Футеровка

Футеровка — специальная отделка для обеспечения защиты поверхностей от возможных механических или физических повреждений. Например, в горно-металлургической промышленности постоянно возникает проблема защиты оборудования, связанного с перегрузкой и перевозкой различных материалов, от ударных, истирающих и налипающих воздействий, для решения которой с успехом используется футеровка. Футеровка печей производится для того, чтобы усилить огнестойкость материалов, из которых изготовлена печь. Преимущества применения слоисто-пористых материалов и изделий на их основе, таких, как вермикулит, для того, чтобы футеровка была надежной и качественной, продиктованы следующим: материал пожаробезопасный, имеет высокие показатели теплостойкости и огнеупорности, химически инертен, имеет высокие изоляционные свойства (то есть минимальную электропроводность). (с)

Футеровка доменной печи

Огнеупорная футеровка (кладка) доменной печи предназначена для уменьшения тепловых потерь и предохранения кожуха от воздействия высоких температур и от контакта с жидким металлом и шлаком.

Применяемые огнеупоры. Для футеровки доменной печи применяют качественный (доменный) шамотный кирпич, высо-коглиноземистый кирпич, углеродистые блоки, иногда карбидокремниевый кирпич. Основу шамота составляют SiО2 и А12О3. Для доменных печей стандартом предусмотрено три сорта шамотных изделий с содержанием А12Оэ соответственно не менее 42, 41 и 39%; они отличаются повышенной плот-ностью и прочностью, высокой огнеупорностью (> 1750 °С), низким содержанием Ре2Оэ (<1,5%). Кирпич с более высо¬ким содержанием А12Оэ применяют для кладки низа печи, а с более низким — для кладки верха. Кроме того, для кладки печей объемом «1033 м* стандартом предусмотрена марка шамота с меньшим (* 37 %) содержанием А1203, меньшей огнеупорностью (> 1730 °С), прочностью и плотностью. Кир¬пич может быть длиной 230 мм (нормальный) и 345 мм (полу-торный). Применение кирпичей различной длины обеспечивает хорошее переплетение швов кладки. Высокоглиноземистый муллитовый кирпич, применяемый для кладки лещади, содержит > 63 % А12Оэ при огнеупорности > 1800 °С. Доменный карбидокремниевый кирпич содержит > 72 % SiC и > 7 % азота и отличается от огнеупоров на основе А1203 и SiO2 заметно большей прочностью и тепло¬проводностью. Углеродистые блоки изготовляют из кокса и обожженного антрацита с добавкой в качестве связующего небольшого количества каменноугольного пека. Длина блоков достигает 3-4 м, они прямоугольного сечения 400x400 и 550x550 мм. Блоки в комбинации с высокоглиноземистым кирпичом больших размеров (400x200x100 мм) применяют для кладки самой ниж-ней части печи — лещади. Швы между огнеупорными кирпичами заполняют раствором, изготовленным из мертелей, соответствующих классу кирпи¬ча. Мертель — это порошок, состоящий из измельченного шамота и огнеупорной глины. Для ответственных видов клад¬ки применяют мертели с добавкой небольших количеств поверхностно-активных и клеющих веществ (сода, сульфитно-спиртовая барда), что позволяет приготавливать растворы с меньшей влажностью при одновременном повышении их плас¬тичности. Для заполнения швов между углеродистыми блоками применяют углеродистую пасту, состоящую из кокса и смоло-пека. Зазор между блоками допускается не более 0,5 мм для вертикальных и не более 1,5 мм для горизонтальных швов.

Лещадь. Ранее лещади доменных печей выкладывали из качественного шамотного кирпича. Однако рост объема печей и интенсификация плавки вызывали быстрое разрушение такой кладки. Поэтому в настоящее время лешади делают либо цельноуглеродистыми, либо комбинированными из углеродис-тых и высокоглиноземистых огнеупоров. Применение углеро-дистых огнеупоров вызвано тем, что из-за их высокой теп-лопроводности снижается перегрев и вследствие этого уменьшается разрушение кладки лешади. Один из вариантов кладки цельноуглеродистой лешади из углеродистых блоков показан на рис. 22. В комбинированной лещади, один из вариантов которой показан на рис. 25, ее низ 1 и наружную часть (стакан) 4 выкладывают из углеро¬дистых блоков, а внутреннюю центральную часть 2 и высоко-глиноземистых муллитовых изделий, содержащих более 65 % А1,0]. Высота лещади составляет ~ 5,6 м; это необходимо, поскольку за многие месяцы эксплуатации печи происходит разрушение кладки жидким чугуном, и в лещади образуется заполненная жидким чугуном полость, могущая достигать фундамента печи (см. рис. 48). С тем, чтобы уменьшить из¬нос лещади, в современных печах предусматривают воздушное охлаждение ее низа. Между низом лешади 1 и пнем 8 фунда-мента закладывают чугунные плиты 7 толщиной 180 мм; в плиты залиты стальные трубки диаметром 140 мм, в которые вентилятором подают охлаждающий воздух. Снаружи кладку лешади охлаждают гладкими плитовыми холодильниками 3.

Горн. Футеровку горна до уровня фурм выполняют из углеродистых блоков, а в районах фурм и чугунных и шлако-вых леток из шамотного (> 42 % А1аОэ) кирпича, поскольку углерод здесь может окисляться кислородом дутья, диокси¬дом углерода (С02), а также парами воды из огнеупорных масс. При работе на безводных леточных массах район чу¬гунных леток делают из углеродистых блоков. Для пред¬отвращения окисления углеродистых блоков в период задувки печи их защищают кладкой (рис. 25, 6) в один ряд из шамотного кирпича. Толщина футеровки у низа горна достигает 1600 мм. Снаружи кладку горна охлаждают гладкими плитовыми холо-дильниками. Заплечики. Кладку заплечиков чаще всего делают тонко-стенной (толщина 230 или 345 мм) из шамотного (> 42 % А1,03) кирпича в один ряд, при этом кирпич примыкает к периферийным плитовым холодильникам с залитым кирпичом (рис. 26). Иногда вместо шамота применяют карбидокремниевые кирпичи. Кладка заплечиков быстро изнашивается и вместо нее на поверхности холодильников формируется слой гарнисажа (застывшего шлака и мелких кусков шихты).

Шахта и распар. Кладку распара и охлаждаемой части шахты (~2/3 ее высоты снизу) выполняют из шамотного (> 41-42 % А12Оэ) или карбидокремниевого кирпича, а клад¬ку верхней неохлаждаемой части шахты из шамота, содержа¬щего > 39 % А120,. Кирпичи укладывают в два—три ряда вперевязку (рис. 2б). Кладка шахты с распаром может быть толсто-, средне- и тонкостенной. В прежние годы широко применяли толстостен-ную кладку (толщина верха шахты 800—900 мм и до 1300 мм в районе распара) с горизонтальными холодильниками, заглуб-ленными в кладку и служащими ее опорой (расположение таких холодильников можно видеть на рис. 27). Однако в связи с тем, что холодильники расположены на расстоянии друг от друга, плохо охлаждается кожух, и после износа футеровки возникают его местные перегревы, вызывая терми¬ческую деформацию и возможность появления трещин. Кроме того, вырезы в кожухе для установки горизонтальных холо¬дильников снижают его прочность и делают кожух менее гер¬метичным. В связи с этим в последние годы делают тонко- и среднестенные шахты. Тонкостенная шахта (и распар) имеет в охлаждаемой части толщину кладки 230—345 мм и в верхней неохлаждаемой части 575-690 мм с охлаждением вертикаль-ными ребристыми холодильниками (рис. 26), причем часть холодильников имеет горизонтальные выступы, которые слу¬жат опорой для кладки и способствуют удержанию гарнисажа. Среднестенная шахта имеет толщину кладки в охлаждаемой части 575-900 мм и в неохлаж¬даемой 700 мм, охлаждение либо комбинированное из вертикаль¬ных ребристых холодильников в сочетании с горизонтальными (как на рис. 27), либо из вер¬тикальных ребристых холодиль¬ников, имеющих горизонтальные выступы (как на рис. 26). В распаре и охлаждаемой части шахты по мере износа кирпича образуется слой гарни¬сажа. С тем, чтобы уменьшить давление от расширяющейся при нагреве кладки на кожух печи и предотвратить его разрыв, между футеровкой и вертикальны¬ми холодильниками по всей высоте печи (кроме распара) предусматривают зазор в 70—200 мм, заполняемый шамотоас-бестовой или пластичной углеродистой массой.

Колошник. Собственно футеровка колошника состоит из одного ряда шамотного кирпича, выкладываемого у кожуха. За ним располагают "колошниковую защиту", которая воспри-нимает удары падающих сверху в процессе загрузки кусков шихты. Широко распространенная ее разновидность состоит из стальных сегментов - литых полых коробок, заполненных шамотным кирпичом. Сегменты (рис. 28) расположены не-сколькими кольцевыми рядами по высоте колошника; сосед¬ние по окружности сегменты соединены между собой болтами. Вся колошниковая защита крепится к кожуху с помощью нескольких подвесок, в каждой из которых (см. рис. 28) сег менты прикреплены к вертикальной пластине, соединенной с серьгой, которая свободно подвешена на штыре, вставленном в отверстие кронштейна; последний прикреплен к кожуху болтами. Такая подвеска позволяет всем сегментам переме-шаться вверх в случае роста кладки шахты в вертикальном направлении в результате ее нагрева.