Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЗАДУВКИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ ПОСЛЕ РЕМОНТА ФУТЕРОВКИ МЕТОДОМ ТОРКРЕТИРОВАНИЯ

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при вводе в эксплуатацию доменных печей с футеровкой, полученной методом торкретирования.

Известен способ задувки доменной печи, включающий подачу горячего дутья и кислорода в центральную часть горна через удлиненные фурмы (авторское свидетельство СССР №933705, М. Кл. С21В 3/00, опубл. 07.06.82, бюллетень №21). Способ позволяет прогреть горн ускоренно и получить кондиционный чугун уже на первых выпусках. Однако способ не регламентирует термическую обработку футеровки печи, выполненной методом торкретирования, в результате чего торкретмасса может обладать недостаточной прочностью в отношении химического и механического воздействия на нее шихты и газов. По этой причине сокращается межремонтный срок службы печи.

В способе задувки доменной печи по патенту Российской Федерации №2216597 С1, МПК 7 С21В 3/00, опубл. 20.11.2003, бюллетень №32, перед подачей нагретого дутья через воздушные фурмы вдувают нагретый инертный газ, а 20-30% его выпускают из доменной печи через газоотводящие трубы, вставленные в чугунные летки. Способ снижает опасность возникновения больших температурных градиентов в кладке горна, однако не предусматривает оптимальную термическую обработку футеровочной массы, нанесенной методом торкретирования в заплечиках и шахте доменной печи. Способ позволяет судить лишь о сушке футеровки горна, но не об обеспечении износостойкости торкретмассы, в частности, за счет создания периферийного потока газов определенных параметров. В результате стойкость футеровки, например, в нижней части шахты может не превышать шести месяцев.

Во всех известных по литературе способах в периферийную зону загружают мелкий кокс, что снижает газопроницаемость и не позволяет организовать газовый поток нужных параметров у стен доменной печи.

В основу изобретения поставлена задача повышения срока службы футеровки печи между капитальными ремонтами посредством повышения ее износостойкости. Задача решается посредством управления на начальном этапе задувки печи направлением газопотока, его температурными параметрами и продолжительностью поддержания этих параметров в периферийной зоне шахты, запечиков и распара печи.

Данный способ задувки доменной печи после ремонта методом торкретирования включает подачу комбинированного дутья, обеспечивающего нагрев футеровки, загрузку в периферийную зону печи в составе задувочной шихты кокса фракции более 40 мм с обеспечением термической обработки огнеупорной футеровки при температуре газошихтовой среды в зоне торкретирования футеровки в интервале 750-1400°С в течение 5-8 часов с момента достижения температуры 750°С, затем загрузку рабочей шихты. После этого устанавливают дутьевой режим и систему загрузки в соответствии с параметрами рабочего режима с устранением периферийного хода уменьшением попадания кокса в эту зону. Естественно, что меньшая температура относится к шахте, а большая - к заплечикам.

Температурно-временные параметры способа перед проведением промышленных испытаний отрабатывались предварительно в лабораторных условиях. Характеристики торкретмассы сравнивали с таковыми для шамотного огнеупора марки ШПД-41.

Истираемость образцов моделировали на шлифовальном круге. Использовали алмазный диск диаметром 140 мм AC-32. Вращение диска задавали со скоростью 450 об/мин. Образец на диске удерживали стойкой с подвижным штоком, через который обеспечивалось давление 0,10 кг/см². Площадь образцов одинаковой массы 10 г составляла 3,6 см², время испытания 10 мин. Образцы шамотного огнеупора вырезали из наружной поверхности.

Для испытания торкретмассы просеянную и увлажненную до рабочей влажности массу уплотняли сбрасыванием в формовочном квадрате с высоты 0,5 м десять раз, после чего высушивали и обжигали в селитовой печи при температурах 700-1450°С. Испытывали по три образца каждого материала, результаты испытаний приведены в табл.1.

Таблица 1 - Сравнительная характеристика прочностных свойств огнеупоров. Показатель ШПД-41 Торкретмасса после обжига при конечной температуре, °С в течение 5 ч (числитель) и 8 ч (знаменатель) 600 750 1000 1200 1400 1500 Потеря массы образца, г/образец 1,2-2,4 образец оплавлен

Результаты показывают, что сопротивление истиранию образцов торкретмассы при 750-1400°С близко к таковому для шамота (который обжигается на огнеупорных заводах при температуре выше 1700°С) или превышает его. При применении данного способа по существу производят обжиг сырого огнеупора непосредственно в рабочем агрегате. Выше 1400°С температуру на периферии печи поднимать нецелесообразно, поскольку при возможных неконтролируемых локальных перегревах возможно оплавление и сползание футеровочного материала, а при 600°С прочностные свойства торкретмассы значительно уступают таковым для шамота. Обжиг торкрета при граничных температурах 750°С и 1400°С в течение 3 часов сопровождался снижением сопротивления ее истиранию на 23 и 18 отн.% соответственно, а обжиг в течение 10 часов практически не увеличивал прочностные свойства огнеупора и в промышленных условиях только удлинит продолжительность задувочного периода. Даже при принятой конечной температуре на периферии 1400°С отсчет времени термообработки торкретмассы 5-8 часов следует вести от начала достижения температуры 750°С.

Поскольку в шахте футеровка подвергается истирающему абразивному воздействию, а внизу шахты, распаре и заплечиках - воздействию расплава, провели дополнительные исследования. На подложках из торкретмассы, обожженной при конечной температуре 1000°С и 1400°С, расплавляли окатыши, руду и агломерат. Установили, что даже наиболее "агрессивный" (по содержанию FeO) расплав из окатышей не взаимодействует с этим огнеупором.

В промышленных условиях после нанесения тестообразной огнеупорной массы методом торкретирования произведена задувка печей объемом 2700 м³, оборудованной бесконусным загрузочным устройством (БЗУ), и объемом 2002 м³ с двухконусным засыпным аппаратом. Средний химический состав торкртетмассы, %: 57 Al₂O₃; 30 SiO₂; 0,8 Fe₂О₂; 4,1 CaO; 5 SiC.

Задувка доменной печи объемом 2700 м³ выполняется с начальным расходом дутья из расчета 0,6 м³ на кубический метр объема печи, т.е. 0,6·2700=1620 м³/мин. Указанную величину расхода дутья держат первые 8 часов, производя дополнительную сушку футеровки, после чего каждые 2-3 часа увеличивают расход дутья на 150 м³/мин. Согласно способу с девятого часа начинают грузить кокс фракции 40-80 мм (с минимальным содержанием фракции 60-80 мм, склонной к разрушению) преимущественно в периферийную зону печи с угловых положений лотка БЗУ, обеспечивающих периферийный газовый поток для обжига заторкретированной части печи, но так, чтобы материалы не ударяли по заторкретированной стенке, а накатывались на нее. Начинают поднимать температуру дутья и теоретическую температуру горения. Подают природный газ, затем кислород. Такой режим поддерживают в течение 6 часов (табл.2).

Поскольку так называемая температура газо-шихтовой среды на периферии может быть непосредственно измерена термопарами не ниже, чем вверху шахты, а температура в середине шахты, распаре и заплечиках не может быть таким же образом измерена, то величину температур в этих зонах вычисляют исходя из суммы показания периферийной термопары и теоретической температуры горения в фурменном очаге.

С учетом высоты шахты 18,7 м, распара 2,2 м и заплечиков 3,4 м и того, что температура газо-шихтовой среды повышается примерно на 30°С на каждый метр от верха шахты до низа печи, а измеренная термопарами температура на 5 горизонте их расположения (1,5 м от верха шахты) составила необходимую минимальную величину 750°С, температура на остальных горизонтах периферии печи составила:

- внизу шахты 750°С+(18,7 -1,5)×30°С=1266°С;

- внизу распара 1266°С+2,2×30°С=1332°С;

- в центре заплечиков 1332°С+3,4:2×30°С=1383°С

Это отвечает обжигу заторкретированной части печи в соответствии с параметрами способа.

Выгрузка на поверхность засыпи порции кокса на печи, оснащенной БЗУ, выполняется с углового положения n-1, где n - первое угловое положение, принятое для загрузки кокса задувочной шихты в верхних горизонтах шахты и на колошнике. На первое угловое положение п-1 при этом выгружается 25-30% кокса, а остальное распределяется в соответствии с программой загрузки.

Таким режимом задувки обеспечивается обжиг и упрочнение торкретмассы. Футеровка служит 18 месяцев до следующего капитального ремонта 2-го разряда при гарантийном сроке 12 месяцев.

Аналогичный режим задувки осуществляют на заторкретированной доменной печи объемом 2002 м³, оборудованной конусным засыпным аппаратом. Высота шахты 18,2 м, распара 1,7 м, заплечиков 3,0 м. В течение 7 часов загрузкой кокса крупностью более 40 мм создают периферийный газовый поток, обеспечивая температуру газо-шихтовой смеси в середине шахты 750-800°С, внизу шахты - 1230°С, в распаре 1320°С и в заплечиках 1375°С. Футеровка служит 15 месяцев при гарантии исполнителя 12 месяцев.

Опускание подачи в печь при конусном загрузочном устройстве выполняется с промежуточной остановкой большого конуса при его опускании. При этом высота щели между контактными поверхностями большого конуса и чаши должна быть 300-320 мм. Полное открытие большого конуса осуществляют только после схода всей подачи.

Контроль уровня температуры в зоне торкретирования осуществляется опосредованно с использованием показаний температуры среды на периферии в верхней части шахты (5-й пояс) и газов на колошнике. Температура газов на колошнике должна быть не более 450°С. При достижении необходимых температур сменный мастер принимает меры для удержания такого температурного режима в течение 5-8 часов.

Таким образом, применение способа задувки позволяет повысить срок службы футеровки примерно в 1,5 раза и увеличить производство жидких продуктов плавки в межремонтные периоды.