ФУТЕРОВКА СВОДА МАРТЕНОВСКОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в металлургических агрегатах, преимущественно для футеровки арочных сводов мартеновских печей.
Известна футеровка металлургических агрегатов, преимущественно подвесных сводов металлургических печей огнеупорным камнем, между вспомогательной и основной частями которого, на его смежных боковых гранях выполняются выемки, а на противоположных от них гранях выступы, повторяющие форму выемок. Величина смещений относительно боковых граней составляет 1/2 1/50 часть торцевого размера камня. (RU 2082928, F27D 1/04, 1997)
Недостатком такой футеровки является конструктивная сложность огнеупорных изделий, что затрудняет его изготовление при прессовании, сложность и трудоемкость при монтажных работах. Фасонные изделия приводят к локальным скалываниям в зоне искривлений, выемок.
Наиболее близким, принятым за прототип, является распорно-подвесной свод конструкции А.С.Френкеля, - наиболее распространенная футеровка свода мартеновской печи в России. Классический свод мартеновских печей выполняется периклазохромитовыми изделиями марки ПХС, толщиной 380 мм и 460 мм. Каждое кольцо футеровки свода выполняется чередованием изделий: клин торцевой и кирпич прямой («Огнеупорная кладка промышленных печей», Серебренников С.С., Ижорин М.Н., М. «Высшая школа», 1979, стр.192-194).
Недостатком данной футеровки является то, что в условиях цикличных перепадах температур, образуются микротрещины, наблюдается скалывании изделий в местах повышенных концентраций и, как следствие, выпадение изделий кирпич прямой. Кроме того, при воздействии высокой температуры и оксидов плавильной пыли наблюдается прогрев футеровки, что часто приводит к обрыву подвесных пластин.
Технический результат, достигаемый в заявляемом изобретении, заключается в повышении стойкости свода, за счет исключения локальных термических нагрузок и повышения строительной прочности футеровки.
Указанный технический результат достигается в результате того, что предлагаемая футеровка свода мартеновской печи, содержит огнеупорную кладку из клиновых изделий, выполненную кольцами и подвешенную на металлических пластинах, включающую чередование пары торцевых клиновых изделий, форма и размеры одного из которых соответствуют требованиям ГОСТ 10888-93 (клин торцевой двухсторонний), а в другом клиновом изделии соотношение толщины нижнего торца боковой грани 0,94<b<1 по отношению к толщине верхнего торца боковой грани изделия (а).
В предлагаемой конструкции футеровка свода выполнена клиновыми изделиями, которые чередуются через один, два или три изделия одного размера, по схеме кладки, рассчитанной для каждого конкретного свода мартеновской печи.
Предлагаемое изобретение позволяет в каждом кольце кладки и футеровки в целом исключить локальные напряжения, которые увеличиваются при высоких температурах и циклических перепадах температур свода в процессе работы печи, в связи, с чем исключаются локальные сколы изделий и вырабатывается полный ресурс футеровки. Также с использованием данной схемы свод получается "распертым", что повышает строительную прочность и уменьшает нагрузку на опорные балки.
В службе классических сводов, температурные перепады приводят к локальным напряжениям в точках соприкосновения краев изделий, так как происходит заклинивание изделий в кольце свода, что часто заканчивается выпадением части изделий. В предлагаемом своде не происходит этого из-за клиновидной схемы кладки всего свода. При повышении температур дуга свода поднимается равномерно вверх, при понижении температуры - опускается (свод «дышит»)
Свод, выполненный из штучных огнеупоров, в процессе разогрева изменяет свою форму вследствие деформации кирпича и смещения кирпичей относительно друг друга. Поэтому геометрию свода надо выполнять так, что при определении толщины свода надо исходить из практических данных, а размеры клинового изделия подбирать расчетным путем.
Предлагаемая конструкция футеровки свода мартеновской печи представляет собой огнеупорную футеровку из клиновых изделий (фиг.1). Свод выкладывают чередованием пары торцевых клиновых изделий. Форма и размеры одного из изделий соответствуют требованиям ГОСТ 10888-93 - это клин торцевой двухсторонний (1). В другом клиновом изделии (2) соотношение толщины нижнего торца боковой грани 0,94<b<1 по отношению к толщине верхнего торца боковой грани изделия (а). Между изделиями укладывают металлические пластины (3), конструкцию подвешивают к поперечным балкам крепления свода при помощи металлических пластин (4). На фиг.2 показана схема кладки клиновых изделий с указанием толщины верхнего (а) и нижнего (b) торцов боковой грани клинового изделия, рассчитываемых для каждого конкретного свода мартеновской печи.
Данные пределы обусловлены высоким качеством футеровки свода. Свод получается прочным, предотвращается ассиметричная деформация, выпадение кирпичей при высоких температурах. Правильная форма и точные размеры изделий, отсутствие больших зазоров при герметичной кладке свода обеспечивают малую газопроницаемость свода. При оптимизации форм и размеров изделий, а также правильном подборе изделий для футеруемого свода можно добиться оптимальных технологических показателей по стойкости свода и прочности футеровки, уменьшение издержек при изготовлении изделий и монтаже конструкции.
Пример: футеровка используется серийно на металлургических предприятиях.
Для футеровки сферической части подвесного свода используются только клиновые изделия. На Фиг.1 и фиг.2 показано чередование двух видов клиновых изделий: 1 - клин торцевой двухсторонний, изготовленный по ГОСТ 10888-93 номер изделия 22; 2 - клин торцевой, размеры которого 460×150×90×85 (а=90 мм, b=85 мм), соответствуют соотношению - 0,94а<b<а. Чередуются клиновые изделия по рассчитанной схеме кладки свода: 1×1, 1×2, 1×3. Футеровка выполняется кольцами, каждое следующее кольцо укладывается по приведенной схеме. Между изделиями укладывают стальные пластины толщиной 0,8-1 мм - 3, а через каждые семь изделий укладывают стальную пластину-подвеску толщиной 2 мм - 4. Изделия для футеровки используются периклазохромитовые.
Футеровка свода мартеновской печи, выполненная в соответствии с заявляемым изобретением, испытала два промежуточных горячих ремонта, т.е. дополнительный цикл охлаждение-нагрев, что негативно не отразились на стойкости свода. При температурных перепадах не происходило заклинивания изделий, локальных напряжений, приводящих к скалыванию и выпадению части изделий. Применение в футеровке свода огнеупоров клиновидной формы по предлагаемой данным изобретением схеме существенно увеличило стойкость свода мартеновской печи.