Анализ стойкости подовых блоков из алюмосиликатных огнеупоров и тиксотропных масс, используемых для футеровки подин, наклонных площадок и перекрытий горелок в газовых ванных печах

УДК 669.187.231

Анализ стойкости подовых блоков из алюмосиликатных огнеупоров и тиксотропных масс, используемых для футеровки подин, наклонных площадок и перекрытий горелок в газовых ванных печах

Трусов В.А., Вершинин Н.Н., Селиванов Е.П., Трусов В.В. Макаров В.В.

В статье приведен анализ стойкости подовых блоков из алюмосиликатных огнеупоров и тиксотропных масс, используемых для футеровки подин, наклонных площадок и перекрытий горелок в газовых ванных печах. Приведено сравнение стойкости подовых блоков ШСУ 33-1, ШСУ 33-11 ГОСТ 7151-74 производства Подольского огнеупорного завода, вибролитых крупноблочных изделий для стекловаренных печей ВШБС № 1 и ВШБС № 11 ТУ 1547-033-00187027-2005 производства Семилукского огнеупорного завода или Боровичского огнеупорного комбината с шамотными кирпичами марок ША 1 и ШБ 1 изделие № 5 и № 12. Описаны эксперименты по стойкости футеровки наклонных площадок и подин 3-х тонных газовых печей для переплавки алюминиевых ломов в ООО «Эком» г. Пенза и 6-ти тонных газовых печей в ООО «Металл-Трейдинг» г. Саратов и ООО «УЗТС-Станколит» г. Ульяновск блоками, изготавливаемыми способом вибролитья из тиксотропных масс марок МКТ-90, МКТ-72 и МКРТУ-50 ТУ 14-194-275-06. Приведены сравнения стойкости огнеупорных шамотных плит, используемых для перекрытий горелок со стойкостью перекрытий изготовленных из блоков ШСУ 33-1, ШСУ 3-11 ГОСТ 7151-74, блоков МКРТУ 50 ТУ 14-194-275-06, блоков МЛСУ ГОСТ 7151-74. Даны рекомендации по огнеупорному составу, разработанному авторами, для заделки стыков огнеупорных блоков.

The paper provides an analysis of resistance bottom blocks of aluminosilicate refractories and thixotropic mass used for lining the bottoms, sloping grounds and floors burners in gas tank furnaces. The comparison of resistance bottom blocks SHSU 33-1, SHSU 33-11 GOST 7151-74 production Podolsk Refractory Plant, vibrocasting coarse products for glass furnaces VSHBS number 1 and number 11 VSHBS TU 1547-033-00187027-2005 Semiluki refractory manufacturing plant or Borovichsky Combine with refractory fireclay brick stamps SHA 1 and SB 1 item number 5 and number 12. Experiments on the durability of the lining of inclined platforms and bottoms of 3-ton gas furnace for melting aluminum scrap in LLC "ECOM" Penza and 6-ton gas furnace in LLC “Metal Trading”, Saratov and "UZTS-Stankolit" Ulyanovsk blocks manufactured way vibrocasting of thixotropic mass brands ILC-90, ILC-72-50 and MKRTU TU 14-194-275-06. Shows the comparison of resistance of refractory chamotte slabs used for floor burners with stability floor made of blocks of SHSU 33-1, SHSU 03.11 GOST 7151-74, blocks MKRTU 50 TU 14-194-275-06, blocks MLSU GOST 7151-74. Recommendations on flame retardants, developed by the authors, jointing of refractory blocks.

1

Ключевые слова: шамотные кирпичи, подовые блоки, стойкость, огнеупорность, печь, сплав, алюминиевый лом, горелка, футеровка, наклонная площадка, подина, стена, тиксотропная масса.

Keywords: chamotte bricks, bottom blocks, durability, fire, furnace, alloy, aluminum scrap, Burner, liner, sloped floor, hearth, wall, thixotropic mass.

Футеровка подин, наклонных площадок газовых ванных печей, которая обычно производится шамотными кирпичами марок ША 1 и ШБ 1 изделие №5 и №12 имеет сравнительно небольшой срок службы (стойкость). Эксперименты, которые провели авторы с использованием для футеровки подин и наклонных площадок подовых блоков ШСУ и подовых блоков из тиксотропных масс показали значительное повышение стойкости. Для исследования и анализа влияния на стойкость футеровки печей были взяты 2 газовые ванные печи отражательного типа емкостью 3 тонны, работающие в ООО «Ресурсы Поволжья» г. Пенза, и 2 ванные газовые печи отражательного типа емкостью 6 тонн, работающие в ООО «УЗТС-Станколит» г. Ульяновск.

Во всех указанных выше печах выплавлялись преимущественно сплавы марок АК5М2, АК7, ГОСТ 1583-93, причем удельный вес выплавляемых сплавов марки АК5М5 составлял около 95 %. Для выплавки сплавов использовался алюминиевый лом класса А групп I, II, V, VI сорт 1 ГОСТ 1639-93, медь класса А группа I сорт 1 ГОСТ 1639-93. Для подшихтовки использовался кремний кристаллический Кр. 2 ГОСТ 2169-69.

Перед плавкой основные шихтовые материалы не подвергались очистке, просушке и отделения железосодержащих включений. Расплавленный металл не обрабатывался флюсами. На всех печах установлены горелки газовые инжекционные с единичными элементами типа БИГ 2-6 ТУ 51-464-89. Наклонная площадка, подина одной из печей, установленных в г. Пензе [1] и г. Ульяновске [2], выкладывались из шамотного кирпича ШБ 1, прямого кирпича №5, кирпича полуторного №12 ГОСТ 8691-73. На второй из печей в г. Пензе и г. Ульяновске для футеровки использовался шамотный кирпич марки ША 1 указанных выше номеров. Стены каждой печи выложены в 2 кирпича. Для уменьшения потерь тепла, увеличения КПД и срока работы печи имеется теплоизоляционный слой, состоящий из шамотной набивки, двойной прослойки асбеста, огнеупорной ваты и металлической брони. Загрузочное и шлаковые окна имеют пороги и своды, выложенные по шаблонам из шамотного торцевого клина ШБ 1 и ША1 соответственно №22 и №23 ГОСТ 8691-73 [3]. Свод выполнен по шаблону из клина торцевого ШБ 1 и ША 1 №22 и № 23.

Характеристики шамотных кирпичей марок ША 1 и ШБ 1

2

Табл. 1

№ Наименование показателя Норма для марок

п/п ША ШБ

1 Массовая доля окислов Al2O3 не менее, % 30 28

2 Огнеупорность, оС, не ниже 1690 1650

3 Пористость открытая, %, не более для изделий I группы 24 24

4 Предел прочности при сжатии, Н/мм , не менее для I подгруппы 20 -

5 Температура начала размягчения, оС, не 1300 -

ниже

6 Предельные отклонения размеров, мм, прямые изделия высшей категории

качества

длина ±3 ±3

ширина ±2 ±2

толщина ±2 ±2

7 Температура применения огнеупоров высшей категории качества, оС, не 1400 1350

выше.

Горелки во всех печах перекрыты шамотными плитами. Плавка шихты производилась при температуре 720-740 оС. Разливка выплавленного металла в изложницы производилась при температуре 680-720 оС. Эксплуатация печей в течение 3 лет показала, что срок службы (стойкость) наклонной площадки и подины печи 3-тонной и 6-тонной, выложенной из кирпичей марок ША 1 в среднем выше на 9%, чем стойкость рабочего стола и подины, футерованной кирпичами марок ШБ 1. Значительно большую стойкость в печах дает применение для футеровки подин и наклонных площадок печей блоков ШСУ 33-1, ШСУ 33-11 ГОСТ 7151-74 производства Подольского огнеупорного завода, вибролитых крупноблочных изделий для стекловаренных печей ВШБС №1 и ВШБС № 11 ТУ 1547-033-00187027-2005 производства Семилукского огнеупорного завода или Боровичского огнеупорного комбината.

Химический состав блоков ШСУ 33, ВШБС и их физико-механические характеристики приведены в таблице 2.

Химический состав и физико-механические характеристики блоков

3

ШСУ 33 и ВШБС

Табл. 2

№ п/п Показатели ШСУ ВШБС

1. Химический состав: Al2O3, %, не менее >33 43-44

Fe2O3, %, не более 1,8 1,3-1,4

CaO, % - 2,0-2,3

2. Физико-механические характеристики: 3 кажущаяся плотность, г/см 2,1 2,15

открытая пористость, % не более 18 18-20

предел прочности при сжатии, Н/мм2 25 45-50

теплопроводность, Вт/мхоС (при средней температуре 500о) - 1,15

коэффициент термического линейного расширения (20-1000оС), - 6,06

1/ох106 температура начала деформации под - 1430

нагрузкой, оС

В среднем, стойкость футеровки по сравнению с футеровкой шамотными прямыми кирпичами ША 1 №5 и ША 1 №12 блоков ШСУ выросла в 1,3 раза, а блоков ВШБС в 1,4 раза. Авторы производили в качестве эксперимента футеровку наклонных площадок и подин 3-х тонных газовых печей для переплавки алюминиевых ломов в ООО «Эком» г. Пенза и 6-ти тонных газовых печей [4] в ООО «Металл-Трейдинг» г. Саратов и ООО «УЗТС-Станколит» г. Ульяновск блоками, изготавливаемыми способом вибролитья из тиксотропных масс марок МКТ-90, МКТ-72 и МКРТУ-50 ТУ 14-194-275-06, физико-химические показатели которых приведены в таблице

3.

Физико-химические свойства блоков из тиксотропных масс

по ТУ 14-194-275-06

Табл. 3

№ п/п Наименование показателя Норма для марки

МКТ-90 МКТ-72 МКРТУ-50

1 2 3 4 5

1. Массовая доля на прокаленное

вещество, %

Al2O3, не менее 90 72 50

Fe2O3, не более 1 1,3 1,5

2. Предел прочности при сжатии, Н/мм2,

не менее 70 45 65

4

3. Открытая пористость, %, не более 22 21 19

4. Температура деформации под 1660 1500 1460

нагрузкой, оС, не ниже

Во всех городах печи, футерованные муллитокорундовыми тиксотропными массами [5] марки МКТ-90, имели средний срок службы на 70 % выше, чем футерованные шамотными кирпичами марок ША 1. Печь, футерованная в ООО «УЗТС-Станколит» муллитокорундовой тиксотропной массой марки МКТ-72 имела стойкость (срок службы) на 61 % выше, чем футерованная шамотными кирпичами ША 1. Средний срок службы футеровки печей из муллитокремнеземистых тиксотропных масс марки МКРТУ-50 выше на 51 % среднего срока службы футеровки печей из шамотного кирпича марки ША 1.

Применением блоков ШСУ и блоков огнеупорных бетонов вместо обычных штучных изделий можно уменьшить количество швов, что снижает газопроницаемость и повышает шлакоустойчивость футеровки; получить экономию средств, поскольку отпадает процесс предварительного изготовления штучных огнеупоров; выполнить узлы агрегатов практически любой конфигурации, ускорить процесс строительства и снизить долю ручного труда.

В эксплуатируемых печах на ООО «УЗТС-Станколит», ООО «Эком», ООО «Промышленное литьё» город Пенза, ООО «Алюминиевое литье» г. Новосибирск вначале для перекрытия инжекционных горелок, разработанных и запатентованных авторами [6], [7] были взяты огнеупорные шамотные плиты, выпускаемые огнеупорными заводами России. Плиты, толщина которых составляла 60 мм, показали низкую стойкость из-за того, что температура горелочного пояса (в месте установки горелок) выше температуры других зон печи, поэтому авторы в качестве эксперимента использовали подовые блоки стекловаренных печей ШСУ 33-1, ШСУ 33-11 ГОСТ 7151-74 и блоки из других огнеупорных материалов.

Экспериментально установлено, что срок эксплуатации перекрытий горелок из блоков ШСУ 33-1 и ШСУ 3-11 ГОСТ 7151-74 выше в 1,36 раза, блоков МКРТУ 50 ТУ 14-194-275-06 выше в 1,42 раза, блоков МЛСУ ГОСТ 7151-74 выше в 1,48 раза, чем срок эксплуатации шамотных плит. Стыки блоков во всех экспериментах были заделаны разработанным авторами следующим огнеупорным составом (в % по весу):

1. Мертель шамотный МШ-39 ТУ 14-199-119-2000...........54,2

2. Лигносульфонат технический ТУ 13-0281036-89......... 5

3. Порошок молотый глины ПГБ ТУ 1522-009-00190495-99... 19,2

4. Фоскон (алюмохромофосфатная смесь).................. 2

ТУ 2149-150-10964029-01

5. Вода................................................19,6

5

Следовательно, исходя из данных экспериментов по перекрытиям горелок, самый высокий показатель стойкости у блоков МЛСУ ГОСТ 7151-74.

Список используемой литературы

1. Трусов В. А. Патент на изобретение № 2361161 «Отражательная печь для переплава металла». Опубл. 10.07.2009. Бюл. №19

2. Трусов В. А. Патент на изобретение № 2360983 «Отражательная печь для переплава металла». Опубл. 10.07.2009. Бюл. №19

3. Вагин А. А. и др. Топливо, огнеупоры и металлургические печи.

М.: Металлургия, 1978. - 432 с.

4. Трусов В.А. Патент на изобретение № 2361161 «Отражательная печь для переплава металла». Опубл. 10.07.2009. Бюл. №19

5. Карклит А.К. и др. Огнеупорные изделия, материалы и сырьё. М.:

Металлургия, 1991 .-416с.

6. Трусов В.А. Патент на изобретение № 2365816 «Горелка». Опубл.

27.08.2009. Бюл. №24.

7. Трусов В. А., Селиванов Е.П. Патент на изобретение № 2358198

«Горелка». Опубл. 10.06.2009. Бюл. № 16.

6