Шамотні вогнетриви для футеровки мартенівських печей (стр. 1 из 7)
Шамотні вогнетриви для футеровки мартенівських печей
Реферат
Об’єкт розробки - удосконалення технології виробництва вогнетривів для футеровки мартенівських печей.
Мета роботи - обгрунтування вибору сировинних матеріалів, розробка оптимальної апаратурно-технологічної схеми виробництва, вибір головних напрямків покращення якості шамотних виробів для футеровки мартенівських печей.
Розглянута конструкція мартенівської печі, виявлено, що шамотні вогнетриви використовуються в нихніх рядах насадок регенераторів і згідно з ГОСТ 6024 повинні мати вміст Al2O3, не нижче 30 мас. %, а вогнетривкість, не нижче 1690°С. Визначено, що основними руйнуючими факторами в регенераторах є дія газів і пилу шихтових матеріалів, газів, які виносяться потоком з плавильного простору печі та зміна температур при нагріванні та охолодженні потоку газів. Тому окрім достатньої вогнетривкості, цеглина повинна володіти хорошою теплопровідністю – бути щільною, і в той же час добре переносити різкі зміни температури тобто мати високі показники термічної стійкості.
Розглянуто діаграму стану системи Al2O3−SiO2, в якій єдиною твердою фазою є муліт 3Al2O3∙2SiO2, який містить 72% Al2O3 і 28% SiО2, кристалізується в ромбічній сингонії, габітус кристалів – голки, призми, волокна; щільність 3,03г/см3; твердість по Моосу 6,. температура плавлення 1910ºС.
МАРТЕНІВСЬКА ПІЧ, РЕГЕНЕРАТОРИ, ШАМОТНІ ВОГНЕТРИВИ, ГЛИНА, КАОЛІН, ДІАГРАМА СТАНУ AL2O3∙SIO2, ЗЕРНОВИЙ СКЛАД, ВИПАЛ, СХЕМА ВИРОБНИЦТВА.
Зміст
Вступ
1. Умови експлуатації шамотних вогнетривів для футеровки мартенівських печей і вимоги до їх якості
2. Діаграма стану системи Al2O3−SiO2
3. Особливості технології виробництва шамотних вогнетривів для футеровки мартенівських печей
3.1 Характеристика сировинних матеріалів
3.2 Основні технологічні параметри виробництва
3.3 Технологічна схема виробництва шамотних вогнетривів для футеровки мартенівських печей
4. Основні напрямки покращення якості шамотних вогнетривів для футеровки мартенівських печей
Висновки
Література
Вступ
Вогнетривами називаються неметалічні матеріали, призначені для використання в умовах високих температур у різних теплових агрегатах, що мають вогнетривкість не нижче 1580 0С.
Вогнетриви можуть застосовуватися при високих температурах і як провідники електричного струму, і як електроізолятори.
Різноманіття умов служби обумовило необхідність організації промисловості по виробництву вогнетривких матеріалів, створення великого і безупинного асортимента вогнетривів з різними властивостями.
Вогнетриви, матеріали й вироби, виготовлені переважно на основі мінеральної сировини, що володіють вогнетривкістю не нижче 1580 °С. Виникнення виробництва вогнетривів історично пов'язане з розвитком металургії, а в міру поширення теплових агрегатів різного призначення виробництво вогнетривів стало однієї з важливих галузей промисловості.
Вогнетриви застосовують при спорудженні теплових агрегатів, печей для одержання й плавки металів, нагрівання напівфабрикатів у металургійніх й машино-будівельних виробництвах, одержання коксу, випалу цементу, установок високотемпературних хімічних процесів, енергетичних і ін. установок. Основне призначення вогнетривів - захист невогнетривких елементів конструкції, а також зовнішнього середовища від впливу високих температур, розплавів, гарячих газів і т.п.
Більшу частину вогнетривів (близько 60%) споживає чорна й кольорова металургія. Загальне споживання вогнетривів, віднесене до 1 т виплавленої сталі, коливається в різних країнах від 25-30 до 65-100 кг.
Для виплавки сталі використовують мартенівську піч. Вона є витягнутою в горизонтальному напрямку камерою, яка складається вогнетривами.
В даний час до вогнетривких матеріалів пред'являється усе більш високі вимоги. Питання про раціональну футеровку мартенівської печі не можна розглядати у відриві від ефективності її служби, зокрема теплового опору, який визначає величину втрат тепла через футеровку і корпус печі в довкілля.
1. Умови експлуатації шамотних вогнетривів для футеровки мартенівських печей марки шам і вимоги до їх якості
Мартенівське виробництво сталі має більш ніж 150 - літню історію і в даний час близько 40 % сталі виплавляють в мартенівських печах. Вони пережили декілька технічних революцій, внаслідок чого освоєно масове виробництво сталі високої якості, у тому числі і високолегованих.
Коли країни Західної Європи і Північної Америки отримали в надлишку дешеву атомну енергію, мартенівські печі в них не вижили. Проте, в Україні існують умови, що дозволяють експлуатувати мартенівські печі. Основною є можливість використання шихти будь-якого вигляду, яка може включати від 100% металобрухту до рідкого чавуну, окислених і металізованих окатишей, агломерату і інших залізовмісних матеріалів.
Не менш важливим аргументом на користь продовження експлуатації мартенівських печей є і те, що заміна їх конверторами вимагає великих коштів. Тому ця робота повинна вестися планомірно з врахуванням фінансових можливостей підприємств.
В порівнянні з іншими методами продуктивність мартенівських печей продовжує залишатися порівняно низькою. Крім того, не вирішено питання автоматизації процесу і його регулювання в строго заданих тимчасових рамках. Очевидне одне, що за умови збереження в експлуатації, мартенівських печей необхідно реалізувати на них сучасні і вогнетривкі матеріали.
В даний час діють мартенівські печі різних конструкцій; вони розрізняються залежно від ємкості печі, вигляду процесу і вживаного палива. Найбільшого поширення набули мартенівські печі ємкістю 200 - 600 тон, які працюють на шихті, що складається з 55 - 60 % рідкого чавуну і 45 - 40 % сталевого скрапу. Для окислення домішок чавуну і утворення шлаку в шихту вводиться 3 - 8 % сталевої руди (від маси металевої шихти) і 4 - 7 % вапняку.
Печі працюють на газомазутном або газовому опалюванні з впровадженням кисню для інтенсифікації процесу. Залежно від футеровки мартенівські печі розділяють на оcновні і кислі. Найбільшого поширення набули оcновні печі, оскільки вони дозволяють переробляти різноманітну по складу шихту із завищеним вмістом шкідливих домішок (фосфору, сірки) [1,2].
Мартенівська піч призначена для виплавки сталі і є витягнутою в горизонтальному напрямку камерою, яка складається вогнетривами. Конструкція мартенівської печі представлена на рисунку 1.1. Піч складається з робочого або плавильного простору, головок з вертикальними каналами; шлаковиків, регенеративних камер з насадками; газодимових боровів; воздушнодимових боровів; перевідних пристроїв; загального димового борова; і залізобетонного фундаменту під робочий простір. Крім того, для кожної печі встановлюється димова труба. Нижня частина робочого простору називається подом; стіна, в якій розташовані вікна для завалки, називається передньою, а стіна, в якій знаходиться стальовипуськний отвір, - задньою стіною робочого простору. До торцевих стін примикають голівки печі, які служать для введення в робочий простір палива і повітря і для відведення продуктів горіння. Похилі канали або газові і повітряні прольоти голівок за допомогою вертикальних каналів з'єднуються відповідно з газовим і повітряним шлаковиками, останні з'єднуються з регенеративними камерами, заповненими цегельними насадками. Внизу регенеративних камер знаходяться поднасадочні канали, сполучені з газодимовим і воздуходимовим боровами, по яких періодично то відводяться продукти горіння в димарь, то поступають газ і повітря в поднасадочні канали регенераторів. На газодимових і воздушнодимових боровах встановлені перевідні пристрої для зміни напряму газу, повітря і продуктів горіння. У передньої стінки печі знаходяться вікна для завалки, через які в піч завантажують твердий чавун, шлакоутворюючи добавки і інші матеріали. Протилежно задній стінці розташовані випускні отвори для випуску готової сталі та шлаку. У кожній з торцевих стінок печі є два канали: один – для подачі палива, другий - для його спалювання [3].
1 – робочий простір, 2 – свод, 3 – подина, 4 – сталевипускний отвір, 5 – отвір для спуску шлаку, 6 – вікна для завалки, 7 – передня стінка, 8 – задня стінка, 9 – голівки, 10 - вертикальні канали, 11 – шлаковик, 12 – регенератори, 13 – насадка регенераторів, 14 – борова, 15 – робочий майданчик
Рисунок. 1.1 - Мартенівська піч
Вогнетривка цеглина, яка вживається для кладки робочого простору, працює у важчих умовах. Вона зобов'язана розрізнятися високою вогнетривкістю, хорошою будівельною міцністю при великих температурах (до 18000С) і стійкістю проти механічної і физико-хімічної дії матеріалів плавки.
Будова печі футеруєтся періклазохромітовимі і періклазошпінеліднимі вогнетривами, подіна – периклазовими або хроміто-периклазовими порошками з вторинних вогнетривів, укоси – периклазовими, передня і задня стінка вище за рівень шлаку і до рівня шлаку – відповідно периклазохромітовими і периклазовими, регенератори(стіни, зведення, насадки) – верхня частина насадки футеруєтся динасовими, а нижня частина- шамотними, периклазохромітовими або високоглиноземистими вогнетривами. Верхня частина може також футеруватися форстеритовими та форстерітохромшпінелідними, а нижня частина- шамотними.
Перед подачею в піч газ і повітря нагрівають в спеціальних камерах – регенераторах.
Регенератор – це велика камера, виконана з вогнетривкого матеріалу і заповнена комірками з вогнетривкої цеглини, яка створює насадку (рисунок 1.2). Повітря і газ з шлаковиків поступає в регенератор, який складається з камери, насадки та піднасадочного простору. Температура димових газів, що поступають в регенератор досягає 15000С, проходячи насадку гази нагрівають її і охолоджуються до температури 500-6000С. Після включення перевідних пристроїв напрям проходження газів змінюється на протилежний. Холодне повітря нагрівається і поступає в робочий простір вже нагрітим [3,5].