Лекция №1 Основные этапы развития сталеплавильного производства

Футеровка ковша может быть из формованных огнеупоров (кирпичей) либо монолитной из огнеупорных масс.

Арматурный слой футеровки служит 12—18 мес. Рабочий слой изнашивается и его заменяют через 10—19 плавок, вы­полняя кладку вручную (в течение 4—8 ч). После выкладки нового рабочего слоя футеровку просушивают в течение 6-20 ч, нагревая докрасна горелками. Расход ковшевого кирпича составляет 5—12 кг/т стали.

По способу изготовления различают набивные и наливные монолитные футеровки. Для набивной футеровки на отечест­венных заводах обычно применяют кварцеглинистую смесь, содержащую > 91 % SiО₂ и 5–8 % А1₂О₃ с добавкой 7–9 % влаги и 0,5—2 % связующих (ортофосфорной кислоты, суль­фитно-спиртовой барды). Массу набивают между шаблоном и арматурным слоем кирпича с помощью пескометных или трам­бовочных машин; набивка большегрузного ковша длится 30—40 мин, в то время как выкладка рабочего слоя шамотным кирпичом продолжается около 8 ч. Наливную футеровку получают заливкой жидкоподвижной самотвердеющей смеси в зазор между шаблоном и арматурной кладкой ковша. Основу смеси составляет песок, к которому добавляют связующее — водный раствор жидкого стекла (до 25 % от массы песка), отвердитель — шлак феррохромового производства (2–6 %), обеспечивающий быстрое затвердева­ние смеси, и иногда пенообразующие добавки (ПАВ) для по­вышения текучести смеси.

Наливка футеровки длится около часа, твердение массы ~ 1 ч. После изготовления набивного или наливного слоя ковш сушат в течение 8—16 ч. Стойкость монолитной футе­ровки составляет 10—20 плавок. Преимущества монолитной футеровки — сокращение длительности ремонта ковша и уде­шевление за счет снижения расхода шамотного кирпича, су­щественное снижение затрат ручного труда на футеровку. Расход массы составляет 2—4 кг/т стали.

Ковши для разливки и внепечной обработки оборудованы шиберными затворами и иногда имеют в футеровке днища вставки из пористых огнеупоров для подачи в металл нейтральных газов. При внепечной обработке жидкой стали условия службы футеровки ковша ухудшаются в связи с боль­шей температурой металла, значительным увеличением дли­тельности его пребывания в ковше, активным перемешиванием металла и наличием при этом основного шлака; зачастую в металл также вдувают агрессивные по отношению к футеровке добавки. В этих условиях стойкость шамотной и монолитной кремнеземистой футеровки оказалась низкой; кроме того, не обеспечивалось высокое качество металла вследствие по­ступления в него кислорода из восстанавливаемых оксидов футеровки.

Поэтому в цехах с внепечной обработкой стали исполь­зуют основную и высокоглиноземистую футеровку ковшей. В качестве последней на отечественных заводах применяют муллитокорунд, основными составляющими которого являются А1₂О₃ (~ 70 %) и SiO₂, футеровку делают как из кирпичей, так и монолитной. Для изготовления основной футеровки на отечественных и зарубежных заводах применяются или нахо­дятся в стадии опробования и внедрения много различных материалов: магнезитохромит, подвергнутые термообработке и без нее изделия из смолодоломитомагнезита и смоломагнезита, обожженные изделия на основе доломита, безобжиговые магнезитоуглеродистые изделия и др.; некоторые из них используются как набивные массы. Основная и высокоглиноземистая футеровки более дороги, обладают низкой термостойкостью и высокой теплопровод­ностью. Поэтому для предотвращения растрескивания футе­ровки при колебаниях ее температуры (нагрев в момент пребывания стали в ковше и охлаждение при подготовке ковша к следующей разливке), а также с целью предотвращения силь­ного охлаждения жидкой стали в ковше при выпуске и раз­ливке применяется так называемая высокотемпературная эксплуатация таких ковшей. Она заключается в том, что после окончания кладки футеровки, ее нагревают до ~ 1100 °С горелкой, ковш подают под разливку и затем при дальнейшей эксплуатации ковша не допускают снижения тем­пературы футеровки ниже 800 °С. При этом после каждой разливки ковш ставят на стенд, оборудованный манипулято­ром для замены шиберных затворов, накрывают футерованной крышкой и обогревают горелкой до подачи под разливку сле­дующей плавки. Для уменьшения охлаждения ковш также на­крывают футерованной крышкой при ожидании выпуска металла из печи и во время разливки.

Стойкость футеровки при горячей эксплуатации ковшей достигает на отечественных заводах 40—50 плавок, на неко­торых зарубежных заводах она доведена до 140 плавок.