ФУТЕРОВКА СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО КОНВЕРТЕРА

Предлагаемая полезная модель относится к области черной металлургии, конкретнее к футеровкам сталеплавильных конвертеров, использующих для горячего ремонта технологию нанесения шлакового гарнисажа.
Известна футеровка сталеплавильного конвертера, арматурный слой которой выполнен из обожженного периклазового кирпича, рабочий слой съемного днища и два нижних ряда цилиндрической части выполнены из периклазо-шпинелидных огнеупоров, рабочий слой сталевыпускного канала - обожженными блоками из плавленого периклаза, горловина из смолопропитанного обожженного периклазового кирпича, при этом участки цилиндрической части со стороны обеих цапф по 1/8 длины окружности от каждой цапфы футерованы смолопропитанным обожженным периклазовым кирпичом с содержанием оксида магния (MgO) не менее 95%, а остальные участки цилиндрической части футеровки выполнены из смолосвязанных основных огнеупоров. Кладка футеровки конвертера ведется в сухую без огнеупорной массы и температурных швов (SU 461125, КЛ С21С 5/44, 1975, БИ-7).
Недостатком известной футеровки является низкая стойкость из-за плохого прилипания и сползания незатвердевшего наносимого шлакового гарнисажа с вертикальной части стен конвертера.
Наиболее близкой по технической сущности является футеровка стен конвертера, при которой арматурный слой выполнен обожженным периклазовым кирпичом равной толщины по всей высоте цилиндрической части, а рабочий слой огнеупорной кладки цилиндрической части выкладывается из периклазоуглеродистых огнеупоров уступами с чередованием рядов с выступающими и невыступающими кирпичами, при
этом выступающие кольца выкладываются огнеупорами с большей шлакоустойчивостью (RU 2164953, КЛ С21С 5/44, 2001 БИ-10).
Недостатком ближайшего аналога является низкая стойкость огнеупорной кладки, обусловленная увеличением удельной поверхности контакта системы жидкий шлак-металл с футеровкой и механическим действием циркулирующего в конвертере в процессе продувки металла кислородом шлакометаллического расплава. Кроме того, выступающая из кладки часть огнеупора подвергается значительным ударным нагрузкам при загрузке в конвертер металлического лома, что приводит к сколу огнеупора и снижению стойкости футеровки.
Технической задачей, решаемой полезной моделью, является повышение стойкости футеровки конвертера, снижение расхода огнеупоров, сокращение простоев конвертера на холодных ремонтах.
Поставленная задача решается тем, что в футеровке сталеплавильного конвертера, преимущественно для работы на шлаковом гарнисаже, содержащей арматурный слой и рабочий слой цилиндрической части, в отличие от ближайшего аналога рабочий слой выполнен одинаковой толщины по высоте цилиндра, а арматурный слой выполнен ступенчато, причем высота уступов равна 0,24...0,34 высоты цилиндрической части, а величина уступа в нижней части цилиндра составляет 0,015...0,016 S, средней части 0,06...0,065 S и верхней части 0,07...0,08 S, где S - толщина рабочего слоя футеровки.
Сущность полезной модели заключается в том, что наличие уступов в арматурном слое позволяет образовывать уступы в рабочем слое футеровки цилиндра без изменения толщины рабочего слоя и обеспечить надежное удержание защитного слоя гарнисажа при его нанесении на стенках цилиндрической части конвертера.
При этом наибольшая величина уступа 0,07-0,08 толщины рабочего слоя и 0,24-0,34 высоты верхней части цилиндра обеспечивает большую толщину гарнисажного слоя в наиболее изнашиваемой зоне футеровки, а
именно зоне расположения цапф конвертера, так как из-за кантовки конвертера в данной зоне проявляется наибольшее эрозионное и коррозионное воздействие шлакометаллического расплава на футеровку, что приводит к повышенному износу футеровки рабочего слоя, необходимости ее восстановления торкретированием и надувом гарнисажа. При этом за счет меньшей толщины арматурного слоя обеспечивается более быстрое остывание гарнисажного слоя и его надежное прилипание к футеровке рабочего слоя.
Величина уступа 0,05-0,06 толщины рабочего слоя и 0,24-0,34 высоты в средней части цилиндра обеспечивает достаточную толщину гарнисажного слоя в зоне футеровки, прилегающей к цилиндрической части и имеющей меньший износ футеровки по сравнению с футеровкой цапфенной зоны.
Величина уступа 0,015-0,016 толщины рабочего слоя и 0,24-0,34 высоты цилиндра в нижней цилиндрической части является достаточной, так как из-за сползания неуспевшего затвердеть шлака формируется его утолщение на цилиндрической части футеровки, прилегающей к ванне и днищу.
Если величина уступа в верхней цилиндрической части будет меньше 0,07 толщины рабочего слоя, то надуваемый шлак будет охлаждаться медленнее и стечет в нижнюю цилиндрическую часть, что приведет к образованию более тонкого гарнисажного слоя в зоне наибольшего износа - цапфенной зоне и снизит ее стойкость. Если величина уступа в верхней части будет больше 0,08 толщины рабочего слоя футеровки, то это приведет к перегреву металлического кожуха конвертера и повышенному расходу шлакообразующих материалов, а так же увеличению времени надува гарнисажа, что негативно скажется на производительности агрегата.
Если величина уступа в средней части цилиндра будет меньше 0,06 толщины рабочего слоя, то возможен опережающий износ футеровки средней части, и как следствие выравнивание уступов верхней и нижней
части, что приведет к сползанию гарнисажа и снижению стойкости футеровки.
Если величина уступа в средней части цилиндра будет больше 0,065 толщины рабочего слоя, то это приведет к повышенному расходу шлакообразующих и увеличению времени раздува гарнисажа, что снизит производительность конвертера.
Если величина уступа в нижней части цилиндра будет меньше 0,015 толщины рабочего слоя, то возможно сползание гарнисажного слоя, толщина гарнисажа будет недостаточной, что приведет к необходимости повышения времени надува гарнисажа и снизит производительность агрегата.
Если величина уступа нижней части будет больше 0,016 толщины рабочего слоя, то возможно образование гарнисажного слоя повышенной толщины, что приведет к сокращению полезного объема конвертера и возможным выплескам шлакометаллического расплава через горловину и зарастанию горловины, что так же негативно скажется на производительности конвертера.
Если высота уступов будет меньше 0,24 высоты цилиндрической части конвертера, то шлаковый гарнисаж не будет перекрывать наиболее изнашиваемые зоны футеровки в районе цапф и прилегающего к нему пояса футеровки, что приведет к снижению стойкости.
Если высота уступов будет более 0,34 высоты цилиндрической части конвертера, то возможен повышенный расход шлакообразующих материалов и сокращение полезного объема конвертера, что негативно скажется на производительности агрегата.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 показан общий вид футеровки конвертера со съемным днищем, продольный разрез.
Футеровка содержит арматурный слой 1 днища, выполненный например тремя рядами из обожженного периклазового кирпича марки П-1, общей толщиной, например, 525 мм (65+230+230), рабочий слой 2 съемного днища 3, выполненный двумя рядами кладки на торец, например из
плавленых периклазоуглеродистых огнеупоров марки ПУ-93-10-2 общей толщиной 760 мм (380+380). Арматурный слой 4 стационарного днища 5, выполненный из периклазового обожженного кирпича, например марки П-8 толщиной 300 мм, рабочий слой 6 стационарного днища набран в 1-3 слоя (оката) из плавленых периклазоуглеродистых огнеупоров марок ПУ-93-10-47, ПУ-93-10-2, ПУ-93-10-31, ПУ-93-10-8, ПУ-93-10-35, ПУ-93-10-11 толщиной, например от 380 до 1675 мм, что связано с уклоном металлического кожуха стационарного днища и перекрытием зазора 7 между съемным 3 и стационарным 5 днищами, заполненного например массой марки ППФ (порошок периклазовый на фосфатном связующем). Арматурный слой 8 ванны 9, выполненный например из обожженного периклазового кирпича марки П-8 толщиной 300 мм, рабочий слой 10 выполненный двумя рядами (два оката) например из плавленых периклазоуглеродистых огнеупоров марок ПУ-93-10-35, ПУ-93-10-11, ПУ-93-10-K-SW-10, ПУ-93-10-К-48 общей толщиной 1150 мм (920+230). Арматурный ряд 11 верхней части ванны 9, и нижней части цилиндра 12, выполненный из обожженного периклазового кирпича, например, марки П-9 толщиной 380 мм, рабочего слоя 13 из периклазоуглеродистых огнеупоров, например марок ПУ-93-10-35 и ПУ-93-10-11 толщиной 920 мм, уложенных на арматурный ряд 11. Арматурный слой 14 нижней части цилиндра 12, выполненный двумя рядами из обожженного периклазового кирпича, например, марок П-1 уложенного на торец и П-8 уложенного на плашку общей толщиной 365 мм (300+65). Арматурный слой 15 средней части 16 цилиндра, выполненный из обожженного периклазового кирпича, например, марки П-8 толщиной 300 мм, арматурный слой 17 верхней части 18 цилиндра, выполненный из обожженного периклазового кирпича, например, марки П-6 толщиной 230 мм, рабочий слой 19 выполненный из плавленых периклазоуглеродистых изделий, например, марок ПУ-93-10-35 и ПУ-93-10-11 толщиной 920 мм, нижней 12, средней 16 и верхней 18 частей цилиндра. Футеровка сталевыпускного канала 20 выполнена, например, из
периклазоуглеродистых блоков марки ПУПЛ-4 с диаметром внутреннего канала 180 мм и наружным диаметром 320 мм, длиной 200 мм. Арматурный слой 21 верхнего конуса 22, выполненный, например, из обожженного периклазового кирпича марки П-8 толщиной 300 мм, рабочий слой 23 верхнего конуса, выполненный например из плавленого периклазоуглеродистого кирпича марок ПУ-93-10-35 и ПУ-93-10-11 толщиной 920 мм. Рабочий слой 24 горловины 25, выполненный например из плавленого периклазоуглеродистого кирпича марок ПУ-93-10-31, ПУ-93-10-8, ПУ-93-10-47, ПУ-93-10-2 толщиной от 760 до 380 мм.
Предложенное устройство работает следующим образом: В зафутерованный 370-тонный конвертер, находящийся в вертикальном положении засыпают известь, например, 34,0 кг/т стали и ожелезненный доломит (СаО-58%, MgO-28%, Fe203-6%), например, 38 кг/т стали. Затем конвертер наклоняют в сторону противоположную сталевыпускному отверстию. Из специального совка краном в конвертер загружают металлический лом, например, в количестве 100 т и заливают из чугунозаливочного ковша жидкий чугун, например, 300 т. Конвертер устанавливают в вертикальное положение, опускают кислородную фурму и вдувают газообразный кислород, например, 1000-1200 м3/мин. В первой трети продувки отдают, например, 8 кг/т стали извести, например, 8 кг/т ожелезненного доломита, например, 6,2 кг/т магнийсодержащего флюса марки ФМБУЖ (флюс магнезиальный брикетированный углеродистый и железосодержащий). После окончания продувки кислородом готовый металл, например Ст 3сп, сливают в сталеразливочный ковш через сталевыпускное отверстие. Конвертер устанавливают в вертикальное положение, опускают фурму для подачи азота и раздувают конечный шлак с расходом азота, например, 1000 м3/мин в течение, например 3-6 мин для образования на футеровке конвертера шлакового гарнисажа. На первых секундах раздува на шлак отдаются самораспадающиеся магнезиальные гранулы, например, марки СМГ-10/10С в количестве 0,7 кг/т стали для повышения содержания
MgO в шлаке и снижения содержания FeO в шлаке, при этом оптимизируются адгезионные и защитные свойства шлака.
При нанесении гарнисажа шлак задерживается на уступах и прилипает к футеровке конвертера, образуя защитный слой и защищая футеровку от разрушения шлакометаллическим расплавом следующей плавки. Остатки конечного шлака кантуют поворотом конвертера в шлаковую чашу, и начинают новый цикл плавки.
Примеры конкретного исполнения модели представлены в таблице.
Таблица
Параметры
Примеры
1
2
3
4
Вместимость конвертера, т
370
370
370
370
Толщина рабочей футеровки цилиндра S, мм
820
920
980
1080
Величина верхнего уступа футеровки S<sub>1</sub>, мм
70
70
70
70
Величина среднего уступа футеровки S<sub>2</sub>, мм
60
60
60
60
Величина нижнего уступа футеровки S<sub>3</sub>, мм
15
15
15
15
Отношение величины уступа верхней части к толщине рабочей S<sub>1</sub>/S
0,085
0,076
0,071
0,065
Отношение величины уступа средней части к толщине рабочей S<sub>2</sub>/S
0,073
0,065
0,061
0,055
Отношение величины уступа нижней части к толщине рабочей S<sub>3</sub>/S
0,018
0,016
0,015
0,014
Высота цилиндрической части конвертера Н, мм
4380
4380
4380
4380
Высота уступа футеровки h, мм
1650
1050
1490
900
Отношение высоты уступа к высоте цилиндрической части конвертера, h/H
0,4
0,24
0,34
0,2
Количество надувов гарнисажа, %
93,5
91,9
92,4
94,5
Длительность надува гарнисажа, мин.
5,9
3,0
2,7
3,5
Расход магнийсодержащего материала, кг/т
52,9
52,4
52,0
52,6
Стойкость гарнисажа, плавок
0,65
0,87
0,91
0,68
Периодичность чистки горловины конвертера, плавок
4
5
5
3
Стойкость футеровки конвертера, плавок
4983
5584
5660
5236
В первом примере при величине уступа верхней части более 0,08, средней части более 0,065, нижней части более 0,016 и высоты уступа более 0,34 наблюдается повышенный расход магнийсодержащих материалов и повышенное время надува гарнисажа, снижается стойкость футеровки конвертера.
В четвертом примере при величине уступа верхней части меньше 0,07, средней части меньше 0,06 и нижней части меньше 0,15 и высоте уступа меньше 0,24 возрастает количество надувов гарнисажа, снижается производительность и стойкость футеровки конвертера.
Во втором и третьем примере вследствие оптимальных параметров футеровки цилиндрической части конвертера обеспечивается снижение расхода магнийсодержащих шлакообразующих материалов, снижается время надува шлакового гарнисажа, достигается высокая производительность и стойкость футеровки конвертера.
Предлагаемая футеровка кислородного конвертера применима в кислородно-конвертерном производстве и может быть использована в футеровках агрегатов конвертерного типа.
В результате использования предлагаемой футеровки в кислородно-конвертерном цехе Магнитогорского металлургического комбината повысилась производительность и стойкость кислородных конвертеров, сократился расход огнеупоров и магнийсодержащих шлакообразующих материалов.