхности должны предотвращать сползание огнеупорной подмазки и гарнисажа). Применение водоохлаждаемых элементов (панелей) приводит к некоторому увеличению расхода электроэнергии на плавку (до 10 кВт-ч/т, или до 2% ), снижению расхода огнеупоров на 50% и повышению производительности дуговой печи до 25% .

Достаточно широкое применение получила кладка стен в запасных металлических каркасах. Кирпич в них укладывается плотно на огнеупорных растворах или бетонах соответствующих составов.

Кладку выпускного отверстия выполняют на растворе или хромобетоне. Для кладки столбиков используют хромомагнезитовый кирпич, а для арочки – периклазошпинелидный. Столбики рабочего окна выполняют из периклазошпинелидного кирпича. На некоторых печах сливное отверстие образовано толстостенной металлической трубой, при этом зазоры в футеровке заделывают огнеупорным бетоном.

Одновременно с кладкой стен изготовляют футеровку сливного желоба. Металлический кожух желоба выкладывают листовым асбестом, Кладку откоса, примыкающего к сливному отверстию, выполняют из магнезитового кирпича с напуском к желобу и обеспечивают его плотную стыковку с шамотным кирпичом, укладываемым в желоб на шамотном мертеле с толщиной швов <2 мм. Шамотную кладку желоба обмазывают с помощью мастерка массой из хромобетона, затворенного раствором сернокислого магния плотностью 1,2—1,24 г/см3 до консистенции полусухой массы. Кладку желоба тщательно просушивают газовой горелкой до полного удаления влаги.

Для слива металла из печи в ковш без шлака применяют закрытые желоба чайникового типа и эркерный.

После завершения кирпичной кладки приступают к изготовлению рабочего набивного слоя подины. Его выполняют: 1) из магнезитового порошка на обезвоженной смоле (89% магнезита, 10% каменноугольной смолы и 1% пека); 2) жидком стекле и 3) всухую. Перед набивкой на смоле кладку подины нагревают до 60-80 °С, а магнезитовый порошок – до 100 °С. Смесь задают в печь и набивают пневматическими трамбовками слоями по 30-40 мм. Этот способ изготовления рабочего слоя подины является весьма трудоемким, так как сопровождается выделением вредных газов.

На большинстве печей набивку рабочего слоя подины осуществляют всухую магнезитовым порошком, содержащим 65-75% зерен размером 0,1-4 мм, 25-35% зерен <0,1 мм и 15% частиц размером <0,06 мм. Перед набивкой кладку подины тщательно очищают, замеряют глубину ванны на уровне порога завалочного окна и дна выпускного отверстия (должна быть не менее 1300 мм).

Откосы набивают одновременно с подиной, при этом для уменьшения сползания на подину набивную массу увлажняют. Толщина набивного слоя подины должна быть >200 мм при глубине ванны >1100 мм. Плотность набивки проверяют металлическим стержнем 4-5м.

После набивки подину закрывают листовым железом толщиной 3—5 мм. Для предупреждения повреждения подины при завалке расстояние между завалочной корзиной и подиной не должно быть более 0,5 м.

Для сокращения простоев печей по причине ремонта кладку и набивку футеровки подины дуговых печей выполняют заранее в запасном каркасе, при этом расход котельного железа на изготовление дополнительного кожуха печи окупается экономией, полученной от сокращения продолжительности ремонта.

Свод дуговой печи имеет повышенный износ по сравнению с другими частями футеровки. В большей степени (в 2-3 раза) изнашивается центральная часть свода, главным образом, вблизи электродов. Существенное повышение стойкости футеровки сводов достигнуто за счет использования в кладке водоохлаждаемых элементов.

Для футеровки сводов наиболее широко применяют магнезитохромитовый кирпич и значительно реже — динасовый. На ряде зарубежных заводов используют высокоглиноземистый кирпич. Свод набивают на куполообразном металлическом шаблоне, с определенной стрелой подъема. Величина выпуклости кладки свода зависит от материала футеровки. Отношение высоты выпуклости (стрелы подъема) к диаметру свода составляет для динаса 1:12, для магнезитохромита 1:10. Шаблон имеет углубления для электродных отверстий в кладке и фиксаторы для точной установки каркаса свода. При правильном размещении каркаса на шаблоне и соответствии отверстий в кладке свода расположению электродов, кислородной фурмы и газоотсосу на печи получают существенную экономию времени на замену свода с изношенной футеровкой и, кроме того, увеличение срока службы нового свода.

В зависимости от емкости печи, условий службы и особенностей износа огнеупорной футеровки сводов применяют четыре способа кладки: арочную, секторно-арочную, секторную и комбинированную (кольцевая по периферии и секторная в центре). Арочную кладку применяют на печах малой емкости.Наиболее распространенной является секторно-арочная кладка. Ее выполняют фасонным кирпичом. В начале через середину свода, обычно на ширину двух кирпичей, выкладывают массивную арку, к которой под прямым углом подводят другую арку. Секторы между арками заполняют кирпичом в определенной последовательности.