СПОСОБ ЗАДЕЛКИ ЛЕТКИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ
PROCEDURE FOR NOTCH CLOSURE IN BLAST FURNACE

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к эксплуатации оборудования доменной печи, в частности ее горна, в нижней части которого расположены чугунные и шлаковые летки.
Чугунная летка является наиболее уязвимым местом в конструкции горна доменной печи, так как представляет собой сквозной канал в кладке горна, через который проходит большое количество жидкого чугуна и шлака, которые при истечении интенсивно размывают огнеупорную футеровку канала.
Эксплуатация современных доменных печей с большой производительностью и частыми выпусками продуктов плавки обуславливает высокие требования к эксплуатационным свойствам летки и способам заделки леточного канала после выпуска продуктов плавки из доменной печи.
Леточный канал чугунной летки шириной 250-300 и высотой 400-500 мм после выпуска чугуна и шлака заполняют густой огнеупорной леточной массой с помощью машины для забивки чугунной летки.
Известен способ заделки леток доменных печей с использованием пушки леточной массой, включающей молотый коксик, огнеупорную глину, высокотемпературный каменноугольный пек, шамотный порошок и полимеризованное поглотительное масло (SU 1224339 А, МПК С21В 7/12, опубл. 15.04.1986).
Недостатком данного способа является то, что в составе леточной массы используется дорогостоящая, причем канцерогенная, составляющая - высокотемпературный каменноугольный пек, что значительно увеличивает расходы по эксплуатации доменной печи.
Состав и качество огнеупорной массы для заделки леточного канала определяются следующими условиями. Огнеупорная масса, используемая для заделки леток доменных печей после выпуска чугуна и шлака, должна обладать высокой стойкостью к воздействию потока расплавленного металла и шлака, пониженным содержанием вредных летучих веществ, высоким сроком годности, быстрым временем схватывания при введении огнеупорной массы в леточный канал и обеспечивать его полное заполнение.
Кроме того, масса должна быть достаточно пластичной и легко заполнять все пространство летки, не оставляя пустот и незащищенных участков около леточного пространства, т.е. должна обладать объемным ростом при отвердевании. При неполном заполнении леточного канала сокращается длина леточного канала, что приводит к нежелательным последствиям, при этом основными требованиями, предъявляемыми к механическим свойствам леточных масс, являются огнеупорная прочность и пластичность. Поэтому основными компонентами огнеупорных масс для заделки чугунных леток доменных печей являются огнеупорные и связующие материалы. Огнеупорные материалы придают массе необходимую прочность, а связующие материалы - пластичность.
Огнеупорная прочность достигается за счет введения в состав массы огнеупорных материалов, как правило, на основе оксидов алюминия и кремния, обеспечивающих достаточный уровень прочности. В качестве компонента, обеспечивающего достаточную пластичность, огнеупорные массы содержат глину, которая является огнеупорным материалом и в то же время обеспечивает массе достаточный уровень пластичности.
2
Известна огнеупорная леточная масса, используемая для заделки леток доменных печей, включающая шамотный порошок, огнеупорную глину, молотый кокс, полимеризованное поглотительное масло и в качестве спекающей составляющей использован пекообразный продукт, полученный путем смешения органической массы угля с фракцией каменноугольной смолы в присутствии катализатора (соединений железа). Смесь подогревают до температуры 300-400° и выдерживают под давлением собственных газов (RU 2188179 С, МПК С04В 35/52, опубл. 27.08.2002).
Недостатком известной массы являются невысокие характеристики по стойкости против воздействия потоков чугуна и шлака и значительная себестоимость огнеупорной массы.
Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату к предложенному способу заделки летки доменной печи является способ заделки летки доменной печи леточной массой, приготовленной по патенту (RU 2224730, МПК С04В 35/52, опубл. 27.02.2004), которая содержит огнеупорный заполнитель в виде смеси кварцита и кварцевого песка в соотношении, мас.%: кварцит - 25-30, кварцевый песок - 70-75, или смеси боксита и корунда в соотношении, мас.%: боксит 30-40, корунд 60-70 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Огнеупорный заполнитель
34-66,5
Огнеупорная глина
13-20
Углеродосодержащий компонент
5-20
Карбид кремния
2,5-10,0
Органическое связующее в виде смеси
фенольной смолы и нефтяных кубовых остатков
10,5-11,5
Натриевая соль алкилароматической сульфокислоты
1,5-2,5
Вода
1-2
Однако масса, приготовленная с таким составом, обладает высокой пористостью и, соответственно, имеет низкую механическую прочность и по этой причине имеет низкую сопротивляемость как к жидкому чугуну, так и к шлаковому расплаву. Кроме того, введение в состав массы органического связующего может привести к повышенной пластичности массы, к значительному выделению летучих веществ, что отрицательно влияет на время схватывания массы в летке. Это приводит к преждевременному разрушению летки, следствием чего является возникновение аварийных ситуаций при эксплуатации доменной печи.
Кроме того, масса является экологически небезопасной за счет того, что в качестве органического связующего в ее составе используется фенольная составляющая и при вскрытии летки происходит выброс газовых выделений.
Задачей изобретения является использование в способе заделки летки такой огнеупорной массы, которая при повышенной прочности и необходимой пластичности имеет низкую себестоимость и является экологически чистой.
Техническим результатом изобретения является обеспечение повышенных эксплуатационных свойств летки доменной печи за счет использования способа ее заделки огнеупорной массой, которая обладает повышенной прочностью и пластичностью, имеет низкую себестоимость и является экологически чистой.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе заделки летки доменной печи, включающем дозирование компонентов и подготовку густой леточной массы в смесителе, загрузку густой леточной массы в машину для заделки летки и ее выдавливание через носок машины в леточный канал, в смесителе готовят безводную леточную массу влажностью не более 2,2% следующего состава, мас.%:
Шамотный порошок фракцией не более 3 мм
5,3-5,8
Огнеупорная молотая глина фракцией не более 0,3 мм
27,8-28,4
Кокс молотый фракции не более 3 мм
17,3-18,0
Углеродосодержащий концентрат
16,2-17,3
Карбид кремния кристаллический
11-11,6
Пек каменноугольный
2,3-2,5
Смола каменноугольная
остальное,
причем в качестве углеродосодержащего концентрата используют отработанные графитовые электроды электродуговых печей с содержанием углерода 80-98% фракцией не более 3 мм, а кокс молотый фракцией не более 3 мм используют с содержанием углерода в количестве 60-90 и окиси железа не более 0,3 мас.%.
Использование в составе леточной массы шамотного порошка обеспечивает повышение прочности и стойкости летки при повышенных температурах и резких теплосменах.
За счет использования в приготавливаемой массе кокса молотого и углеродосодержащего концентрата в виде отработанных графитовых электродов совместно с каменноугольным пеком и смолой после обжига создается в летке углеродистый каркас, тем самым повышается прочность закрытой летки при снижении себестоимости самой массы.
Использование в составе массы пека каменноугольного совместно с огнеупорной глиной и другими компонентами также оказывает влияние на прочность создаваемого углеродистого каркаса, что в целом повышает прочность заделки леточного канала.
Способ заделки летки осуществляется следующим образом.
Сначала готовят безводную леточную массу.
Компоненты смеси в сухом виде, при влажности не более 2,2%, необходимого гранулометрического и количественного состава дозируют и подают в смеситель, где перемешивают в течение 20 минут. После чего из смесителя через промежуточный конвейер смеси подают в смеситель, подогретый до 60-70°С, куда подают порцию каменноугольной смолы, подогретой до 40-60°С. Затем смесь перемешивают в течение 40 минут, после чего смесь загружают в цилиндр машины для заделки летки и выдавливают густую леточную массу через носок машины в виде цилиндрической заготовки в леточный канал.
3
Кроме того, густую леточную массу можно подавать в шнековый пресс и затем на установку брикетирования. Через мундштук шнекового пресса масса выходит в виде цилиндрической заготовки, диаметр которой соответствует диаметру цилиндра машины для заделки летки, и затем на установке брикетирования режется на брикеты длиной 300 мм. Объем одной порции смеси, загружаемой в цилиндр машины для забивки леток, равен 0,25-0,5 м. Температура готовой массы соответствует 50-60°С, поэтому мундштук шнекового пресса снабжен устройством для подогрева. Готовые брикеты упаковывают в целлофановые пакеты и могут быть использованы в течение 30 дней.
Пример конкретного выполнения.
Опытным путем установлено, что оптимальный вес порции готовой безводной леточной массы составляет 865 кг.
Для приготовления такого количества леточной массы были использованы указанные компоненты в различном соотношении по массе.
Для приготовления 865 кг готовой безводной леточной массы по первому варианту:
2
3
2
3
2
3
2
3
в смеситель дозируют смесь сухих составляющих в количестве: 46 кг шамотного порошка фракции 3 мм; 140 кг углесодержащего концентрата в виде отработанных графитовых электродов электродуговых печей, с содержанием углерода 80-98%, фракции не более 3 мм; 240 кг огнеупорной молотой глины фракции 0,3 мм, влажностью не более 3%, с содержанием в ней FeO не более 4% и AlO не менее 34%; 95 кг карбида кремния кристаллического фракции не более 3 мм в виде отходов абразивных заводов, например Волжского, с содержанием SiC не менее 60-97%, углерода не более 4-7%, FeO не более - 0,4%; 150 кг кокса молотого фракции не более 2 мм, с содержанием углерода не менее 72% и FeO не более 0,4%; 20 кг пека каменноугольного; 174 кг смолы каменноугольной.
Влажность всех компонентов не должна превышать 2,0%. Все компоненты в сухом виде перемешивают в смесителе в течение 20 минут. После получения однородной сухой смеси смесь через промежуточный конвейер подают в смеситель, в который затем дозируют предварительно подогретую до 40-60°С каменноугольную смолу в количестве 174 кг, и всю композицию перемешивают в течение 40 минут. Затем готовую леточную массу используют для закрывания летки доменной печи или подают на расфасовку.
По второму варианту:
2
3
2
3
2
3
2
3
- для приготовления 865 кг массы было взято 50 кг шамотного порошка фракции 3 мм; 150 кг углесодержащего концентрата в виде отработанных графитовых электродов электродуговых печей, с содержанием углерода 80-98%, фракции не более 3 мм; 246 кг огнеупорной молотой глины фракции 0,3 мм, влажностью не более 3%, с содержанием в ней FeO не более 4% и AlO не менее 34%; 100 кг карбида кремния кристаллического фракции не более 3 мм в виде отходов абразивных заводов, например Волжского, с содержанием SiC не менее 60-97%, углерода не более 4-7%, FeO не более - 0,4%; 155 кг кокса молотого фракции не более 2 мм, с содержанием углерода не менее 72% и FeO не более 0,4%; 22 кг пека каменноугольного. Все компоненты аналогичным образом перемешивали сначала в сухом виде в течение 20 минут, а затем в течение 40 минут с жидкой каменноугольной смолой, взятой в количестве 142 кг.
3
Заделку летки осуществляли с помощью одноцилиндровой пушки с электрическим приводом, при этом пушка работает как шприц, ее основным органом является цилиндр, внутри которого перемещается поршень, выталкивающий леточную массу через носок в канал летки. Леточную массу загружают в цилиндр пушки, объем которого равен 0,25-0,5 м.
В целях определения эксплуатационных свойств густой леточной массы были проведены ее испытания на действующей доменной печи. Результаты испытаний показали надежное закрытие чугунной летки, а при выпуске чугуна не происходит разгар летки по длине и диаметру канала. Кроме того, обеспечены спокойный режим и стабильные параметры выпуска жидкого чугуна и шлака по леткам, а также достигнуто снижение себестоимости леточной массы за счет использования отходов графитовых электродов.