9345

СТРОИТЕЛЬСТВО И РЕМОНТ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЕЧЕЙ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Книга

Архитектура, проектирование и строительство

КОСТЮК В.А., СУЩЕНКО А.В. Строительство и ремонт промышленных печей Учебное пособие Мариуполь, 2009 В учебном пособии описаны огнеупорные и строительные материалы используемые при ремонте и строительстве металлургических печей. Изложены правил...

Русский

2013-03-02

665.5 KB

328 чел.

КОСТЮК В.А., СУЩЕНКО А.В.

Строительство и ремонт

 промышленных печей

Учебное пособие

Мариуполь, 2009

В учебном пособии описаны огнеупорные и строительные материалы используемые при ремонте и строительстве металлургических печей. Изложены правила кладки элементов печей и изоляции газо и воздухопроводов. Приведен перечень механизмов, используемых при строительстве и ремонте печей. Изложена классификация и необходимая документация ремонтов. Особенности кладки доменных, мартеновских, нагревательных печей, конвертеров. Уделено внимание индустриальным методам строительства и ремонта металлургических печей.

Содержание учебного пособия соответствует программе курса “Строительство и ремонт металлургических печей”.

Составил

к.т.н., доц                                                                В.А.Костюк

к.т.н., доц                                                                А.В.Сущенко

Ответственный за

выпуск д.т.н., проф                                                 В.А.Маслов

Компьютерный

набор                                                                       Л.Н.Сапрыкина

О Г Л А В Л Е Н И Е

                                                

Введение

5

1

2

3

4

5

6

7.

Материалы применяемые для сооружения и

ремонтов металлургических печей

Строительные элементы печей

2.1. Требования к огнеупорной кладке

2.2. Фундаменты

2.3. Футеровка

2.3.1. Стены

2.3.2. Своды

2.3.3. Поды

2.4. Металлический каркас

2.5. Каналы для отвода продуктов сгорания

2.6. Трубопроводы

2.6.1. Газо и воздухопроводы

2.6.2. Мазутопроводы

2.6.3. Футеровка газо- и воздухопроводов

Оборудование и механизмы, применяемые при строительстве и ремонте металлургических печей.

Организация строительных и ремонтных работ

4.1. Классификация и общая характеристика ремонтов.

Особенности кладки металлургических печей

5.1. Футеровка доменных печей и воздухонагревателей

5.2. Футеровка мартеновской печи

5.3. Футеровка кислородного конвертера

5.4. Футеровка нагревательных колодцев

5.5. Футеровка методических печей

Ввод в эксплуатацию печей после их строительства и капитального ремонта

6.1. Подготовка печи к вводу в эксплуатацию

6.2. Испытание на плотность (прочность) газопроводов, мазутопроводов, воздухопроводов, рекуператоров, кожухов печей, работающих под избыточным давлением

6.3. Заполнение газопроводов и мазутопроводов.

Включение в работу горелок и форсунок.

Сушка и разогрев печи

Список используемой литературы

6

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в металлургической промышленности работает множество разнообразных конструкций и типов печей, предназначенных для различных технологических процессов. Вопросы организации и качества строительства и особенно ремонтов (замена или восстановление изношенных узлов и элементов печей) очень актуальны и служат основой нормального производственного процесса. Систематические и своевременные ремонты обеспечивают существенное продление срока работы печи, повышает технико-экономические показатели печных агрегатов.

1. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ СООРУЖЕНИЯ И РЕМОНТА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ

Современные металлургические печи представляют собой сложное инженерное сооружение, при изготовлении которого используются огнеупорные и теплоизоляционные материалы, жароупорные бетоны и обмазки. Отдельные конструктивные элементы печей выполняются из различного рода металлов и сплавов в виде литья, проката, сварных конструкций. Кроме этого , при сооружении печей широкое применение находят обычные строительные материалы (красный кирпич, щебень, бутовый камень, строительные растворы и бетоны).

  1.  Огнеупорные материалы

Огнеупорные материалы применяются для сооружения и футеровки различных промышленных печей, топок и аппаратов, работающих в условиях высокотемпературного нагрева. Поэтому к ним предъявляются особые требования:

  •  огнеупорные материалы должны противостоять действия высоких температур и нагрузок;
  •  выдерживать резкие колебания температур ;
  •  быть химически стойкими при воздействии на них агрессивной среды;
  •  сохранять неизменным свой объем с изменением температуры.

Кроме этого, в зависимости от условий службы могут предъявляться особые требования: теплоемкости, теплопроводности, плотности, шлакоустойчивости и др.

Огнеупорные материалы классифицируются по:

  •  огнеупорности (огнеупорные, высокоогнеупорные, высшей огнеупорности);
  •  химико-минерологическому составу (кремнеземные, алюмосиликатные, магнезиальные, хромистые, углеродистые, цирконистые, специальные);
  •  форме и размерам;
  •  способам изготовления;
  •  термической обработке;
  •  области применения (сводовые, ковшевые, коксовый припас и т.д.).

Следует обратить внимание на состав и свойства огнеупорных изделий. Установлено, что химический состав огнеупоров является основной их характеристикой. Зная химический состав можно установить огнеупорную основу, определить тип изделий, классифицировать. Однако необходимо понять, что при одном и том же химическом составе, можно получить изделия с различными свойствами, которые зависят от способа производства изделия, зернового состава шихты, метода прессования, режима обжига и т.д.

  1.  Кремнеземистые огнеупоры

К ним относятся все виды динаса и материалы из кварцевого стекла. В зависимости от применения динас делится на мартеновский, коксовый и т.д., а в зависимости от добавок - на известковый, марганцевый и черный динас.

Динасовые огнеупоры содержат более 93% SiO2 изготавливаются из кварцевых пород  на известковой или иной связке и обжигаются при температуре 1430 оС способствующей превращению кварца в тридимит и кристобалит. Следует отметить, что динасовые огнеупоры отличаются высокой (1650-1670 оС) температурой размягчения, благодаря чему они применяются для кладки элементов печи, которые наряду с действием высоких температур испытывают значительные механические нагрузки.

Необходимо обратить внимание, что основой технологии динаса является полиморфизм кремнезема. Кремнезем известен в 7 кристаллических модификациях и одной стекловидной. Все 7 модификаций делятся на высокотемпературные модификации первого порядка (-кварц, - тридимит; - кристоболит)которые резко отличаются друг от друга по структуре и физическим свойствам, и модификации низкотемпературные второго порядка:  (- кварц, и - тридимит; - кристоболит).  Модификации кремнезита отличаются друг от друга не только по структуре но и по свойствам, что важно для службы изделий. По мере перехода от низкотемпературных модификаций к высокотемпературным, удельный вес неприрывно уменьшается (от 2,65 до 2,21 г/м3), а следовательно увеличивается объем огнеупора (при переходе - кварца в - тридимит увеличение объема достигает 17%). Это предопределяет низкую термостойкость (1-2 теплосмены). Поэтому футеровка (или ее часть), выполненная из динаса, не должна подвергаться резкому охлаждению ниже температуры 700 оС. Динасовые огнеупоры используются для сооружения сводов сталеплавильных печей, футеровки коксовых печей. насадок регенераторов, стен и сводов нагревательных печей непрерывного действия.

  1.  Алюмосиликатные огнеупоры.

Алюмосиликатные огнеупоры (Аl2О3 . SiO2) подразделяются на полукислые (15-30% Аl 2О3 ), шамотные (30- 46 %

Аl 2О3) и высокоглиноземистые (> 46 % Аl 2О3).

Сырьем для производства полукислых и шамотных изделий служат огнеупорные глины и каолины, а для высокоглиноземистых – силиманит, боксит, технический глинозем. Технология производства алюмосиликатных изделий основана на свойствах пластичности и спекаемости огнеупорных глин. Пластичные свойства глин позволяют изготавливать из них изделия сложной формы, а спекаемость – необходимой прочности и плотности. Процесс спекания глин сопровождается усадкой до 20 и более % , что приводит к деформации образцов, трещинам, несоблюдению размерам. Чтобы избежать этого, часть огнеупорной глины предварительно обжигают при температуре 1200-1400 оС. Эту глину, обожженную до постоянной массы называют шамотом. После помола шамот рассеивают. Шамотные изделия можно изготавливать по методу:

  •   пластического прессования (50-60% шамота и 40-50 % глины, влажность массы 16-25%);
  •  полусухого прессования (соотношение шамота и глины берут как и при пластическом прессовании, но влажность формовочной  массы 6-9%);
  •  тромбованиям (влажность 3-8%).

Шамотные изделия разделяют на три класса: А – огнеупорность не менее 1730 оС; Б – 1670 ; В – 1610. Температура деформации под нагрузкой – до 1400 оС. Кажущаяся пористость достигает 30%.

Многошамотные огнеупоры содержат 80-95% шамота и 25-4 % глины. Прессование производится под давлением, в два раза превышающем давление прессования обычного шамота и составляет 500-1200 кг./см2. Они обладают высокой термостойкостью, механической прочностью, малой пористостью, точностью размеров. Применяются для футеровки доменных печей, сталеразливочных ковшей, сводов нагревательных печей.

Полукислые огнеупоры – содержат 15-30%  Аl2О3 и > 65 % SiO2. Характеризуются постоянством объема, т.к. усадка глины компенсируется ростом кремнезема. Используются в качестве сталеразливочного припаса и ковшевого кирпича.

Высокоглиноземистые огнеупоры – их свойства зависят от содержания  Аl2О3, которое может достигать 85%. Некоторые виды высокоглиноземистых огнеупоров могут изготавливаются способом электроплавки. Эти огнеупоры отличаются хорошими качественными показателями: пористость 1-1,5%; деформация под нагрузкой 1700 оС; огнеупорность 1850 оС. Их используют при кладке горна и лещади доменной печи, в насадках регенераторов и т.д. Они устойчивы против воздействия любых шлаков.

  1.  Магнезиальные огнеупоры.

К ним относятся магнезитовые. доломитовые, форстеритовые и шпинеливые огнеупоры.

Магнезитовые огнеупоры содержат не менее 85% МgО.

Сырьем служит природный минерал магнезит, карбонат магния (МgСО3). При обжиге до 1000 оС получают каустический магнезит  (используется для изготовления бетонов), а при температуре обжига 1600-1700 оС получают “намертво” обожженный магнезит. Он инертен, практически не гидратируется и состоит из периклаза. Спекшийся магнезит в виде порошка называется металлургическим магнезитом и применяется для производства магнезитовых изделий, наварки и заправки подин и откосов мартеновских печей.

Технология производства заключается в том, что спекшийся магнезит измельчается, увлажняется и выдерживается во влажном состоянии несколько суток. При этом происходит частичная гидротация  МgО и СаО, что придает массе требуемую вязкость. После вылеживания масса подвергается формовке под давлением 800-1500 кг/см2. Высушенные образцы обжигаются при температуре 1600 оС. Применяется для кладки подин и стен мартеновских и электросталеплавильных печей.

Доломитовые огнеупоры – содержат не менее 40% СаО и 35% МgО. Сырьем служит доломит СаСО3. МgСО3, который предварительно обжигается “намертво”. Однако свободная СаО даже при обжиге 2000 оС способна к гидратации, что сопровождается увеличением объема и разрушением изделия. Используются, в основном, для футеровки конвертеров (смесь магнезита, доломита и 4-11% смолы).

Форстеритовые огнеупоры – содержат от 35 до 55% МgО, при отношении МgО/SiO2 = 0,94-1,33. Избыток МgО способствует образованию при обжиге минерала форстерита 2МgО.SiO2. Обжиг производят при температуре 1650-1700 оС. Используется в основном для верхних рядов насадки регенераторов мартеновских печей.

Шпинелевые огнеупоры – МgО . Аl2О3. В качестве сырья применяется металлургический порошок МgО и технический глинозем Аl2О3, из которых готовится брикет и обжигается при температуре 1650 оС. После его измельчения в шихту используют 75%, а 25% - сырая масса.

  1.  Хромистые огнеупоры.

В их состав входит минерал хромит (FеО .Сr2О3), который хорошо противостоит воздействию шлаков. По составу различают:

  •  хромитовые (~ 30 % Сr2О3 и 24 % МgО);
  •  хромомагнезитовые (~ 15-30 % Сr2О3 и 45-60 % МgО);
  •  магнезитохромитовые (~ 8 –15 % Сr2О3 и 65-70 % МgО).

Хромитовые изделия не получили широкого распространения из-за низкой температуры деформации под нагрузкой.

Наибольшее распространение получили магнезитохромитовые огнеупоры (в сводах мартеновских печей). Следует обратить внимание, что технология их производства почти не отличается от производства магнезитовых изделий, однако предъявляются жесткие требования к зерновому составу шихты. При производстве хромомагнезитовых изделий применяют магнезит и хромит как крупнозернистый так и тонкомолотый. При производстве  магнезитохромитовых изделий магнезит применяют в зернах менее 0,5 мм, а хромит – 0,8-3,0 мм. Такой состав порошков способствует повышению термостойкости огнеупоров.

  1.  Углеродистые огнеупоры

Они содержат 30-92 % углерода и имеют огнеупорность выше 2500 оС, высокую температуру начала деформации под нагрузкой, термостойкие, шлакоустойчивые. Недостатком является способность окисляться на воздухе уже при 700 оС, что снижает область их применения. Поэтому, если добавить в шихту неокисляющегося материала (глины, шамота), то углеродистые огнеупоры могут работать в нейтральной или слабоокислительной среде.

Глиностографитовые изделия изготавливаются из массы, состоящей из 30 % графита, 40 % шамота и 30 % глины. Отформованные и высушенные изделия обжигаются без доступа воздуха в специальных шамотных капселях с коксовой или графитовой засыпкой.

Коксовые огнеупоры готовятся из кокса на связке из каменноугольной смолы. Обжиг производится в специальных закрытых контейнерах с засыпкой коксовой пыли.

Углеродистые огнеупоры применяются для кладки горна и лещади доменной печи. Из глинистографитовых огнеупоров изготавливаютс сталеразливочные пробки, стаканы и тигли. Следует обратить внимание, что углеродсодержащие огнеупоры не смачиваются жидкими шлаками и металлами, что предопределяет их эффективное использование в плавильных печах.

1.1.6. Карборундовые огнеупоры.

Карборундовые огнеупоры (SiC) – карбид кремния получают в электропечах сплавлением кварцевого песка с углем при температуре около 2000 оС. Полученный карборунд дробят, смешивают со связкой, формуют и обжигают в восстановительной среде. Различают два вида карборундовых материалов: карбофракс (на связке из огнеупорной глины) и рефракс (с небольшим количеством клеющей добавки).

1.1.7. Цирконийсодержащие огнеупоры.

Эти огнеупоры изготавливают из минерала бадделита, содержащего 80-99 % ZrO2. Диоксиду циркония свойственны модификационные превращения в зависимости от температуры, которые сопровождаются объемными изменениями. Для стабилизации к тонкомолотой шихте добавляют 4-5 % извести и из этой массы делают брикеты, подвергают первичному стабилизирующему обжигу при 1700 оС. Затем обожженные брикеты размалывают, добавляют до 10 % необожженного ZrO2, а затем обжигают. Применяются в виде стаканов при разливе сталей, для изготовления тиглей.

  1.  Теплоизоляционные материалы.

При проектировании и эксплуатации печей необходимо стремиться к уменьшению тепловых потерь с целью сокращения расхода топлива и повышения КПД печи. С этой целью используются теплоизоляционные материалы, которые подразделяются на природные и искусственные. К природным относится диатомит, трепел и асбест, коэффициент теплопроводности которых составляет 0,118-1,75 вт/м град. К искусственным теплоизоляционным материалам относятся огнеупоры производимые методом:

  •  выгорающих добавок (опилки, древесный уголь, антрацит);
  •  пеношамотным (конифольное мыло и столярный клей способны образовывать устойчивую пену);
  •  химическим (в шихту добавляют доломит или известняк и серную кислоту. Выделяющейся углекислый газ образует поры).

Максимальная температура применения легковесных материалов от 1300 оС (шамот-легковес) до 1600  оС (карборунд-легковес). К искусственным теплоизоляционным материалам следует отнести так же шлаковую вату, изготавливаемую раздувом расплава металлургического шлака. Ее применяют до температуры 600  оС.

Следует обратить внимание на тугоплавкие материалы волокнистого строения являющиеся новым классом огнеупоров, нашедших применение в качестве футеровки нагревательных и тепловой изоляции высокотемпературных печей. Наибольшее распространение из волокнистых огнеупорных материалов получила каолиновая вата и изделия на ее основе.

Каолиновая вата – огнеупор муллитокремнеземистой группы. Она производится из натуральных огнеупорных глин и каолинов или синтетических смесей каолинового или высокоглиниземистого составов. Процесс получения каолиновой ваты состоит в том, что готовят смесь технического глинозема (99 % Аl2О3) и кварцевого песка ( > 97,5 % SiО2) в соотношении 1:1. Смесь плавят в электропечи при температуре 2000-2200 оС. Расплав распыляют струей перегретого пара. Из каолиновой ваты получают рулонный материал, плотный войлок, плиты, маты, штучные изделия и т.д.

Комбинация волокон с металлами, керамикой, стеклом и полимерами позволяет получать материалы с уникальными свойствами.

Использование волокнистых огнеупоров позволяет снизить массу кладки и теплоту аккумулированную кладкой в 10-12 раз, сократить расход топлива на 30-50 %.

1.3. Огнеупорные бетоны и мартели.

Огнеупорный бетон представляет смесь воды, цемента и огнеупорного заполнителя, обладающей способностью затвердевать при нормальной температуре и приобретать огнеупорные свойства. Это искусственный материал, способный при длительном воздействии высоких температур сохранять свой физико-механические свойства.

Огнеупорный бетон состоит из вяжущего (гидравлического и воздушного твердения) и заполнителя. К вяжущим гидравлического твердения относятся портланд, шлакопортланд це-менты, глиноземистый и высокоглиноземистый цементы.

К вяжущим воздушного твердения относятся жидкое натриевое стекло, периклазовый цемент, фосфатные связки.

В качестве заполнителя используются порошки или бой кремнеземистого, алюмосиликатного, магнезиального или хромистого состава.

Огнеупорные мертерли (огнеупорные растворы) – это полужидкие массы, применяемые при ремонтах и строительстве печей для заполнения промежутков между кирпичами (блоками). Для их приготовления применяют огнеупорные порошки и огнеупорную глину. Раствор готовят на основе того же материала, из которого выполняется футеровка. Максимальные размеры зерен тонкомолотых порошков не должны превышать половины толщины швов кладки.

1.4. Прочие материалы  применяемые в печестроении.

Наряду с огнеупорными и теплоизоляционными материалами при ремонтах и сооружении печей используются обычные строительные материалы.

Красный кирпич – приготавливается из легкоплавких глин. Применяется до температуры 700-750 оС. Выпускают кирпичи марки 200, 150, 125, 100 и 75 (предел механической прочности при сжатии). Используют для кладки боровов, труб, наружной облицовки стен некоторых печей, части фундаментов. Кладку выполняют на известковом или цементном растворе.

Щебень – используется в качестве крупного заполнителя бетона. Получают щебень дроблением естественного камня и отходов строительного кирпича.

Бутовый камень – крупные куски горных пород произвольной формы, объемом 0,02 – 0,1 м3 , массой от 15 до 40 кг.

Строительный бетон  - смесь строительного цемента и заполнителя, в качестве которого используется песок и щебень. Затворение производится водой. Широкое распространение получил шлаковый бетон, получаемый путем добавления к цементу 30-50 % доменного шлака. Этот бетон быстро схватывается и прочно сцепляется с металлической арматурой (очень плохо затвердевает при отрицательных температурах).

Гидроизоляционные материалы – используются для защиты фундаментов, боровов, газоходов от грунтовых вод. Для этого широко используют рубероид, толь, гидрозол, борулин (материалы представляют собой картон, волокно, пропитанные битумом или смолой).

Лаки и краски используются для защиты металлических поверхностей от коррозии. Широко применяется масляный лак (битум, смола, масло и растворитель). Для снижения тепловых потерь используют масляный лак и тонкий алюминиевый порошок в качестве заполнителя.

Металлы и сплавы используют в конструкциях современных печей в виде сортового или листового проката, цельнотянутых труб, стальных или чугунных отливок. Рядовые углеродистые стали и чугуны обычно удовлетворительно работают до 400 оС. С повышением температуры происходит интенсивное окисление. Введение легирующих добавок позволяет повысить сопротивление окислению. Добавки окисляющиеся легче железа (хром, марганец, кремний, титан, алюминий) образовывают на поверхности пленку, защищающею металл от дальнейшего окисления.

Следует обратить внимание на жаростойкие стали (Х28, Х23, Н13). Для повышения жаропрочности используют небольшие добавки молибдена, вольфрама, титана.

Вместо дорогостоящих сталей с успехом можно использовать относительно дешевые чугуны. Обычные чугуны можно использовать до 500 оС. При более высоких температурах они сильно окисляются. Для выполнения литых элементов конструкций печей нашел применение жаростойкий кремнистый чугун (селал). Следует обратить внимание  на использование хромоникилиевых (Сr до 10 %, Ni до 20 %) и высокохромистых (Сr до 30 %) чугунов, которые могут работать до 1000 оС.

 

2. строительные элементы печей  

К элементам конструкций печей относят части и детали рабочего пространства и  вспомогательное оборудование, без которого невозможно или затруднено осуществление технологического процесса.

2.1. Требования к огнеупорной кладке

Установлено, что срок службы печей зависит от долговечности футеровки, которая зависит от правильного выбора огнеупорных материалов, из которых выкладывается элемент печи и качества кладки. Кладка должна быть непроницаемой для газов, расплава металла и шлака, так как последние, проникая в швы, разрушают ее. Печная кладка состоит из отдельных кирпичей, блоков или панелей. При кладке особое внимание необходимо обращать на толщину швов и перевязку их в смежных рядах, не допуская сквозных швов. Швы могут быть вертикальными (продольными и поперечными) и горизонтальными. Швы должны быть заполнены раствором, а при кладке на сухо – порошком. Чем тоньше шов, тем прочнее кладка. Поэтому огнеупорную кладку классифицируют по толщине швов (по категориям):

  1.  Особо тщательная с толщиной шва не более 1 мм.
  2.  Тщательная с толщиной шва не более 2 мм
  3.  Обыкновенная с толщиной шва не более 3 мм.
  4.  Грубая (простая) с толщиной шва  более 3 мм.

Толщину швов проверяют металлическим щупом. Кроме кладочных швов, необходимо предусмотреть температурные швы, количество и размер которых зависят от материала и рабочей температуры кладки. Размер температурных швов выбирают в зависимости от линейного расширения кладки, исходя из следующей нормы на 1 погонный метр кладки различных огнеупоров:

  •  шамот – 5 – 6 мм;
  •  диатом – 5 – 6 мм;
  •  высокоглинозем – 5 – 6 мм;
  •  магнезит – 12 – 14 мм;
  •  хромомагнезит – 10 – 12 мм;
  •  динас – 10 – 12 мм.

Применяют два типа температурных швов: распределенные швы толщиной 5-14 мм, заполненные выгорающими прокладками из толя или фанеры, и сосредоточенные швы 20 мм и более (например, сопряжения свода с торцевыми стенами) заполняются сжимаемыми материалами (шамотный порошок, глина с асбестом, асбестовый шнур).

Распределенные швы выполняют в разбежку, смещая их в смежных по вертикали рядах и по толщине кладки. В радиальных стенах вместо температурных швов оставляют зазор между кладкой и кожухом печи, который заполняется увлажненной огнеупорной или изоляционной массой или порошком с асбестом.

При выполнении огнеупорной кладки применяют инструменты и инвентарь, показанные на рис. 2.1.

                          

Рис. 2.I.  Инструменты огнеупорщика: а - кирочка, б - кельма,

               в - киянка, г - ковш для раствора.

Кирочку используют для тески кирпича, кельму для расстилания раствора по кладке и нанесения его на кирпич. Киянкой (деревянным молотком) осаживают кирпич. Ковшом разливают жидкий раствор по кладке. Уровень служит для проверки горизонтальности, а отвес – для проверки вертикальности кладки. Рейки служат для обнаружения выпуклости и впадин, шнур – для обеспечения выполнения прямолинейной кладки.

Организация рабочего места огнеупорщика должна предусматривать удобства в работе. Материалы должны располагаться на необходимом расстоянии: на стеллажах высотой 0,5 м. При кладке стен высотой более 1,1 м, стеллаж переставляют на подмостки. В последующем подмостки поднимают каждый раз на 0,7 м. Пори кладке стен рабочее место огнеупорщика находится с лицевой стороны кладки.

2.2. Фундаменты

Фундаменты металлургических печей предназначены для равномерного распределения на грунт давления, возникающего вследствие статических (вес кладки, металлических деталей, перерабатываемых материалов) и динамических (загрузка печи, вращение корпуса,  перемещение материала) нагрузок.

Фундаменты печей сооружают самостоятельно и не связывают с фундаментами зданий и других сооружений. Для равномерной осадки нагрузка должна быть одинаковой по всему периметру подошвы фундамента. Горизонтальные размеры фун-дамента определяют  допустимым давлением на грунт. Оно колеблется от 60 для плотных, слеживающихся щебеночных и галечных грунтов) до 15 Н/см2 (для песчаных и насыщенных влагой глинистых грунтов).

Геометрическая форма фундаментов может 6ыть разной, поскольку она зависит от конструкции печи и ее размеров. Фундамент для нагревательной печи представлен на рис. 2.2. Под фундаментом обязательно должен быть уплотненный слой из щебня, непосредственно располагающийся на грунте. Толщина щебеночной подготовки

                                   

Рис. 2.2. Конструкция фундамента нагревательной печи:

1-грунт, 2- щебеночная подготовка; 3- бетонная плита фундамента; 4 - гнездо под стойку,  5-стойка  каркаса;  6- стальные бачки; 7- кирпичная кладка

приблизительно 100 мм. Толщина бетонной плиты для печи с площадью пода до 15 м2 может быть 300-400 мм, а для печей с подом более 15 м2 толщина плиты увеличивается до 500 мм. Горизонтальные размеры такого фундамента должны быть больше кладки печи на величину, достаточную для размещения гнезд под стойки каркаса. Бетон армируют стальными прутьями диаметром 12—16 мм. Глубину гнезд для стоек каркаса обычно принимают равной 200-300 мм.

Для крупных металлургических печей сооружают сплошные, ленточные или столбовые фундаменты (рис.2.3). Печи с теплым подом,  для которых нежелательно охлаждение подины воздухом,  сооружают   на  сплошном  фундаменте {рис 2.3, а). Для печей, у которых желательно иметь холодный под, охлаждаемый воздухом и подвергающийся периодическим осмотрам,  можно использовать ленточный или столбовой фундаменты Глубина заложения фундаментов зависит от свойств грунта, глубины промерзания почвы, уровня грунтовых вод п веса печи. При сооружении печей на сложных грунтах (вечной мерзлоте, плывунах и т.п.) необходимо проводить специальные работы по смене грунта, укреплению сваями, вскрытию до скальных пород и т. д. При строительстве печей под открытым небом или в неотапливаемых помещениях глубина заложения фундамента должна быть ниже глубины промерзания почвы. При строительстве печей внутри цехов это правило не имеет значения.

Следует обратить внимание на возможность попадания в фундамент грунтовых вод, что может привести к взрыву. Перед сооружением фундамента необходимо позаботиться о правильном дренаже, т. е. опустить уровень грунтовых вод. Кроме этого фундамент защищают от воздействия вод, покрывая его поверхность гидроизоляционными материалами. Иногда вокруг фундамента строят водонепроницаемые кессоны из железобетона или шпунтовых балок.

                       

Рис. 2.3. Конструкции фундаментов для различных металлургических печей: а — сплошной; б — ленточный; в — столбовой

Материалами для сооружения фундаментов печей могут служить бутовый камень, бетон, железобетон, строительный и огнеупорный кирпич.

Поверх фундамента, как правило, выкладывается выстилка, выполняющая роль тепловой изоляции. Так как при нагревании до температур 300—350 °С большинство материалов, из которых сооружают фундаменты, теряют свою прочность, то слой выстилки должен быть таким, чтобы максимальный нагрев фундамента не превышал 200 оС. Если по каким-либо причинам этого добиться нельзя, то фундамент необходимо сооружать из жаростойкого бетона или огнеупорного кирпича.

2.3. Футеровка

Футеровка любой печи состоит из стен, свода и пода и является наиболее ответственной частью металлургических печей, от качества и стойкости которой зависят продолжительность кампании и основные технико-экономические показатели. Поэтому необходимо правильно подбирать материалы для сооружения стен, свода и пода и тщательно выполнять работы по кладке.

2.3.1. Стены

В каждой выкладываемой из огнеупоров стене различают лицевую и черновую стороны. Лицевая сторона обращена к рабочему пространству печи и подвергается воздействию высокой температуры.  При кладке стен кирпич, как правило,  укладывают на плашку.

Толщину стен металлургических печей определяют как кратное к наибольшему размеру стандартного кирпича 230 мм в один (230), полтора (230+115), два (230+230), два с половиной (230+230+115) раза и т.д., чтобы избежать дополнительной резки или тески кирпича.

Для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду стены печей чаще всего делают двухслойными: внутренний - огнеупорный слой и наружный - теплоизоляционный. При высоте стен более 3 м для предотвращения выпучивания рабочего слоя прибегают к частичной перевязке, которую обеспечивают за счет напуска в полкирпича через каждые 5-6 рядов

Стены печей бывают прямые и радиальные. Радиальные стены круглых печей диаметром до 4 м выкладываются из локального кирпича, а при диаметре больше 4 м – из обычного клинового кирпича с такой же перевязкой швов, как для прямых стен.

При кладке стен необходимо предусматривать температурные швы.  Во избежание подсоса воздуха или потерь газа температурные швы заполняют слегка увлажненной огнеупорной массой, а при кладке насухо - огнеупорным  порошком. В прямых стенах швы располагают через 4-5 м и для каждого слоя кирпича слегка смещают, чтобы избежать сквозной щели. В горизонтальной и вертикальной проекциях температурный шов имеет вид ломаной линии .

В радиальных стенах вместо температурных швов оставляют зазор между кладкой и кожухом и заполняют его легкоуплотняемой массой. Размер радиального шва рассчитывают по тем же нормам, учитывая увеличение длины и диаметра окружности кладки. В кладке боровов и в футеровке воздухопроводов при темпера туре протекающей среды ниже 700 °С температурные швы не оставляют.

 

Рис 2.4 Перекрытие отверстии в стенах печей: а - нормальным кирпичом,   б - напуском, в —аркой

В стенах печей всегда имеются отверстия (рабочие и смотровые окна, отверстия для установки горелочных устройств и контрольно-измерительной аппаратуры. Они  не должны ослаблять кладки стен. Небольшие отверстия шириной до 250 мм перекрывают нормальными кирпичами (рис 2.4, а), пролеты шириной 250-450 мм -постепенным напуском рядов кирпича (рис 2.4, б), а при ширине отверстия более 450 мм их необходимо перекрывать apкой (рис. 2.4, в). В случае устройства отверстий в многослойных стенах изоляционный слой обычно не доводят до края отверстия. Всю поверхность, обрамляющую отверстие, выполняют из огнеупорного кирпича.

2.3.2. Своды

Свод печи - наиболее ответственная часть футеровки. Своды металлургических печей бывают арочные, подвесные и распорно-подвесные. В зависимости от формы рабочего пространства различают своды горизонтальные, понурые и восходящие. Своды печей шириной до 4 м выполняют арочными . Радиус кривизны арочных сводов обычно берут равным пролету свода, т. е. ширине печи.

Арочные своды выкладывают из клинового и прямугольного кирпича, причем “сбавка” клинового кирпича должна соответствовать размеру арки. Если клиновой кирпич имеет “сбавку” большую, чем требуется, то его следует чередовать с прямым. Количество прямых и клиновых кирпичей можно рассчитать:

                                                           

где п — общее количество кирпичей в одном кольце свода, шт;

r — радиус свода, мм;

с — толщина свода, мм;

— центральный угол, град;

b толщина кирпича, мм;

d толщина шва, мм.

Суммарная “сбавка” l, которую должны давать все кирпичи (разность между длиной наружной и внутренней дуг свода), определяют по формуле

                                                               

Количество клиновых кирпичей определяется как частное от деления общей “сбавки” / на “сбавку” одного кирпича

                                                                   

где - l1 (разность между максимальным и минимальным размерами клина).Тогда количество прямых кирпичей будет равно:

                                                ппр= п - пкл                 

 

Кладка арочных сводов ведется на деревянной опалубке, имеющей радиус кривизны, равный радиусу свода.   Кружала опираются на продольные брусья, которые монтируют на поперечных брусах, уложенных в гнезда кладки

 После демонтажа опалубки эти гнезда закладывают кирпичом. Удаление опалубки из-под свода печи производят только после крепления каркаса.

Свод можно выкладывать отдельными кольцами  или вперевязку . Первый способ дает возможность каждому кольцу расширяться независимо и, кроме того, позволяет производить более быстрый ремонт. Но кольцевой свод обладает меньшей прочностью, чем свод, сложенный вперевязку: выпадение одного кирпича ведет к разрушению всего кольца. Как правило, своды рабочего пространства  нагревательных и термических печей кладут вперевязку, а своды высокотемпературных, главным образом плавильных печей, выкладывают кольцами.

У арочных сводов площадки, на которые опираются крайние кирпичи, называют пятами, а среднюю, самую высокую  часть свода — замком. Пятовые кирпичи сводов должны плотно прилегать к подпятовым балкам. Кладку сводов ведут от пят к замку с обеих сторон и затем свод замыкают посередине замковым кирпичом. При пролете до 3 м замковый кирпич в сводах должен быть один, а при пролетах более 3 м — три и более (нечетное количество) из расчета, чтобы расстояние между ними по дуге не превышало 1,5 м. Теска замковых кирпичей запрещается. При необходимости подтесывают кирпичи по обе стороны замкового кирпича. Он должен входить в кладку при нажиме рукой не более чем на 2/3 толщины свода. После этого замковый кирпич забивают деревянным или пластмассовым молотком. Замковые кирпичи, поврежденные при забивке, подлежат замене.

Чтобы свод при нагревании мог расширяться в продольном направлении, его выкладывают из секций длинной 3—7,5 м с зазором 40—60 мм между ними, которые по мере разогрева печи закрываются.

Толщина свода зависит от величины пролета. Пролеты до 3 м можно перекрывать кирпичом длиной 230 мм, при больших пролетах применяют сводовый кирпич длиной 300—500 мм. С наружной стороны своды должны быть хорошо изолированы.  Значительное распространение получили подвесные своды для печей с шириной пролета более 4 м. В отличие от арочного, в подвесном своде кирпичи подвешивают к поперечным балкам каркаса печи посредством железных анкеров и держателей. Хотя эти своды более сложны по своей конструкции, зато значительно облегчают ремонты, которые можно проводить без длительных остановок печей и даже во время их работы. Кроме того, подвесной свод не лимитирует ширину печей. При этом стены не несут нагрузки свода.

Сооружают подвесные своды из специальных шамотных или каолиновых  фасонных кирпичей, собираемых по нескольку штук в секции, которые и подвешиваются на балках, расположенных над печью (рис.2.5). Пережимы и криволинейные участки сводов выполняют из высокоглиноземистых ребристых кирпичей.

             

Рис. 2.5. Устройство подвесных сводов:

а—из ребристых кирпичей с внутренним металлическим вкладышем; б— из фасонных кирпичей с одним ребром; в—из кирпичей с отверстиями, монтируемых в отдельные секции

 Своды больших высокотемпературых печей делают распорно-подвесными, т. е. часть усилий передается на пятовые балки, а часть воспринимают подвески. Такая конструкция находит  широкое  применение при сооружении сводов мартеновских печей (рис.2.6).

Чтобы уменьшить проседание свода и устранить выпадение отдельных кирпичей при снятии опалубки, смежные кирпичи в распорно-подвесном своде соединяют металлическими штырями. Кроме того, между кирпичами закладывают тонкие стальные пластинки, которые при нагревании во время работы печи свариваются с кирпичами, превращая свод в монолит. Тяги, на которых подвешивают к несущим металлическим балкам блоки кирпичей, помещают в трубки. При росте свода во время разогрева эти трубки упираются в металлоконструкции и устраняют местные выпучивания отдельных колец свода. Дело в том, что во время нагрева могут возникнуть значительные напряжения в кирпиче с огневой стороны, что приведет к скалыванию его внутренней поверхности. Вне зависимости от величины пролета в распорно-подвесных сводах всегда забивается один замковый кирпич.

      

Рис 2.6.  Конструкция (а) и общий вид (б) распорно-подвесного свода 1 — стальные пластинки, 2 — штыри, 3 — пластины для подвески кирпичей, 4—уголки, 5—подвески, заключенные в трубы 6—несущие балки 7 — устройство для регулирования длины подвесок.

Материалом для сводов служат шамот, динас, магнези-тохромит, хромомагнезит. При выборе материала для свода плавильных печей следует учитывать не только температурный режим печи, но и химическое воздействие пыли, золы и шлака. Подвесные своды выкладывают насухо или на жидком шамотном растворе.

2.3.3. Поды

Поды являются весьма ответственной частью металлургических печей, так как, помимо воздействия высоких температур, они должны противостоять механическим нагрузкам перерабатываемых материалов и химическому воздействию окалины, шлака и расплавов. Обычно поды выкладывают особо тщательной кладкой из высокосортного кирпича. Нижние ряды пода выкладывают на плашку, а верхние — на ребро или торец. Общая толщина пода нагревательных и обжиговых печей 1- 4 кирпича, плавильных  - 4 - 8 кирпичей. Иногда верхний ряд пода выкладывают в елочку, а в плавильных печах сооружают вогнутый под (рис.2.7).Большая толщина пода плавильных печей необходима не столько для уменьшения тепловых потерь, сколько для предотвращения ухода жидкого металла через под. Исходя из этих соображений и делают внутреннюю часть пода наварной или набивной. При сооружении подов предусматривают очень тонкие температурные  швы в продольном и поперечном направлениях, засыпаемые огнеупорным порошком или закладываемые картоном.

Обычно поды выкладывают либо прямо на фундаменты, либо на стальные листы, опирающиеся на подподовые балки, а в небольших печах — прямо на подовые стальные листы (рис. 2.8). Для более крупных печей металлический лист заменяют стальными или чугунными плитами. Зазор между подом и фундаментом, образуемый благодаря подподовым балкам, служит для предотвращения перегрева верха фундамента. Под всегда выполняют   многослойным.   Нижние его слои, называемые выстилкой, кладут из теплоизоляционного кирпича и низших сортов огнеупорного, а иногда и красного   кирпича. Верхние слои пода выполняют из соответствующих условиям работы данной печи огнеупорных материалов.

                   

Рис. 2.7. Кладка подов металлургических печей: i- кирпич на ребро; б- обратным сводом; в- “в елочку”; г - с использованием набивки

 При проектировании подов нагревательных печей особое внимание следует обращать на устройства, позволяющие загружать, перемещать внутри рабочего пространства и выдавать из печи нагреваемые изделия.

                        

Рис. 2.8. Конструкция стационарного пода нагревательной печи: 1-фундамент; 2- стальные балки; 3- металлический  лист;  

4 - теплоизоляционный. слой; 5 - огнеупорный слой выстилки;

6 - огнеупорная кладка пода.

Методы транспортировки металла выбирают в зависимости от вида изделий и температуры нагрева.

 Выкатной под  используют в камерных печах для нагрева многотонных слитков, загрузку и выгрузку которых осуществляют при помощи цехового мостового крана. Грузоподъемность пода практически не ограничена.  Выкатной под состоит из футерованной огнеупорным кирпичом рамы, перемещающейся на роликах, шарах или колесах по путям, проложенным на полу цеха.  Для уплотнения рабочего пространства печи в местах контакта подвижного пода и неподвижных стен предусматривают песчаные затворы.

Выкатные поды нашли весьма широкое применение в нагревательных, сушильных, термических и других печах.

 Кольцевой под  выполняется в виде плоского подвижного  кольца, широко применется при нагреве тяжелых заготовок сложной формы (колеса, короткие прутки и т. п.). Основанием пода служит круглая рама, футерованная огнеупорным кирпичом. Снизу к раме крепят зубчатые рейки привода, опорные ролики и ножи затворов.  Для уплотнения щели обычно применяют водяные затворы. Изделия на кольцевом поду укладывают таким образом, чтобы расстояние между ними позволяло захватить их разгрузочной машиной. Ширина кольцевого пода обычно не меньше 2 м.

 Роликовый под  представляет собой систему роликов, которые при соответствующем конструктивном оформлении можно использовать в диапазоне рабочих температур от 500 до 1200°С. По роликам через печь можно транспортировать самые разнообразные изделия: листы, прутки, рельсы, а с применением поддонов — рулоны ленты, мотки проволоки и т. п. В печах с высокой температурой оси роликов делают водоохлаждаемыми. Тем не менее ролики нельзя оставлять неподвижными более 3—5 мин. Обычно все ролики делают ведущими. Расстояние между роликами должно быть таким, чтобы нагреваемое изделие одновременно лежало не менее чем на трех роликах.

 Конвейерный под (рис. 2.9) позволяет в любом ритме транспортировать через печь не очень тяжелые изделия. Различают два типа печей с цепным конвейером: печи с подовыми и подподовыми цепями. В печах с подподовыми цепями несущие цепи конвейера расположены в экранированных сверху углублениях пода.

       

Рис. 2.9. Конвейерный под с подподовыми цепями:

1 - звездочка привода; 2 - цепь конвейера; 3- гребешки, 4 - заслонка 5- свод; 6 -рабочее пространство печи; 7 - под с продольными щелями для гребешков

 В рабочем пространстве расположены только опорные элементы конвейера — жароупорные гребешки, на которые укладывают нагреваемые изделия.  Конвейеры с подподовыми цепями можно применять для нагрева металла до 900°С. В печах с подовыми цепями конвейер расположен непосредственно в рабочем пространстве, и поэтому  температура цепей равна температуре нагрева металла. Из-за этого печи с подовыми цепями применяют обычно при сравнительно низких температурах нагрева—до 600 °С.

     Под с шагающими балками  представляет собой систему подвижных балок, перемещаемых относительно неподвижного пода печи. Нагреваемые изделия, лежащие на поду, при движении шагающей балки сначала поднимаются вверх, а затем перемещаются вперед на один “шаг” укладываются на подину. Подвижная балка опускается вниз и возвращается в исходное положение. Затем цикл повторяется. Механизм подъема и все металлические части балок размещают в нижних, более холодных участках печи. Верхнюю часть балок обычно делают из огнеупорных материалов.

Печи с шагающими балками применяют для нагрева изделий большой массы и размеров, особенно если необходима длительная выдержка.

 Под с направляющими брусьями используют в том случае, когда свойства нагреваемого металла и условия его дальнейшей переработки допускают трение поверхностей брусьев и металла. Брусья изготовляют из жаропрочной стали. Их широко используют при нагреве цветных металлов (меди, латуни) до температур 800—1000 °С.

При нагреве стали перед прокаткой необходимо обеспечить температуры 1250—1280 °С, что легко достигается в методических печах. Однако брусья даже из жароупорной стали в этом случае использованы быть не могут. Поэтому нагреваемые стальные слитки проталкивают по специальным подовым трубам с водяным или испарительным охлаждением, называемым глиссажными.

                                 

Рис. 2.10. Конструкция подовых труб с тепловой изоляцией:

1- огнеупорный сегментный кирпич; 3- водоохлаждаемая труба; 3 - огнеупорная обмазка; 4 - асбестовые прокладки, 5 - направ-ляющая, по которой перемещается заготовка; 6- обойма для крепления сегментных кирпичей к трубе.

Загрузку и перемещение нагреваемых изделий осуществляют при помощи  толкателей. Каждый раз толкатель проталкивает всю садку на размер одного слитка. Для уменьшения сопротивления при проталкивании слитки направляют по водоохлаждаемым глиссажным трубам специальной конструкции (рис. 2.10). Очень важную роль играет тепловая изоляция глиссажных труб. Она позволяет не только уменьшить потери тепла с охлаждающей водой, достигающие 25 % (при отсутствии изоляции), но и в значительной степени избежать охлаждающего действия глиссажных труб на металл в месте их соприкосновения. Наличие изоляции на подовых глиссажных трубах позволяет снизить потери тепла с охлаждающей водой в несколько раз.

2.4. Металлический каркас.

Во избежание разрушения в процессе службы кладку промышленных печей скрепляют металлическим каркасом или кожухом. Основное назначение металлического каркаса — восприятие усилий, возникающих в кладке печей при ее тепловом расширении, а также монтаж гарнитуры, горелочных устройств и различного вспомогательного оборудования, обслуживающего работу печи.

По конструктивному оформлению различают каркасы с гибкими (подвижными), жесткими (сварными) связями и комбинированные .

 У подвижных каркасов  боковые и торцевые стойки соединяют друг с другом связями из арматурного прутка, выполненными в виде болтовых соединений. При разогреве печи в результате температурных расширений кладки в каркасе возникают значительные напряжения, которые могут быть сняты за счет отпуска гаек, которыми затянуты поперечные и продольные связи. Каркасы такого типа устанавливают на печах с высокой температурой (плавильные, нагревательные печи) и значительными размерами рабочего пространства.

 У жестких каркасов боковые стойки соединены друг с другом поперечными связями из стандартных прокатных профилей (уголки, швеллеры, двутавры) с помощью сварки. В этом случае расширение кладки под воздействием высокой температуры частично будет компенсироваться за счет температурных швов, оставляемых в теле огнеупорной кладки стен и подов. Каркасы этого типа применяют при строительстве низкотемпературных сушильных и термических печей, а также высокотемпературных нагревательных печей малых и средних размеров.

 Комбинированные каркасы используют как в первом, так и во втором случаях с учетом особенностей эксплуатации печей.

В дополнение к металлическому каркасу с наружной поверхности кладка может быть обшита сплошным цельносварным металлическим кожухом в целях создания особо плотного рабочего пространства, например, для промышленных печей, в которых материал подвергается тепловой обработке при использовании специальной атмосферы, особенно если атмосфера    взрывоопасна или токсична. В некоторых случаях кожух из толстого металлического листа может выполнять роль несущей конструкции, например, в доменных печах, вагранках, вращающихся барабанных печах.                    

 Когда тот или иной элемент каркаса подвергается воздействию высокой температуры, он может быть выполнен с водяным или испарительным охлаждением.

Стойки каркаса печей выполняют обычно из швеллеров или двутавровых балок № 16—30. При небольших размерах печей стойки делают из одинарных профилей . Для больших печей, когда стойки каркаса должны воспринимать значительные усилия от кладки, а также когда необходимо крепить к ним гарнитуру печи, стойки изготовляют с коробчатым сечением из швеллеров № 24—30, соединенных металлическими листовыми накладками При воздействии высоких температур и монтаже тяжелого оборудования стойки могут быть выполнены  из слябов. Расстояние между стойками (шаг) принимают в пределах 1000—1500 мм.

Верхние концы стоек в зависимости от типа каркаса фиксируют жесткими или гибкими поперечными и продольными связями . Нижние концы стоек обычно крепят анкерными болтами к фундаменту печи или сваркой к соответствующему металлическому   элементу,   например,   подовой   балке .  Металлический каркас металлургических печей с арочным сводом рассчитывают по допустимому напряжению, возникающему вследствие распорных усилий свода. Это напряжение не должно превышать доп  =11750 Н/см2.

2.5. Каналы для отводов продуктов сгорания

При сжигании топлива образуются дымовые газы, которые необходимо отводить из рабочего пространства. Для этой цели служат специальные дымовые каналы.

В зависимости от конструкции печи, каналы для отвода продуктов горения могут проходить непосредственно по цеху, над печью (в этом случае они называются газоходами) или ниже уровня пола цеха, под печью (в таком случае их называют боровами). Борова и газоходы должны иметь необходимую пропускную способность, быть долговечными в работе, надежными и удобными в эксплуатации. По форме поперечного сечения каналы для отвода продуктов горения могут быть прямоугольными, круглыми, овальными и т. д.

Газоходы и борова должны быть достаточно плотными, чтобы при работе с положительным давлением продуктов горения не пропускать в окружающую среду газы, содержащие токсичные элементы, а при работе с отрицательным давлением — не пропускать воздух из окружающей атмосферы, который, добавляясь к продуктам горения, снижает их температуру и увеличивает общий расход газов, что приводит к ухудшению работы тяговых устройств (дымовых труб и дымососов) и, как результат, к ухудшению тепловой работы печи. Газоходы и борова должны быть достаточно хорошо теплоизолированы с целью предотвращения нагревания оборудования и фундаментов.

 Внутреннюю кладку  боровов выполняют из шамотного кирпича с несущей облицовкой из обыкновенного кирпича. При температуре продуктов горения до 500°С кладку боровов можно целиком выполнять из красного строительного кирпича.

Размеры сечения борова рассчитывают, исходя из норм скорости продуктов сгорания, протекающих по отводящему каналу (в пределах 1-3 м/с при нормальных условиях).

2.6. Трубопроводы.

Для подачи топлива к горелочным устройствам печей используют газо- и мазутопроводы, а для подачи воздуха - воздухопроводы.  Трубопроводы, служащие для разводки топлива по заводу, называют заводскими магистралями, для разводки по цеху - цеховыми трубопроводами, для разводки по печи - печными или обвязочными.

При выборе скорости движущейся по трубопроводу среды руководствуются следующими нормами: для цеховых газо- и воздухопроводов - 6-10, для обвязочных - 10-15, для мазутопроводов - 0,3-0,5 м/с.

2.6.1. Газо- и воздухопроводы

Газо- и воздухопроводы (или коллекторы), как правило, выполняют надземными. Газовые коллекторы цеха или отделения могут быть расположены снаружи здания. При укладке коллектора по стене здания его располагают на расстоянии не менее 500 мм от стены, а по высоте — не менее 4,5 м от нижней образующей до земли.

На участках подвода к отдельным печам допустимо прокладывать коллекторы ниже уровня пола цеха. При этом трубопровод должен быть заключен в канал, размеры которого выбирают такими, чтобы зазор мед трубой и стенами канала был не менее 400 мм. Каналы должны быть перекрыты и иметь проемы для естественной вентиляции. Совместно с газопроводами в те же каналы допустимо укладывать и воздухопроводы.

 

Рис 2.11. Элементы крепления газопроводов на подвижных опо и подвесках (д, б) и неподвижных опорах и подвесках (в, г). 

1- трубо-провод; 2- опора; 3- подвеска из стального прутка; 4-несущая балка; 5 - крепежные цапфы; 6 -фиксирующая стяжка; 7 - ленточный весной держатель.

При прокладке газопроводов коллекторы необходимо фиксировать либо на опорах, либо на подвесках, которые могут быть подвижными  и  неподвижными (рис. 2.11). На подвижных опорах или подвесках (рис. 2.11, а, б) коллектор при его линейном удлинении может свободно перемещаться в осевом направлении. Неподвижные опоры и подвески (рис. 2.11, в) жестко фиксируют коллектор без смещений в oceвом направлении.

Коллекторы следует пропускать через металлический футляр, если они проходят через стены помещений (рис. 2.12, а).  

Рис. 2.12. Прокладка коллектора через стену (а) и конструкции компенсаторов -  П-образного (б) и линзового (в) а: 1 - кирпичная стена; 2- коллектор; 3- уплотнительная изоляция; 4- металлический футляр; а: 1 - корпус компенсатора, состоящий из двух отрезков трубы; 2 -  стальные линзы; 3 - внутренняя труба, закрепленная с одного конца.

Этот футляр позволяет коллектору при линейных перемещениях свободно двигаться, не нарушая строительной прочности стены. Края металлического футляра должны выступать на 50 мм в обе стороны от стены. Зазор между коллектором и футляром уплотняют мягкой изоляцией (шлаковатой, асбестом и др.).

Значительная протяженность заводских и цеховых газопроводов вызывает изменение их длины при изменении температуры окружающей среды. Эти изменения должны гаситься, иначе коллектор может оказаться разорванным. Для гашения линейных колебаний коллекторов на отдельных их участках устанавливают специальные приспособления, называемые компенсаторами.

Для коллекторов диаметром до 300 мм применяют простые П-образные компенсаторы (рис. 2.12, б). При диаметре трубопровода более 300 мм применяют линзовые компенсаторы (рис. 2.12, в), гидравлическое сопротивление и габариты которых меньше, чем у П-образных. Используют одно-, двух-, трех- и четырехлинзовые компенсаторы.

При прокладке газопровода в зоне теплового излучения печи его следует изолировать.

Элементы газо- и воздухопроводов соединяют, как правило, сваркой. Разъемными соединения могут быть только в местах установки арматуры. При этом в основном следует применять фланцевые соединения, а резьбовые допустимы при давлениях не выше 0,3 МПа для подключения контрольно-измерительных приборов.

Перед печами на газопроводах обязательно устанавливают клапаны безопасности, отсекающие подачу газа в случаях падения давления газа или воздуха в печном коллекторе.

Как на газо-, так и на воздухопроводах должны выдерживаться прямолинейные участки длиной 15-20 диаметоров коллектора для установки измерительных диафрагм.

Пропускная способность газовых и воздушных коллекторов зависит от нескольких параметров: диаметра и длины трассы, начального и конечного давления среды, ее температуры и плотности. Причем пропускная способность прямо пропорциональна диаметру трубопровода в степени 2,67 и обратно пропорциональна его длине в степени 0,5.

Сечения газо- и воздухопроводов при известных секундных расходах рассчитываются по оптимальным скоростям потоков. При выборе оптимальных значений скорости учитываются как условия эксплуатации, так и капитальные затраты. Оптимальная скорость дымовых газов в трубах и боровах составляет 2-3 м/с, скорость воздуха должна быть в пределах 8-12 м/с, скорость природного газа в цеховых газопроводах не должна быть выше 10 м/с, а в обвязочных может достигать 10-15 м/с.

                     2.6.2. Мазутопроводы

При использовании в качестве топлива мазута необходимо предусматривать узел подготовки и регулирования подачи мазута. В этот узел входят мазутоподогреватель, фильтры, контрольно-измерительная аппаратура (манометры, расходомеры, термометры и т. д.).

 Проходное сечение мазутопроводов рассчитывают по оптимальной скорости жидкости (0,3-0,5 м/с). Коллектор перед форсунками для обеспечения равномерного распределения мазута принимают в три-пять раз большего сечения.

Мазут является жидкостью, вязкость которой сильно изменяется с температурой. Он хорошо транспортируется по трубопроводам и распыляется при температуре 70—90°С. Для этого мазут подогревают в специальных мазутоподогревателях.   

                             

Рис. 2.13. Совместная изоляция мазуто- и паропроводов:

1- паропровод; 2- мазутопровод; 3-деревянные рейки-распорки; 4 - кровельное железо; 5 - минеральная вата; 6 - ткань, окрашенная масляной краской; 7- металлическая сетка; 8 - асбоцементная штукатурка; 9 – муфта.

Мазутопроводы для транспорта мазута к печам выполняют сварными с разъемными соединениями на резьбе или на фланцах в местах установки арматуры. Для предотвращения охлаждения мазута (особенно в холодное время года) мазутопроводы прокладывают рядом с паропроводами в единой тепловой изоляции (рис. 2.13). Необходимо предусмотреть возможность продувки мазутопровода паром. При этом нужно обеспечить удаление конденсата через водоотводчики.

Мазутопроводы у печей бывают, как правило, небольшой длины и с множеством поворотов. Поэтому они обычно самокомпенсирующиеся, и специальные компенсаторы на них не предусматривают.

2.6.3. Футеровка газо- и воздухопроводов

 

Газо- и воздухопроводы большого диаметра для транспортировки горячих газов футеруют изнутри шамотным или легковесным кирпичом на шамотно-цементном растворе по Ш категории, либо диатомовым кирпичом на диатомово-цементном растворе по 1У категории с толщиной шва до 5 мм.

Газопроводы малого диаметра изолируются снаружи матами из волокнистых минеральных материалов.

Футеровку ведут вперевязку в один иди  два оката ребровым клином. Торцовым клином можно футеровать  трубопроводы диаметром 1500 мм и более. Футеровку начинают с нижней части трубы и ведут кладку вдоль трубы. Чтобы выложить кирпичи в верху трубы, применяют легкую переставную опалубку длиной до 0,5 м. Замковые кирпичи забиваются сбоку.                                            

  При диаметре трубопроводов более 2 м опалубка необходима для всего процесса кладки верхней части окружности. При футеровке в два оката внизу трубы сначала выкладывают наружный окат, а по нему внутренний.  Поверхность внутреннего оката служит опалубкой для наружного. Вертикальные участки трубопроводов футеруют с деревянных подмостей, устанавливаемых на уголки, приваренные к стенке трубы, или с подвесных площадок.

Газо- к воздухопроводы диаметром 800-1000 мм, в которых не может свободно поместиться огнеупорщик, футеруют одним из двух способов:

а) металлические трубы разрезают на участки длиной 1-1,5 м. каждый патрубок футеруют отдельно, затем устанавливают на рабочее место и сваривают с соседними патрубками;

б) в смонтированном трубопроводе вырезают люки через несколько метров по длине, через них ведут футеровку внутри труб, а затем люки футеруют и заваривают.

После заварки всех люков трубопровод испытывают на плотность.

3.  ОБОРУДОВАНИЕ И МЕХАНИЗМЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И РЕМОНТЕ МЕТАЛЛУР-

ГИЧЕСКИХ ПЕЧНЕЙ

При капитальном ремонте доменной печи необходимо разобрать ~ 10000 тонн старой кладки и столько же уложить новых огнеупорных изделий, при этом высота подъема материалов достигает 60 м.  Поэтому на ремонте печей все более широкое применение находят механизмы для погрузочно-разгрузочных работ, транспортирования материалов, ломки старой кладки.  Огнеупорные изделия доставляют на заводские и цеховые склады на железнодорожном и автомобильном транспорте. Для перевозки материалов на небольшие расстояния, для перегрузки и штабелирования пакетов и контейнеров с огнеупорными изделиями применяют самоходные авто- и электропогрузчики.

Автопогрузчик - это автомобиль, снабженный гидроподъемником грузоподъемностью до 3 т. Наибольшая высота подъема материалов –4 м.

Электропогрузчик - аккумуляторная машина с гидроподъ-емником грузоподъемностью до 1,5 т. Наибольшая высота подъема груза - 2,75 м.

Ленточные транспортеры применяют для транспортировки

кирпича или кирпичного лома в горизонтальном и наклонном направлениях. Транспортеры можно устанавливать последовательно по одной оси и под углом друг к другу.

Рольганги металлические неприводные служат для передачи кирпичей и блоков на короткие расстояния с уклоном вниз под действием собственного веса груза. Для поштучного подъема кирпича на высоту 50 м и более применяют полочные элеваторы, сдвоенные ленточные и канатно-корзиночные транспортеры . Канатно-корзиночный транспортер состоит из стального каната, к которому прикреплены корзинки вместительностью 1-2 кирпича.  Таким транспортером можно подавать кирпичи на расстояние 200-300 м по горизонтали и до 60 м по вертикали.

С переходом на пакетную подачу огнеупоров к рабочему месту широкое распространение получили строительные шахтные и двухстоечныe подъемники, стреловые мачтовые подъемники с вращающейся стрелой. Эти грузоподъемные машины применяют для строительства и ремонта дымовых труб, доменных печей, воздухонагревателей.

Тельферы или электрические тали применяют для подъема груза от 0,5 до 2 т на высоту до 12 м и перемещения его по подвесному монорельсу.

Домкраты используют при укладке блоков горна доменной печи для прижима их друг к другу.

При разборке и выемке разрушенной кладки из печи при-меняют экскаваторы, бульдозеры, скиповые подъемники, нак-лонные балки. с контейнером, скреперные установки с лебедкой

Растворосмесители для приготовления огнеупорных раст-воров имеют бак емкостью 40, 80 или 150 литров, смонтирован-ный на тележке.  Производительность смесителя с баком 40 литров составляет 0,3 м3 раствора в час, с баком 150 литров – I м3 в час.

Пневматический растворонасос   может подать раствор по трубам диаметром 50 мм и гибким резиновым шлангам на расстояние 150 м по горизонтали и 50 м по вертикали.

При ремонтах печей применяют пневматические отбойные и бурильные установки для разборки старой кладки и для изготовления шпуров при взрывных работах, трамбовки для набивных масс и электрические вибраторы для уплотнения бетона.

4.  Организация строительных и ремонтных работ

 

Проект организации работ по строительству промышленных печей предусматривает все основные вопросы строительного производства. Он содержит:

  1.  краткую техническую характеристику стоящегося объекта и описание конструкций и материалов;
  2.  ведомость объемов работ по конструктивным элементам;
  3.  ведомость потребности в основных строительных материалах;
  4.  ведомость металлических конструкций и оборудования;
  5.  ведомость вспомогательных материалов;
  6.  календарный план строительства и подготовительных работ;
  7.  график завоза основных строительных материалов, печных механизмов и оборудования;
  8.  ведомость строительных механизмов, оборудования, приспособлений и инструментов для производства работ;
  9.  стройгенплан;
  10.  чертежи временных сооружений и приспособлений;
  11.  краткую пояснительную записку, включающую обоснование принятых методов и последовательности работ, графика строительства, данные об источниках и порядке покрытия потребности в рабочей силе, материалах, механизмах, транспорте.

Проект организации работ составляется на основании следующих документов:

  •  рабочих чертежей металлургических печей;
  •  генерального плана строительства;
  •  планов цехов, в которых расположены печи;
  •  договора со сметой на строительство объектов;
  •  титульного списка со сроками строительства;
  •  монтажа и пуска в эксплуатацию отдельных объектов;
  •  технических условий на производство работ;
  •  данных о местных условиях. могущих влиять на производство работ;
  •  данных о сроках поступления на строительную площадку материалов, металлических конструкций и оборудования.

Производство по огнеупорной кладке новых промышленных печей разрешается лишь при наличии рабочих чертежей. До начала кладки должны быть проверены и приняты по акту фундамент и смонтированный каркас. При приемке фундамента проверяют горизонтальность его верхней поверхности, размеры, разбивку осей и т.д. К акту на приемку фундамента прилагают акты, подтверждающие правильность постройки фундаментов, расстановки и глубины заложения арматуры, применяемых материалов и т.д. Кроме этого прикладывают документы характеристики грунта основания, о допускаемом давлении на грунт, уровне грунтовых вод, их агрессивности и т.п.

Огнеупорный кирпич, применяемый для кладки элементов печи, должен соответствовать сорту, классу, марке, указанным в проекте печи.

4.1. Классификация и общая характеристика ремонтов.

Ремонтом называется частичная замена или восстановление отдельных изношенных узлов, частей и элементов печи для продолжения нормального производственного процесса. Ремонт является неотъемлемой частью функционирования производства. Систематические ремонты обеспечивают продление срока работы печи, повышают производственные и технико-экономические показатели работы.

Ремонты классифицируются по объему ремонтных работ на текущие и капитальные.

 Текущие ремонты – основной вид ремонта обеспечивающий бесперебойную работу печи на протяжении рабочей компании. Они делятся на 4 категории:

  •  горячий ремонт (ГР);
  •  малый холодный ремонт (МХР);
  •  средний холодный ремонт (СХР);
  •  большой холодный ремонт (БХР).

 Горячий ремонт имеет наименьший объем работ и проводится на печи в горячем состоянии без отключения топлива (но снижают его расход, температуру в рабочей камере). При горячем ремонте производится замена отдельных изношенных узлов и деталей, восстановление небольших участков ограждений (участка свода, стены и т.д.). Периодичность ремонтов зависит от стойкости быстро изнашиваемых частей  печи (от нескольких суток до нескольких недель и даже месяцев. Например, горячий ремонт доменной печи производится 2 раза в год). Продолжительность ремонта от нескольких смен до нескольких суток.

 Текущий холодный ремонт имеет существенно больший объем и производится при отключенном топливе и охлажденной футеровке. Холодный ремонт начинается от момента прекращения подачи топлива и завершается разогревом печи (достижением рабочей температуры).

Периодичность текущих холодных ремонтов колеблется от 30-35 суток для конвертеров и до нескольких лет для нагревательных и обжиговых печей. Текущие холодные ремонты производят специализированные организации (ЦРМП, ремонтно-механические цехи и др.).

 Капитальный ремонт производится когда дальнейшая эксплуатация печи становится нецелесообразной из-за ухудшения технико-экономических показателей. Капитальные ремонты подразделяются на ремонты I, II и III разряда. При этом капитальный ремонт  I разряда – самый значительный и может вклю-чать модернизацию печи. При капитальном ремонте печи производят полную ее разборку, замену и восстановление изношенных узлов и элементов. Периодичность капитальных ремонтов от 2 до 10 лет. Продолжительность капремонтов от 5 до 35 суток при восстановительных ремонтах возрастает до 30-70 суток при одновременной реконструкции.

Подготовка к ремонтам начинается с обследования печи в период ее работы. Результаты обследования заносят в паспортную книгу. На их основе заводской комиссией составляется акт о техническом состоянии печи и фундамента, характере, объеме и времени предстоящего ремонта. Акт служит основой для составления ведомости дефектов. В ней указывается характер повреждения и объем ремонта по каждому элементу конструкции, какие детали следует изготовить новые, какие отремонтировать.

На основании ведомости дефектов цех подготавливает техническое задание на рабочий проект капремонта, который выполняет ПКО завода. Для своевременного заказа огнеупоров и оборудования ПКО составляет график выпуска рабочих чертежей. Заявки на огнеупоры, мертели, углеродистые блоки оформляют не позднее чем за год до остановки печи по спецификациям ПКО.

За 4-6 месяцев до остановки печи проект и смету передают исполнителю ремонта, который разрабатывает ППР (проект производства работ) и график ремонта.

 Проект производства работ состоит из следующих документов:

  1.  Пояснительной записки, включающей методы и особенности ремонта, выбор механизмов, расчет количества рабочих, последовательность работ, мероприятия по технике безопасности и пр.
  2.  Ведомости в потребности строительно-монтажного оборудования.
  3.  Ведомости в рабочей силе
  4.  Ведомости в металле и др. материалах для временных сооружений и приспособлений, установки механизмов.
  5.  Графика подготовительных работ.
  6.  Графика ремонтов.
  7.  Плана расположения механизмов, складов и др. временных сооружений.
  8.  Схемы временных перекрытий внутри печи, чертежи перекрытий.
  9.  Чертежей по организации разборочных, огнеупорных и монтажных работ, в том числе по вспомогательным устройствам
  10.  Графика грузопотоков.
  11.  Схемы выпуска жидкого козла и разделки оставшейся лещеди (для ремонта доменной печи).
  12.  Технологической карты на ремонт и замену отдельных узлов печи и на ремонт кладки.

 Технологическая карта представляет собой чертеж, на котором изображается кладка, рабочее место огнеупорщиков, расположение материалов и средств доставки. В карте должна быть отражена последовательность работ по кладке и контроль качества кладки в соответствии со СНИПом или техническими условиями.

5. ОСОБЕННОСТИ КЛАДКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ

5.1. Футеровка доменных печей и воздухонагревателей.

Доменная печь предназначена для производства чугуна, для получения которого в печь загружают руду, флюсы, кокс. Для сжигания кокса в печь вдувают воздух, предварительно нагреваемый в воздухонагревателях до 900-1200 оС. Одновременно с дутьем в печь может подаваться кислород,  природный газ, мазут, пылевидное топливо. Продуктами доменной плавки являются чугун, шлак, доменный (колошниковый) газ.

Доменная печь (рис.5.1) представляет собой шахту круглого сечения, опирающуюся на мощный железобетонный фундамент. Печь заключена в кожух с толщиной листов 40-60 мм. Изнутри кожух печи футерован огнеупорными материалами.

На огнеупорную кладку доменной печи действуют расплавленные чугун и шлак: кладка испытывает истирающее действие пыли и кусков шихты, удары при загрузке, действия горячих газов и раскаленного кокса. Нижняя часть печи состоит из лещеди, металлоприемника (горна), фурменной зоны и заплечников; верхняя – из шахты, купола и газоотводов. Верхняя часть доменной печи опирается на мораторное кольцо, которое в свою очередь поддерживается колоннами, опирающимися на фундамент.

                  

Рис. 5.1 Схема доменной печи:

1-чугунная летка; 2 -горн; 3-заплечики; 4-распар; 5 –шахта; 6- колошник; 7 - засыпной аппарат; 8- горизонт образования чугуна; 9- горизонт образования шлака; 10 -зона горения кокса; 11- слой шлака; 12- шлаковая летка; 13 -слой чугуна

Огнеупорная кладка печи выкладывается в несколько ярусов. В первом ярусе последовательно выкладывают лещадь, горн, фурменную зону, заплечики и распар. Кладку второго яруса начинают от мораторного кольца, а за тем выкладывают всю шахту. Третий ярус- зона защитных колец, купол колошника и свечи – можно футеровать не зависимо от кладки печи, т.к. защитные сегменты не опираются на шахту, а подвешиваются к кожуху печи.

Для кладки доменных печей и воздухонагревателей используют специальный шамотный или высокоглиноземистый кирпич, углеродистые блоки.

Перед началом кладки лещеди, горна и заплечиков производят контрольную проверку качества кирпича по кривизне больших плоскостей и ребер, допуски по толщине (а для лещеди и по длине). Кирпичи одной толщины после сортировки идут в определенный ряд кладки.

 Кладка лещади. На стойкость лещади оказывает влияние качество кладки и лещадного кирпича. До начала кладки лещади производят приемку низа доменной печи под кладку. Поверхность бетона, на который укладывают первый ряд лещади, должна быть горизонтальной и гладкой.  Лещадь выкладывают горизонтальными рядами. Каждый новый рад закладывают так, что горизонтальные оси последующего ряда смещаются  по отношению к осям предыдущего ряда, что исключает совпадение швов верхнего и нижнего ряда. Перед закладкой нового ряда производится  шлифовка поверхности нижнего ряда. Качество кладки – особо тщательная, толщина швов 0,5 мм. Это связано с тем, что кладка лещади, помимо воздействия высокой температуры (1400-1450 оС) подвергается гидростатическому давлению чугуна и шлака, которые проникая в швы, стремятся вытеснить кирпичи, что приводит к их выплыванию. При понижении температуры чугун, попавший в швы кладки, затвердевает с увеличением объема, что вызывает растрескивание кирпича и расширение швов, в которые затекают новые порции чугуна. Между кладкой и холодильниками оставляют кольцевой зазор шириной 75-150 мм, который набивают горячей углеродистой массой.

Для понижения температуры кладки лещади по периферии внутри кожуха помещают холодильники – чугунные плиты с залитыми внутри них трубами, по которым циркулирует вода (или СИО). Снизу лещади располагают чугунные плиты с трубами, охлаждаемыми вентиляторным воздухом. для улучшения теплопередачи от кладки лещади к холодильникам нижнюю часть лещади и периферию ее в верхней части выкладвают из углеродистых блоков, а зазор между холодильниками и кладкой заполняют углеродистой массой. В центре блоки устанавливают вертикально, а по переферии – горизонтально. Центральную часть лещади выполняют из установленного на торец большемерного высокоглиноземистого кирпича.

Кладка металлоприемника (горна) подвергается действию высоких температур (1500-1700 оС) и разъедающему воздействию чугуна и шлака. Поэтому ее выкладывают из высокотемпературных материалов с малой пористостью и высокой шлакоустойчивостью особенно тщательно. Футеровка металлоприемника охлаждается вертикальными плитовыми холодильниками. Нижнюю часть металлоприемника выкладывают из углеродистых блоков на швах толщиной 0,5-2 мм. Во избежание выгорания углеродистых блоков при пуске печи, углеродистую кадку, а также лещадь облицовывают одним рядом шамотного доменного кирпича.

 Чугунная летка располагается несколько выше лещади, поэтому на ней образуется “мертвый” слой жидкого чугуна предохраняющий ее от разрушения. В месте прохода чугунной летки углеродистые блоки заменяются кладкой из высокоглиноземистого кирпича. Летку выкладывают в виде канала размером 200 х 300 мм.

Шлаковые летки (обычно их две) располагают на высоте 1800-2000 мм от лещади. Шлаковая фурма конической формы охлаждается водой  и имеет отверстие 65 мм. Фурма входит в медный холодильник, поверх которого имеется еще один чугунный холодильник со змеевиком.

Кладка фурменной зоны подвергается действию высокой температуры (1600-1700 оС) и химическому воздействию капель чугуна и шлака, стекающего в металлоприемник. Она вы-полняется из шамотного кирпича ША (огнеупорность 1730 оС) с тонкими швами (1,0 мм). Толщина футеровки фурменной зоны колеблется от 1250 до 345 мм.

 Заплечики подвергаются действию высокой температуры, истиранию кусками руды и кокса, каплями шлака. Футеровка ( 350 мм) выполняется шамотным кирпичом марки ША, охлажаемой плитовыми холодильниками. Следует отметить, что благодяря интенсивному охлаждению заплечиков на их поверхности образуется гарнисаж (слой шлака с большим содержанием углерода), защищающий кладку от воздействия расплава.

 Футеровка распара бывает тонкостенной ( 345 мм) и толстостенной (1380 - 690 мм). Футеровка тонкостенного распара аналогична футеровке заплечиков, а толстостенного - футеровке шихты.

 Футеровка шахты подвергается истирающему действию опускающимися шихтовыми материалами. Температура в шахте изменяется от 1000-1100 оС в нижней части до 200-350 оС а верхней части.

Следует отметить, что в верхней части шахты, при температуре 300-700 оС, происходит отложение в порах и трещинах кирпича сажистого углерода, металлического цинка и окиси цинка, которые со временем  претерпевают превращение, сопровождающееся увеличением объема, что влечет разрушение кладки. Поэтому для футеровки шахты применяют высокопрочный кирпич (плотный, малопористый с малым содержанием окиси железа). Толщина футеровки шахты 750-920 мм. Нижняя часть шахты охлаждается плитовыми холодильниками. Колошниковая часть шахты предохраняется от разрушения загружаемыми материалами стальными защитными сигментами.

До начала кладки шихты точно определяется ее ось, вдоль которой натягивают и закрепляют трос и устраивают подвижный радиус. Кладку шихты ведут с перевязкой рядов по вертикали и по горизонтали. Радиусы кладки шихты проверяют на каждом ряду. Допускаемые отклонения от проектного радиуса составляют 25 мм. Кладку толстостенного распара начинают от мораторного кольца параллельно с кладкой нижней части печи. Кладка тщательная с толщиной швов 1,0-1,5 мм.

В верхней части шахты вместо огнеупорной кладки монтируют литые стальные кольца. Пустоты в этих кольцах и пространство между защитными кольцами и броней шахты заполняют шамотным кирпичом на шамотной растворе с добавкой портландцемента или шамотобетоном. Пространство между кладкой шахты и кожухом шириной 70-100 мм заполняют крупнозернистым шамотным порошком, доменным гранулированным шлаком с добавкой асбеста. Купол колошника не футеруется. К кожуху на болтах крепят стальные футеровочные плиты, а зазор между плитами и кожухом купола заполняют цементно-шамотным раствором. Между кладкой шахты и купола оставляют зазор для роста кладки шахты при нагревании.

 Засыпной аппарат состоит из приемной воронки, куда засыпают шихту, малого конуса, закрывающего снизу приемную воронку и большого конуса, прилегающего к чаше, прикрепленной на фланце опорного кольца шахты. Малый конус закреплен на полой штанге, внутри которой проходит штанга большого конуса. При загрузке сначала опускают малый конус и материал из приемной воронки высыпается на большой конус. Затем малый конус поднимают, закрывая отверстие приемной воронки, а большой конус опускают, высыпая шихтовые материалы в печь. Двойной запор сделан с целью исключить выбивание газов во время засыпки шихты. Доменный газ с температурой 150-350 оС, уходит в газоотводы через отверстия в куполе печи.

 Воздухонагреватель представляет собой цилиндр высотой 35-55 м и 8-10,5 м с днищем и куполообразным верхом, сваренный из стального листа толщиной 20 мм. Изнутри воздухонагреватель футеруют шамотным или высокоглиноземистым кирпичом. Внутри (или снаружи) размещается камера горения для сжигания газа. Остальное пространство заполняется насадкой.

Насадка поддерживается массивной чугунной поднасадочной решеткой с отверстиями, соответствующими каналам насадки. Решетка лежит на поднасадочных чугунных колоннах. Кожух воздухонагревателя крепят к фундаменту мощными болтами. Изнутри кожух футеруют шамотом, а в верхней части высокоглиноземистым и динасовым кирпичом. Кладку стен воздухонагревателя изолируют диатомовым или легковесным шамотным кирпичом. Между кожухом и кладкой оставляют зазор ~ 65 мм для температурного роста кладки, который заполняют гранулированным шлаком в смеси с асбестом. Купол кожуха изолируют изнутри жаростойким торкретобетоном, который армируют стальной сеткой, Купол выкладывается высокоглиноземистым кирпичом ~ 450 мм, затем легковесным шамотным кирпичом 113 мм и один ряд диатомового кирпича. Между кожухом купола и кладкой оставляется зазор 300-350 мм для температурного роста кладки.

Внутри пространство воздухонагревателя разделено вертикальной стенкой на 2 части: камеру горения и насадку. Насадка в основном выкладывается из шамотного кирпича. Верхняя часть (примерно 30 рядов) выполняется из высокоглиноземистого или дианисового кирпича. Насадка выполняется таким образом, что образуются вертикальные каналы сечением 45 х45 мм из кирпича толщиной 40 мм по всей ее высоте. Для повышения эффективности теплообмена и надежности службы насадку выполняют из шестигранных блоков с круглыми отверстиями. Удельная поверхность нагрева увеличивается примерно на 30%.

Блоки насадки могут устанавливаться либо отдельными столбиками, либо вперевязку.

Капитальные ремонты доменных печей производятся в соответствии с требованиями изложенными выше (организация работ по строительству и ремонту металлургических печей).

В зависимости от степени износа печи ремонт подразделяется на несколько разрядов.

К I разряду относят ремонты, при проведении которых заменяют всю футеровку, включая горн и лещадь, удаляют “козел”, ремонтируют воздухонагреватели, пылеуловители, газо и воздухопроводы и т.д. Периодичность ремонтов 10-12 лет. Продолжительность ремонтов до 40 суток.

Ремонт  II разряда включает замену кладки  шахты и фурменной зоны. По необходимости может ремонтироваться вспомогательное оборудование. Проводят ремонт через каждые 2-3 года. Продолжительность ремонта примерно 12 суток.

Ремонт III разряда включает замену засыпного аппарата и защитных сегментов колошника. Продолжительность ремонта 2-4 суток.

Капитальный ремонт  доменной печи

До начала ремонтных работ надежно отключают печь, газопроводы, воздухопроводы, пылеуловители, воздухонагреватели от действующих агрегатов, устанавливая металлические заглушки.

 Удаление шихты, настылей и старой кладки. После остановки печи уровень кокса в середине печи находится выше фурм на 1,0-1,5 м.

                       

 

Рас. 5.2. Двухъярусная разборка кладки: I - подвесные пло-щадки; 2 - металлическая секционная труба для мycорa; 3 - скрепер; 4 - бункер.

Объем работ по удалению шихты, кладки и гарниссажа очень велик: эти материалы удаляют через проем, вырезанный на уровне фурменной зоны, с помощью скреперной установки.

В первые сутки ремонта демонтируют засыпной аппарат. В эот же период в куполе печи прорезают отверстия и пропускают в них стальные ленты или полиспасты для устройства подвесных площадок. Подвесные площадки устанавливают в два-три яруса и используют их для работ внутри печи (рис.5.2). В кожухе печи под сегментами вырезают 4-6 отверстий, через которые взрывом обрушивают кольцо кладки под сегментами.

Кладку и настыли в шахте обрушивают отбойными молотками и сбрасывают вниз. Для облегчения работы кладку разрыхляют взрывами. Шпуры для взрывов делают через проемы кладки, где находились демонтированные холодильники.

Для разборки кладки и холодильников шахты с успехом применяют экскаваторы оборудованные пневмомолотом.

 Организация работ по восстановлению кладки. Для ускорения кладки огнеупорные работы ведут одновременно на нескольких ярусах с подвесных площадок . Огнеупоры для кладки шахты и колошника подают с временных складов к вертикальным подъемникам, в качестве которых используют сдвоенные ленточные транспортеры, полочные элеваторы, канатно-корзиночные транспортеры, которыми кирпич доставляют на соответствующую площадку шахты и далее ленточными транспортерами через ремонтные проемы в кожухе на подвесные площадки.                     

По периметру печи кирпич распределяется кольцевыми питателями. Кирпич для футеровки защитных колец спускается с колошниковой площадки по желобам.

Сыпучие материалы поднимают на площадку под колошником, а оттуда по трубам диаметром -200 мм направляют в печь на подвесные площадки. Раствор из растворного узла подается в расходный бак на колошниковой площадке, а оттуда по гибким шлангам на рабочие места огнеупорщиков.

Кладка шахты. Кладку шахты и толстостенного распара ведут на шамотно-глиноземистом воздушнотвердеющем растворе с добавкой жидкого стекла.

Качество кладки контролируют непрерывно. Контролеры следят за толщиной и перевязкой швов, за качеством раствора, засыпки, кирпича, за своевременной засыпкой зазора у кожуха. Проверяют горизонтальность кладки двухметровой рейкой: зазор между рейкой и поверхностью ряда не должен превышать 10 мм. Общее отклонение ряда от горизонтали допускается в пределах 20 мм. Не менее двух раз в смену контролеры проверяет радиус кладки. Кладка фурменной зоны и заплечиков выполняется с толщиной швов в фурменной зоне до 0,5 мм, заплечиков – 1,0 мм.

Воздухонагреватели. Ремонты воздухонагревателей подразделяют на три категории: реконструкция, капитальный и средний.

Реконструкция воздухонагревателя не связана с остановкой печи на ремонт и может быть выполнена методом надвижки. Продолжительность капитального ремонта воздухонагревателя составляет 40-50 суток.

При капитальном ремонте полностью меняют кладку насадки и купола, частично - кладку кольцевой стены и камеры горения. Период между капитальными ремонтами составляет 12-15 лет. Средний ремонт продолжается 15-25 суток, его проводят во время капитального ремонта доменной печи. При этом реконструируют или полностью меняют купол,  верхнюю часть насадки (~10 м по высоте), часть камеры горения, прочищают ячейки насадки.

Останавливаемый на ремонт воздухонагреватель охлаждают воздухом до 40°С со скоростью 10 градусов в час. Для этого открывают люк на куполе и насадку продувают холодным дутьем. Ниже 200°С охлаждение ведут вентиляторным воздухом при закрытом люке на куполе.

Воздухонагреватель отключают путем установки металлических заглушек на газопроводе у горелки и в клапане горячего дутья; кирпичных заглушек в дымовом клапане, в шибере холодного дутья, продувочном клапане и в газовой горелке.

Перед началом ремонтных работ и затем два раза в смену в воздухонагревателе берут пробы газа на окись углерода. При содержании окиси углерода более 20 мг/м3 мастер удаляет рабочих из воздухонагревателя до выяснения причины появления газа и ее устранения.

Бой кирпича удаляют через проем 2х2 м, который проделывают внизу камеры горения. В. проеме монтируют наклонный скат из металлических балок с желобом, выведенным к железнодорожному вагону или к ленточному транспортеру.

Оплавившуюся кладку и кольцевую стену разбирает взрывом. Купол разбирают с подвесной площадки.

Купол выкладывают с перекрытия, расположенного под ним, камеру горения и кольцевые стены - с площадок, подвешенных к перекрытию.

Кольцевая стена и стена камеры горения опирается на днище воздухонагревателя.  Кладку ведут на шамотно-глинис-том растворе толщиной швов до 2 мм. Кольцевую стену кладут по шаблону от кожуха. Изоляционный слой. кирпича укладывают впритык к кожуху с отставанием от огнеупорной футеровки не более, чем на 5-6 рядов. Заop между двумя слоями засыпают диатомовой крошкой к слегка утрамбовывают. Кладку вокруг отверстии для подачи кирпича насадки ведут без зазора.

Стену камеры горения возводят с помощью шаблона, поднимаемого вместе с кладкой.

Насадку воздухонагревателя следует укладывать особенно тщательно во избежание искривления и потери ячеек.

По окончании кладки насадки проверяют чистоту всех ячеек на свет.

Кладку купола выполняют из фасонного высокоглиноземистого или динасового пирамидального кирпича. Опалубку не применяют. Для временного закрепления кирпичей в кольце используют специальные скобы. Правильность размеров купола проверяют подвижным радиусом из его центра. Низ насадки выполняют из шамота, среднюю часть – из высокоглиноземистого кирпича, верх – из динаса. В последние годы получила распространение блочная насадка.

5.2. Футеровка  мартеновской  печи.

 

Мартеновская печь служит для выплавки стали из чугуна и стального лома. Отапливаются печи природным газом, мазутом или коксо-доменным газом. Основными элементами мартеновской печи являются (рис.5.3.):

Рис. 5.3. Мартеновская печь, отапливаемая топливом с высокой теплотой сгорания

рабочее пространство (8) в котором  происходит плавление стали; головки (6), расположенные по торцам рабочего пространства и служащие для подачи топлива и воздуха в рабочее пространство и отвода из него продуктов горения, формирование факела, вертикальные каналы (4) по которым попеременно с одной стороны подается воздух от регенераторов, а с другой (противоположной) – уходят продукты горения; регенераторы (2) для подогрева воздуха и газа; шлаковики (3) , расположенные между вертикальными каналами и регенераторами, служат для осаждения капель шлака и пыли, уносимых продуктами горения; системы боровов (1) и газоходов по которым отводятся из регенераторов продукты горения и подается в регенераторы воздух и топливо; дымовая труба для отвода продуктов горения.

Следует обратить внимание, если печь отапливается низкоколорийным газом, то помимо воздуха подогревается и топливо (газ). В таком случае печь оборудуется с каждой стороны двумя регенераторами – один для подогрева воздуха, другой для подогрева газа.

Рабочее пространство, головки и вертикальные каналы называют верхним строением печи, а шлаковики, регенераторы, борова – нижним.

Мартеновские печи разделяются на кислые с футеровкой ванны из динаса (наварка подины, откосов из кварцевого песка) и основные – с футеровкой из магнезита (наварка подины, откосов магнезитовым порошком).

Перед началом кладки мартеновской печи проверяют поверхность и основные размеры фундаментов и смонтированных стальных конструкций. Поверхность фундамента под регенераторы и шлаковики не должна иметь отклонений ог горизонтали более –20 +0 мм. Бетонные стены регенераторов должны быть вертикальными. Оси смонтированных элементов должны совпадать с проектными осями.

 Кладка каналов и дымоходов. Кладку наружных стен подземных каналов начинают по бетонному основанию красным кирпичом на цементном растворе (если кладку ведут в кессонах, красный кирпич заменяют изоляционным), внутренних – огнеупорным (шамотным). Выстилку из огнеупорного кирпича делают впритык к стенам. по опалубке выполняют свод из шамота, а затем по шамотному своду выкладывают слой красного кирпича. Между окатами свода оставляют зазор 20-30 мм на температурное расширение кладки, который заполняется массой из огнеупорной глины и шамотного порошка.

 Шлаковики и регенераторы испытывают воздействие высоких температур (до 1700оС), резкие изменения температур при переключении регенераторов с горячих дымовых газов на холодный воздух, шлакование пылью уносимой из ванны отходящими газами. Стены шлаковиков и верхнюю часть стен регенераторов выкладывают динасовым кирпичем с изоляцией снаружи диатомовым кирпичом, а изнутри хромомагнезитовым кирпичом. Облицовка защищает кладку от вредных воздействий плавильной пыли. Нижнюю часть стен и большую часть насадки регенераторов выполняют их шамотного кирпича: верхние ряды насадки - из форстерированных или высокоглиноземистых огнеупоров. Свод шлаковиков в последние годы делают подвесным. Регенераторные камеры перекрывают арочным сводом из динаса или подвесным – из магнезито-хромитового кирпича. Шлаковики отделяют от регенераторов перевальной стеной.

Под регенеративной камеры выкладывают из нескольких рядов (на плашку) шамотного и глиняного кирпича. На поду из шамота выкладывают поднасадочное  устройство – опорные столбики и поднасадочную решетку, поверх которой выкладывают регенеративную насадку. К  поднасадочному пространству регенераторов присоединяют борова и газоходы.

 Головки и вертикальные каналы выкладываются из хромомагнезитового кирпича (а кислых печей из динасового) и закрепляют жестким каркасом. Вертикальные каналы опираются на своды шлаковиков.. Головки должны придавать факелу определенное направление на ванну. Свод головок выполняется аналогично главному своду.

 Рабочее пространство печи состоит из ванны, передней и задней стенки и свода. Ванна – нижняя часть рабочего пространства  печи до уровня порогов рабочих окон, образованная снизу подиной, с торцов – торцевыми откосами, с боков – откосами передней и задней стенки. Футеровка ванны основной мартеновской печи выкладывается из нескольких слоев магнезитового кирпича,  поверх которого наваривают слой обожженного магнезитового порошка в смеси с окалиной; кладка подины и откосов ведется насухо магнезитовым кирпичом с засыпкой швов металлическим порошком . Подину снизу и с боков изолируют несколькими слоями шамотного и легковесного шамотного кирпича. Толщина кладки подины колеблется от 750 до 1225 мм. Подина выполняется с уклоном к выпускному отверстию.

 Задняя  стенка, основанием которой является верхний ряд подины, выкладывается уступами с уклоном наружу от основания до верха. В откосе задней стенки на уровне подины устроена летка для выпуска стали, с размерами канала 300 х 400 мм, перекрытого аркой. Кроме этого в задней стенки имеются –отверстия для выпуска шлака и установки фурм для продувки ванны кислородом.

 Передняя стенка оборудована рабочими окнами. Кладка передней стенки состоит из ряда столбиков между рабочими окнами и по краям. Столбики укладывают на предпоследнем ряде кладки подины и выполняют с уклоном в сторону каркаса печи. Толщина кладки на уровне порогов рабочих окон достигает 750-1100 мм, вверху – 460-750 мм. Кладка крепится жестким металлическим каркасом. Стойки каркаса выполняют из слябов, а поперечные стяжки – из швеллеров или двутавровых балок. Передняя стенка на высоту до уровня порогов, а задняя на всю высоту армируется литыми стальными плитами. Рабочие окна обрамлены охлаждаемыми рамами и закрываются охлаждаемыми заслонками, футерованными огнеупорным кирпичом.

 Свод мартеновской печи эксплуатируется в тяжелых условиях и дополнительно испытывает воздействие факела и значительные напряжения от распора арочного свода. Раньше своды выкладывались динасовым кирпичом. В связи с интенсификацией процесса, требующей повышения температуры в печи, главный свод выполняют магнезитохромитовым кирпичом. Следует отметить, что магнезитохромитовый кирпич имеет сравнительно низкую температуру начала февормации под нагрузкой. Это предопределило разработку распорно-подвесной конструкции свода (см. рис.2.6), Свод опирается на водоохлаждаемые подпятовые балки, Подпятовые балки шарнирно подвешены при помощи тяг к каркасу. Свод набирают насухо из магнезитохромитового кирпича. В швы между кирпичами помещают металлические пластины толщиной 0,8 мм, которые при разогреве печи обемпечивают сваривание кирпичей в монолит. В каждом кирпиче и радиальной прокладке имеются отверстия, в которые при сооружении свода вставляют стальные штыри 16 мми длиной 50 мм, исключающие возможность выпадения  отдельных кирпичей. Над сводом параллельно продольной оси печи при помощи тяг, подвешены на кронштейнах, приваренных к верхним ригельным балкам, парные угольники. Свод подвешивается к этим угольникам, для чего при кладке свода через 8-10 кирпичей укладывают специальные удлиненные клиновые кирпичи с пазами для подвесок, представляющих собой стальные полосы шириной 50 мм и толщиной 8-9 мм. Подвески продольных уголков, к которым крепятся прокладки, окончательно закрепляют при помощи клина только после разогрева свода. Имеются и другие конструкции распорно-подвесного свода.

Следует обратить внимание, что допустимая толщина швов кладки, исходя из температурных воздействий, составляет:

  •  свод рабочего пространства                    - 1,5 мм;
  •  диносовая часть стен, арки и своды регенераторов и шлаковиков, головки и рабочее пространство  - 2,0 мм;
  •  встилка стен шамотной части регенераторов и шлаковиков, газовоздушные каналы                             - 3,0 мм;
  •  стены из красного кирпича                       - 10 мм.

                            

Капитальный ремонт мартеновской печи.

Объем ремонтных работ по кладке включает в себя: замену огнеупорной кладки верха и низа печи; футеровку газоходов и боровов. Кроме  того, капитально   ремонтируют дымовые трубы, металлоконструкции печи, механизмы, контрольно-измери-тельную аппаратуру, заменяют коммуникации газа, пара, воды, воздуха, кислорода.

 Разборка огнеупорной кладки. Разборку кладки, демонтаж конструкций, выбивку шлака выполняют одновременно в верхней части печи, регенераторах и шлаковиках.

Ломка кладки производится почти полностью взрывным способом. В верхней части печи групповым взрывом обрушивают главный свод, частично головки, разрушают стены рабочего пространства, откосы и. в значительной мере, подину.

Для уборки боя кирпича и шлака применяют скреперы, бульдозеры, ленточные транспортеры, цеховые краны.

В нижней части печи взрывами разрушают кладку и шлак в шлаковиках, регенераторах, вертикальных каналах, боровах.

Разрушенную кладку и шлак удаляют из шлаковиков и боровов бульдозерами и экскаваторами. С помощью экскаваторов убирают и насадку регенераторов.

Восстановительные работы. Монтаж металлоконструкций печи осуществляют укрупненными узлами, собранными в стороне от ремонтируемой печи. Так, верхнее строение печи, включающее каркас, систему охлаждения и подвесную опалубку главного свода надвигают на бетонные устои печи со стороны разливочного пролета, где устанавливают временные монтажные устои.

При капитальном ремонте наиболее трудоемкими являются работы по низу печи. Они и определяют длительность ремонта.

Кладку главного свода ведут одновременно с подиной, применяя подвесную опалубку. Стены регенераторов и насадку выкладывают одновременно.  Кладку вертикальных каналов выполняют обычно в два яруса: нижний - со сводов шлаковиков, верхний - с опорной металлической рамы, приваренное к колоннам каркаса головок на уровне рабочей площадки.

Кирпич для кладки верха печи подают в пакетах автопогрузчиком . Для кладки главного свода поддоны с кирпичом подают мостовым краном на настил или по наклонному транспортеру на горизонтальный транспортер.

Кирпич для кладки шлаковиков подают на поддонах к торцам шлаковиков со стороны разливочного пролета. К торцам регенераторов доставляют автопогрузчиками с железнодорожных платформ под рабочей площадкой.

 Кладка конструктивных элементов мартеновской печи. Восстановление футеровки мартеновской печи можно разбить на три участка: I) борова и газовоздушные каналы; 2) шлаковики и регенераторы с вертикальными каналами до уровня рабочей площадки; 3) головки и рабочее пространство печи.

Нижнюю часть стен регенераторов выкладывают из шамотного кирпича на полугустом шамотно-глнняном растворе, верхнюю часть – из динасового кирпича на жидком растворе динасового мертеля. Стены шлаковиков облицовывает хромомагнезитовым кирпичом на полугустом хромистом растворе вперевязку со смежным слоем кладки из динаса. Свода регенераторов и шлаковиков часто выполняют плоскими.- подвесными из фасонного высокоглиноземистого кирпича.

Насадку выполняют из специального насадочного кирпича, оставляя у стен регенератора температурные зазоры в 25-30 мм. Подина печи состоит из изоляционного и огнеупорных слоев.

Кладку каждого сдоя подины начинают от середины ванны и ведут в двух направлениях: либо в сторону задней и передней стенок, либо к головкам печи. В шамотной кладке подины швы заполняют сухим шамотным порошком с крупностью зерен до I мм, в магнезитовой кладке подины, откосов и стен - подсушенным магнезитовым порошком с крупностью зерен до 0,5 мм. По обе стороны от оси сталевыпускного отверстия на расстоянии 1-1,5 м магнезитовую кладку ведут впритык к арматуре печи без температурных швов.

Главный свод сталеплавильной печи делают распорно-подвесным из термостойкого магнезитохромитового кирпича.

Обычно кладку глазного овода начинают от поперечной оси печи и ведут в обе стороны по направлению к головкам. При наборе кольца на пяту устанавливают металлическую прокладку, а на нее - кирпич.

В процессе ремонта контролируют разбивку осей печи,  леток, размеры ванны, высоту пережимов и главного свода от уровня пода, соответствие швов огнеупорной кладки.

5.3. Футеровка кислородного конвертера.

 В кислородных конвертерах жидкий чугун продувается технически чистым кислородом. В реакционной зоне развиваются высокие температуры, достигающие 2500 оС и выше. Поэтому футеровка конвертера работает в очень тяжелых условиях.

Конвертер представляет собой грушевидный сосуд зафутерованный изнутри огнеупорными материалами (рис.5.4) . Средняя часть корпуса конвертера цилиндрической формы, стены – сферической формы, днище – плоское. Верхняя часть конической формы. Кожух конвертера выполняется из листовой стали толщиной 30-90 мм.

В конвертере емкостью 150 т днище выполняют объемным, а при садке выше 250 т – конвертер делают глуходонным для создания жесткой конструкции корпуса.

Футеровку выполняют из трех слоев. Внутренний (рабочий) слой корпуса и днища толщиной 600-800 мм делают из смолодоломитового или периклазошпинелидного кирпича. Наружный слой, примыкающих к кожуху, называют арматурным. Он выполняется из хромомагнезитового кирпича и имеет толщину от 115 до 350 мм. Промежуточный слой между рабочим и арматурными слоями толщиной 50-150 мм набивают горячей смолодоломитовой массой. Зазор между арматурным слоем и кожухом также заполняется смолодоломитовой массой.

Днище выкладывают по выравнивающему слою смолодоломитовой массы. Рабочее место по кладке кольцевых стен корпуса устраивают на подвесной площадке. Огнеупоры в пакетах подают на рабочее место с помощью шахтоподъемника.

                             

                            

Рис. 5.4. футеровка 100-т конвертера с верхней продувкой:

1 - кожух; 1,6- арматурный слой; 3- набивка; 4,5 - рабочий слой

 

Для ремонта изношенных участков футеровки конвертеров применяют торкретирование и факельную наплавку огнеупоров    

5.4. Футеровка нагревательных колодцев.

Нагревательные колодцы служат для нагрева слитков перед их прокаткой на обжимных станах – блюмингах и слябингах. Существуют нагревательные колодцы с отоплением из центра пода, с одной верхней горелкой и с двумя верхними горелками.

Строительство колодцев начинается с кладки боровов. После очистки бетонного основания, производится выстилка из красного кирпича, затем стен боровов,  выстилка из шамотного кирпича и своды боровов. Температурных швов в боровах не делают. Толщина швов в шамотной кладке – 3 мм, в изоляционной – 5 мм, в кладке из красного кирпича – 10 мм.

Основным требованием к кладке керамического трубчатого рекуператора является герметичность. Кладка насадки выполняется отдельными горизонтальными рядами. После укладке рада (на шамотно-бокситовом воздушнотвердеющем растворе с жидким стеклом) он должен быть выдержан при температуре 15 оС в течении 24 часов, после чего выкладывают следующий ряд.

Кладка рабочего пространства (ячейки) начинается с подины, которую выкладывают в три слоя: рабочий (внутренний слой) из хромомагнезитового кирпича; средний – из шамота; внешний теплоизоляционный – из диатомового кирпича.

Стены колодцев выполняют из теплоизоляционного, затем слой шамотного кирпича. Внутренний (рабочий) слой в нижней части стен, выполняют из хромомагнезита, остальной из динаса. Толщина швов кладки менее 2 мм, температурные швы должны быть выполнены по проекту и заполнены деревянными прокладками.

Футеровку кромок выполняют насухо ребристым фасонным кирпичом на специальном стенде. По окончании наборки крышек их сверху заполняют шамотным раствором.

 Ремонтные работы. Различают горячие и холодные ремонты колодцев. В горячем состоянии, без отключения топлива, восстанавливают верх кладки стен, а также производят торкретирование изношенных участков стен, чаще всего, опорного пояса.

Холодные ремонты  разделяют на среднее и капитальные. При среднем ремонте заменяют кладку стен рабочего пространства печи, очищают от шлака и ремонтируют подину. Во время капитального ремонта дополнительно меняют насадку керамических рекуператоров,  ремонтируют свод и стены рекуператорных  камер.

Длительность кампании колодца определяется, как правило, стоянием керамических рекуператоров . Пpи cyхом шлакоудалении и нагреве рядовых марок стали кампания продолжается ~ 2 года, при жидком удалении шлака - 1-1,5 года.

Наиболее трудоемкими работами являются ломка шлака на подине и сборка керамических рекуператоров. Ломку кладки и шлака в рабочем пространстве производят с помощью малогабаритных экскаваторов, снабженных пневмомолотом или вручную. Бой кирпича и шлака удаляют из ячейки лопатой экскаватора а транспортируют к платформе технологическими кранами.  Кирпич с цехового склада подают по стационарному транспортеру установленному вдоль отделения колодцев, или пакетным способом с помощью ремонтного крана.

Кладку кирпичных стен и подины  рабочего пространства, крышки ячейки, свода и стен рекуператорных и регенераторных камер, насадку регенератора выполняет с соблюдением общих правил огнеупорной кладки, описанных выше.

Трубчатые рекуператоры служат для нагрева воздуха до 750-800 оС.. Поверхность теплообмена между дымовыми газами и воздухом набирается из вертикальных карбошамотных и шамотных трубок, состыкованных друг с другом с помощью колец Основное требование к кладке насадки рекуператора - герметичность воздушного тракта.

В последние годы для футеровки стен и подины нагревательных колодцев всё шире применяют крупногабаритные блоки и панели из огнеупорного безобжигового алюмосиликатного или динасового бетона. Монтаж блоков и панелей исключает ручной труд огнеупорщика и сокращает длительность ремонта.

              

Рис. 5.5. Футеровка стен нагревательного колодца панелями.

На рис.5.5 представлена рабочая камера колодца с одной верхней горелкой, стена которой  выполнены из унифицированных панелей.

Пространство между панелями и обшивкой каркаса заполняют битым огнеупорным кирпичом.

Монтаж блоков и панелей ведут, как правило, технологическим мостовым краном.

При надлежащем качестве бетонных изделий применение их вместо кирпичной кладки увеличивает стойкость стен.

Фасонные кирпичи песочного затвора укладывают на шамотно-бокситовом растворе. Затвор заполняют чистым кварцевым песком.

5.5. Футеровка методических печей.

 Методические печи предназначены для нагрева перед прокаткой заготовок толщиной 40-350 м, шириной 40-1850мм и длиной 1000-12000 мм. Особенностью работы методических печей является противоточное движение нагреваемого металла и продуктов сгорания, что позволяет полнее использовать тепло дымовых газов. Следует обратить внимание, что методические печи бывают толкательные и с шагающими балками.

Методические печи состоят из боровов, рекуператоров и рабочей камеры.

 Борова выполняются в железобетонных кессонах или в открытых траншеях. Последовательность и технология работ такие же, что и в боровах нагревательных колодцев.

 Кладка керамических рекуператоров. До начала кладки стен рекуператорных камер, должны быть смонтированы металлоконструкции поднасадочного устройства. Камеры выкладываются с соблюдением проектных размеров. Допускаются отклонения от горизонтали не более 10 мм, от вертикали – 5 мм. Смещение осей камер не должно превышать 20 мм.

По окончании кладки стен начинают кладку насадки по выровненным поднасадочным чугунным плитам. Отклонение по горизонтали допускается не более 3 мм, а отклонение каналов по вертикали не более 5 мм на всю высоту. Кладка насадки блочного керамического рекуператора производится на воздушно-твердеющем растворе  шамотно-бокситового мертеля с жидким стеклом, а кладка стен камер – из шамотного кирпича на шамотном растворе.

По окончании кладки насадок приступают к кладке свода рекуперативных камер. После удалении опалубки прочищают дымовые и воздушные каналы.

 Кладка рабочего пространства. Подину кладут в несколько слоев: нижний – изоляционный из диатомового или ша-мотного легковесного кирпича; средний – (а в методической зоне и верхний) из шамотного кирпича;  верхний – (в  сварочной и томильной зонах) из хромомагнезитового кирпича (в последние годы подину в томильной зоне выполняют из корундовых блоков).

Кладку стен из 2 или 3 слоев, производят одновременно (каолин, шамот, шамот легковес) и перевязывают между собой по всей высоте стены.

Своды в методических печах бывают: лучковые – распорные (при ширине печи до 4,5 м) и плоские – подвесные.

 Ремонт методических печей. Техническую документацию на ремонт и проект организаций работ подготавливают в том порядке, который был описан выше.

Перед началом ремонта печь отсекают листовыми задвижками от цехового газопровода, С помощью лебедок и мостового крана из печи через окна вытаскивают заготовки, оставшиеся на подине. В печи с шагающим подом эта операция исключается, поскольку заготовки полностью могут быть выданы   из печи механизмом шагания.

Чтобы ускорить охлаждение кладки, её поливают водой через смотровые и ремонтные окна. Кладку свода и стен обрушивают на подину и удаляют из печи через окна ленточными транспортерами. Кладку подины ломают пневматическими молотами. После очистки подины от кирпича и мусора демонтируют водо-охлаждаемую систему труб.

Подачу огнеупорного кирпича в печь осуществляют транспортерами.

Огнеупорные работы  в рекуператорной камере и боровах, можно вести одновременно с кладкой рабочего пространства.

 Подвесной свод печи можно набирать одновременно с кладкой стен в разных зонах печи. Технология кладки многослойных стен и подин, подвесных и распорных сводов методических печей соответствует описанным выше общим правилам кладки. Огнеупорную кладку стен с горелочными амбразурами ведут по 2-ой категории, сами горелочные амбразуры - по 1-ой категории.

Изоляционная кладка вокруг отверстий в стенах печи заменяется огнеупорной. Ложные (ремонтные) окна в боковых стенах закладывают без перевязки с кладкой стен.

6. ВВОД В ЭКСПЛУАТАЦИЮ ПЕЧЕЙ ПОСЛЕ

ИХ СТРОИТЕЛЬСТВА И  РЕМОНТА

Ввод печи в эксплуатацию (пуск) складывается из двух основных этапов:  подготовительных работ к пуску; сушки и разогрева печи до рабочего состояния.

6.1. Подготовка печи к вводу в эксплуатацию.

Следует отметить, что независимо от проведенных в ходе строительства и монтажа проверок перед пуском вновь проверяют правильность и качество выполнения основных элементов и узлов печи. Проверяют состояние температурных швов в кладке; они должны быть очищены от раствора и боя кирпича и заложены выгорающими прокладками.  Проверяют наличие зазоров для свободного расширения кладки а также правильность выполнения специальных устройств для компенсации температурных расширений элементов печи, рекуператоров и т. д.

В водоохлаждаемые элементы пускают воду; проверяют проходимость водопроводов и промывают их до появления осветленной воды. Независимо от проведенной ранее проверки плотности осмотром проверяют: нет ли течи, особенно внутри печи; нормально ли поступает вода ко всем водоохлаждаемым элементам печи, механизмам, системе гидросмыва окалины; уходит ли вся  вода в канализацию; проверяют исправность действия  всех задвижек, вентилей и кранов и соответствие их нумерации, нанесенной краской или с помощью бирок, нумерации труб сливных коллекторов. Проверяют работу насоса для откачки воды из приямков (если установка такого насоса предусматривалась проектом). Заливают водой гидравлические затворы водоотводчиков от газопроводов (если их установка предусмотрена проектом); подачу воды регулируют так, чтобы она вытекала в сигнальную воронку водоотводчика небольшой струёй.

Подготавливают по специальной инструкции систему испарительного охлаждения элементов печи. При наличии такой системы водяное охлаждение предусматривают как резервное.  Проводят опробование всех механизмов печи. Перед опробованием убеждаются в наличии масла в редукторах, подшипниках и других смазываемых частях.

Механизмы для загрузки, выгрузки и перемещения металла по печи проверяют сначала вхолостую, а затем проводят холодные опробования, пользуясь отдельными заготовками или слитками.

Перед сушкой и разогревом обычно загружают металлом только толкательные методические печи во избежание выпучивания подовых плит, труб или брусьев. В печах с монолитным подом металл заталкивают на подовые плиты, а в печах с нижним обогревом - на подовые трубы, не доводя до монолитной части пода на 0,5 - 1 м.

Проверяют соответствие проекту, правильность монтажа горелок (основных и временных)  и форсунок: соосность и чистоту выходных отверстий для газа и воздуха в горелках, а также выходных отверстий для мазута и распылителя в форсунках.

Проверяют:

  •  наличие всех предусмотренных проектом на газомазуто-воздухопроводах запорных и регулирующих устройств, компенсаторов, продувочных свечей и штуцеров, отводов к измерительным приборам, отводов для спуска конденсата и т. п.;
  •  правильность выбора и установки измерительных диафрагм на газовоздухопроводах;
  •  наличие, правильность выполнения и чистоту всех предусмотренных проектом гляделок, запальных отверстий, а также отверстий в кладке и штуцеров на газовоздухо-проводах для установки как стационарных, так и временных контрольно-измерительных приборов и отборных устройств, требующихся для проведения пусковых и наладочных работ.

По окончании осмотра и очистки, лазы в трубопроводах закрывают крышками (вырезные лазы заваривают), ложные окна и лазы в печь и борова, кроме необходимых для растопки, закрывают огнеупорной кладкой или металлическими крышками.

Если сушат и разогревают сначала только одну из нескольких печей, остальные печи отключают от дымовой трубы с помощью регулировочных дымовых клапанов. Зазор между языком клапана и рамой или кладкой нужно временно заделывать кирпичом.

 В период подготовки к пуску проводят контрольную опрессовку газопроводов со всем установленным на них оборудованием. Для опрессовки пользуются сжатым воздухом, давление которого должно быть равно предусмотренному проектом рабочему давлению в газопроводе.

Непосредственно вслед за опрессовкой проверяют на проходимость на ощупь или по звуку проходящего воздуха в горелки и продувочные свечи поочередным открыванием и закрыванием перед ними отключающих устройств.

При применении в качестве защитной среды взрывоопасного газа проверяют наличие нейтрального продувочного газа в газгольдере или другой емкости, а также исправность действия аппаратуры, установленной на линии продувочного газа.

Мазутопроводы продувают (обычно за сутки до включения форсунок) паром или сжатым воздухом, если он является распылителем.

Проверяют работу дутьевых, рециркуляционных и вытяжных вентиляторов, эксгаустеров, дьмососов, воздуходувок.

 

6.2. Испытание на плотность (прочность) газопроводов,

    мазутопроводов, воздухопроводов, рекуператоров,

кожухов печей работающих под избыточным давлением.

Перед вводом печей в эксплуатацию газопроводы, воздухопроводы, рекуператоры, кожуха печей повышенной газоплотности испытывают на плотность  накачивая воздух в подвергаемую испытанию емкость.

Газопроводы печи, ГРП и ГРУ проверяют как на плотность, так и на прочность.

О плотности судят по падению давления воздуха в испытываемом участке за тот или иной период времени. Количественно плотность оценивают по величине утечки а воздуха, определяемой в % к объему испытуемого участка.

Величину утечки а за период испытания определяют по формуле

    %,

где Рбар; Рисп; t — соответственно барометрическое давление, давление и температура в испытуемом газопроводе.

Индексы “н” и “к” соответствуют моментам начала и конца испытания.

Для  испытания газопровода в нем, в доступном для обслуживания месте, предусматривают установку штуцеров с кранами: для подключения сжатого воздуха и манометра. В зависимости от величины давления применяют либо U-образные манометры с водяным или ртутным заполнением, либо образцовые пружинные манометры. Для установки термометров для замера температуры в газопроводах предусматривают устройство глухих гильз.

Обычно, по мере готовности монтажа газопровода практикуют его испытания по участкам, отключая их друг от друга заглушками. Кроме таких частных испытаний, по окончании монтажа печной газопровод должен быть испытан целиком со всем установленным на нем оборудованием.

При испытании печного газопровода заглушки могут быть установлены за входной задвижкой от цехового газового коллектора и после задвижек перед горелками, считая по ходу газа.

 Испытания газопроводов высокого давления [выше 300 кн/м2 (3 кГ/см2) ] на прочность  проводят, заполняя их водой.

Если испытания газопроводов на прочность и плотность проводят, пользуясь воздухом, то такие испытания совмещают. Сначала газопровод испытывают на прочность, выдерживая его под испытательным давлением не менее 1 ч.

Газопровод считают выдержавшим испытание на прочность при отсутствии видимого быстрого падения давления по манометру и при отсутствии звука просачивающегося через неплотности воздуха. После испытания на прочность давление снижают до нормы, установленной для испытания на плотность.

Давление при испытании газопроводов повышают и понижают плавно.

Во время испытания на плотность газопровод должен быть полностью отсоединен от источника поступления воздуха. Отсчет при испытании газопроводов на плотность начинают через некоторое время после отключения подачи воздуха и после выравнивания температуры заполняющего их воздуха.

Места утечек при испытании на плотность обнаруживают по звуку выходящего воздуха, а также по пузырям, образующимся в неплотных местах при покрытии мыльным раствором фланцевых, резьбовых и сварных соединений и других возможных мест утечек.

 

Металлический газовый рекуператор испытывают на плотность несколько раз, пользуясь теми же методами, что и при испытании газопроводов. Сначала его испытывают на месте изготовления, затем после его установки за печью отдельно от газопровода. Окончательно плотность рекуператора проверяют при проверке печного газопровода. Несмотря на то что при наличии утечки газ из рекуператора попадает не в помещение цеха, а в основном в дымовой боров, откуда удаляется вместе с продуктами сгорания, к плотности газового рекуператора перед его пуском следует предъявлять те же требования, что и к внутрицеховому газопроводу, т. е. утечка не должна быть более 1 % за 2 ч. Это связано с трудностью отыскания и устранения неплотности рекуператора, когда он находится в эксплуатации.

Плотность воздухопровода, как правило, проверяют, подавая в него воздух дутьевым вентилятором при закрытых запорных устройствах перед горелками и создавая в воздухопроводе давление, равное рабочему или максимально развиваемому вентилятором. Места утечек воздуха выявляют на ощупь, по звуку или нанесением мыльного раствора на места соединений. Для керамических рекуператоров применяют различные способы подачи воздуха: нагнетание его в рекуператор вентилятором, засос воздуха через рекуператор эксгаустером, эжектором или под влиянием эжектирующего действия струй газа инжекционных горелок, которыми оборудованы печи.

Все новые и отремонтированные керамические рекуператоры  должны быть проверены на плотность перед их вводом в действие.

Для проверки плотности рекуператора применяют различные методы:  а) герметически заделывают выходное отверстие  и при помощи вентилятора, установленного для его обслуживания, нагнетают воздух в рекуператор.  Измеряемый в это время расход воздуха показывает величину его утечек через неплотности.

Подавая вентилятором разное количество воздуха и таким образом поддерживая в рекуператоре разное давление, можно установить связь между давлением в нем и расходом (потерей)  воздуха, проходящего через неплотности.

б) Потерю воздуха через неплотности рекуператора определяют также, измеряя расход воздуха перед рекуператором и после него. Разность показаний определяет величину потери. Измеряя при этом напор воздуха в рекуператоре, определяют  величину потери в зависимости от напора.

в) Плотность металлического рекуператора проверяют также, наблюдая за скоростью падения напора сжатого воздуха в замкнутом рекуператоре по указанным выше правилам, принятым для проверки газопроводов.

Важно не только определить величину потерь, но также и обнаружить места утечек воздуха, чтобы по возможности уплотнить эти места. Для этого перед всасывающим патрубком вентилятора помещают небольшой сильно дымящий факел и продувают смесь воздуха с дымом факела через воздушную полость рекуператора. По выходящим из нее струйкам дыма определяют некоторые места утечек. Применяют подмешивание к нагнетаемому в рекуператор воздуху тонкомолотого мела.

Тщательной проверке на плотность подвергают кожухи или муфели печей, работающих с заполнением защитным газом, особенно если в качестве защитного используют горючий газ. Плотность проверяют, нагнетая воздух в рабочее пространство печи или под муфель и создавая там давление, равное рабочему или несколько большее. Плотность оценивают при закрытом выходе воздуха из рабочего пространства или муфеля по измерению количества воздуха, подаваемого по линии защитного газа.

При проверках плотности особое внимание уделяют обнаружению и устранению мест утечек. Устранение утечек позволяет сократить расход дефицитного защитного газа, а также повысить надежность работы печи, особенно в случае применения такого взрывоопасного газа, как водород. Так как давление газа в печи или под муфелем поддерживают обычно небольшим (менее 200 н/м2 и 20 мм вод. ст.), то применение мыльных эмульсий W обнаружения мест утечек обычно бывает неэффективным. Поэтому здесь применяют метод одорирования нагнетаемого воздуха аммиаком (25%-ным растворе крепкого нашатырного спирта).

Кроме этого к местам, где возможны утечки (стыковые соединения, присоединения арматуры, сварные швы и т. п.) поднося  томпон пропитанный соляной кислотой  В случае утеч-ки воздуха, содержащего аммиак, над дефектным местом появляется облачко белого цвета.

На практике применяют метод обнаружения неплотностей трубопроводов при помощи галоида, подмешиваемого к воздуху, накачиваемому в трубопровод . В качестве галоидов используют  четыреххлористый углерод, хлороформ, йодоформ, фреон и др. Утечку обнаруживают при помощи  галоидного течеискателя (типа ГТИ-2Т, ГТИ-3, ГТИ-5 и др).

6.3. Заполнение газопроводов и мазутопроводов.

 Включение  в работу горелок и форсунок.

Газопровод печи отделяют от цехового коллектора заглушкой, устанавливаемой за входной задвижкой.

Продувку (вытеснение воздуха) и заполнение газом наружных и внутрицеховых газовых коллекторов до входной заглушки проводят обычно заблаговременно. Заглушку вынимают по команде ответственного за пуск газа лица после выполнения подготовительных работ на печах и установки запорных и регулирующих устройств на газопроводах и воздухопроводах в предпусковое положение. Продувку газопроводов газом проводят по заранее намеченным участкам через концевые свечи в тупиках газопровода обычно под давлением в 3—4 кн/м2 (300—400 мм вод. ст.), но не менее 1 кн/м2 (100 мм вод. ст.). На каждом продуваемом участке давление измеряют U-образным манометром (если проектом не предусмотрена установка стационарного прибора). При заполнении газопроводов коксовым газом практикуют предварительную продувку газопровода доменным газом или его пропарку.  Подачу пара осуществляют постепенно, поднимая температуру в газопроводе до -~ 60°С.  Коксовый газ подают непосредственно вслед за продувкой газопровода паром.

О конце продувки судят по составу проб газа, отбираемых из продуваемого газопровода. Содержание кислорода в пробе не должно превышать для природного и коксового газа

1 %, для бедных газов 0,5%.

 По окончании продувки выявляют места утечек газа при помощи мыльной пены, наносимой на возможные места утечек. После устранения утечек печь перед зажиганием газа проветривают, открывая дымовые клапаны, заслонки и крышки всех рабочих и смотровых окон. Дутьевой вентилятор включают, закрывая после проветривания запорные устройства перед горелками на воздухопроводах. Перед тем как пропустить газ через временную горелку, к ее выходному отверстию подносят на длинном пруте факел, образуемый зажженными промасленными концами, и затем постепенно открывают концевую задвижку перед горелкой. В случае длинных горелок с большим числом отверстий перед ней в нескольких местах раскладывают костры из дров или промасленных концов. При большом числе горелок их включают поочередно. Газ должен загореться ровным устойчивым пламенем во всех отверстиях горелки. Если пламя гаснет или отрывается от горелки, ее отключают, а печь снова проветривают.

Причинами затухания временных горелок могут служить резкие колебания давления в газопроводе, наличие в нем водяных пробок, промерзание и т. п. Воду выпускают через штуцеры в нижних точках газопровода; перемерзающие места обстукивают или отогревают снаружи (паром, с помощью жаровен или других нагревателей). Затухание может произойти при недостаточной тяге и неполном сгорании газа; чрезмерно большая тяга может вызвать отрыв пламени. О нормальной тяге судят. поднося к открытому окну печи зажженный факел; пламя должно затягиваться внутрь печи, не отрываясь от исходного факела (проводить после проветривания печи).

После устранения причин, вызывающих затухание газа, горелки включают вновь. Крышки и заслонки рабочих и других окон закрывают, оставляя открытыми только те окна, гляделки или лазы, через которые ведут наблюдение за работой горелок и обеспечивается доступ наружного воздуха для горения. В рабочем пространстве на уровне горелок поддерживают разрежение, обеспечивая полное сжигание с избытком воздуха и удаление продуктов сгорания к дымовой трубе или дымососу. Горение контролируют по виду пламени, которое должно быть ярко очерченным, коротким, не вызывающим скопления копоти в печи.

Перед зажиганием основных горелок вновь открывают рабочие и смотровые окна печи. Запорные устройства на воздухопроводе перед горелками держат закрытыми  при работающем дутьевом вентиляторе (в случае его наличия). Основные горелки включают непосредственно вслед за заполнением газом печного газопровода, начиная с дальней по ходу газа горелки. В дополнение к временной горелке или костру к горелочному тоннелю включаемой горелки через запальное отверстие или через рабочее окно подносят горящий факел (при температуре кладки в месте расположения горелки более 750—800°С зажигание может происходить и без факела). Постепенно открывают запорное устройство на газопроводе перед горелкой. Когда газ загорится, понемногу открывают воздушный клапан перед горелкой, следя за тем, чтобы не было отрыва пламени от горелки. Другие горелки включают поочередно при частично открытом воздушном клапане, когда на первой из них получают устойчивый факел пламени без отрыва его от носика или без проскоков внутрь горелки. Регулирование подачи газа и воздуха после включения ведут вручную, соблюдая постоянный визуальный контроль за работой горелок. Включение горелок радиантных труб осуществляют после продувки газопроводов газом и продувки радиантной трубы дутьевым воздухом. Перед зажиганием газа через запальное отверстие вводят зажженную запальную горелку или факел и регулируют поступление воздуха так, чтобы  не происходило затухания факела. Убедившись в том, что запальный факел продолжает гореть медленно, открывают газовый кран. После того как будет зажжен газ, проходящий через основную горелку, запальный факел вынимают и регулируют подачу газа и воздуха. При затухании горелки последующее включение ее осуществляют только после предварительной продувки радиант-ной трубы воздухом.

Во время пуска печной установки следят за тем, чтобы теплота сгорания топлива и давление газа были постоянными. При работе на смешанном газе и одновременном вводе в эксплуатацию печи и газосмесительной станции (ГСС) до наладки последней в печь сначала подают один из компонентов горючей смеси. Если печь оборудована инжекционными горелками, то лучше подавать один доменный газ; устойчивое горение получают при малых выходных скоростях доменного газа - до 15-20 м/сек, обеспечивая постоянство давления газа. В дутьевые горелки лучше подавать один коксовый газ.

Переход на подачу смешанного газа осуществляют после того, как подача топлива возрастет настолько, что можно будет надежно регулировать соотношения смеси газов на ГСС, что обычно бывает после того, как в печи будет достигнута рабочая температура.

Печи с принудительной подачей воздуха оборудуют клапанами безопасности (отсечными), которые отсекают газ в аварийных случаях, т. е. при падении давления газа или воздуха ниже установленных безопасных пределов, при отключении электроэнергии, при падении давления командного воздуха или масла в системах автоматического регулирования. После аварийной отсечки газа как можно быстрее закрывают запорные устройства перед горелками сначала на газопроводах, затем на воздухопроводах. Перед последующей подачей газа газопровод после устранения причин, вызвавших отсечку, продувают газом.

При кратковременной остановке печи закрывают запорные устройства на газопроводе перед горелками; последующее включение горелок осуществляют без предварительной продувки газопровода. При длительной остановке печи закрывают две входные газовые задвижки и открывают свечу между ними; в случае проведения ремонтных и огневых работ внутри печи и на газопроводах устанавливают заглушку за входной газовой задвижкой, газопровод проветривают или выдувают из него оставшийся газ. Перед проведением огневых работ на газопроводе из него отбирают пробы воздуха для определения содержания кислорода или горючих элементов.

Перед приемом взрывоопасного или токсичного газа, используемого в качестве  контролируемой атмосферы печи, проверяют плотность всех газопроводов в соответствии с упомянутыми выше действующими нормами испытаний газопроводов а также плотность заполняемых полостей печи. Герметичность печи (муфеля) проверяют, подавая определенное количество нетоксичного инертного газа (или воздуха), измеряя давление в печи при закрытых продувочных свечах.

Перед пуском газа проверяют исправность средств контроля, автоматического регулирования и систем безопасности. Первоначально газопроводы и печь продувают (до вытеснения воздуха) и заполняют нейтральным продувочным газом, не образующим с воздухом гремучих смесей, а затем уже подают взрывоопасный газ.

 Заполнение мазутопроводов и включение форсунок производится по следующей схеме.  Вначале подают пар в попутную обогревающую паровую линию, в паровую рубашку фильтра для очистки от мазута. Паровые краны открывают постепенно во избежание повреждения паропроводов Открывают и краны у конденсатоотводчиков в тупиках паровых линий. Затем пропаривают и прогревают систему мазутопроводов от входной задвижки до участка , где в первую очередь будут включаться форсунки, выпуская через них пар в печь. Пропарку ведут до тех пор, пока мазутный коллектор перед форсунками не станет горячим на ощупь.  Затем заполняют мазутом пропаренный и прогретый участок мазутопровода с мазутоподогревателем. В коллектор перед форсунками мазут пускают через фильтр, минуя участок с регулирующей аппаратурой (регулятор давления, датчик расходомера, регулирующий кран). Подают пар в мазутоподогреватель, открывая сначала входной паровой кран, а затем выходной у конденсатоотводчика, следя за температурой мазута во избежание его перегрева в подогревателе. Тупиковые мазутопроводы заполняют мазутом в день включения форсунок

Температуру мазута перед форсунками поддерживают в зависимости от марки мазута (характеризующей его вязкость): для марок “80” и “100” 90-100°С; для марок “40” и “60” 75-85°С; для марок “10” и “20” 50-70°С.

Давление мазута перед входной задвижкой составляет обычно 500-600 кн/м2 (5-6 кГ/см2).

Перед включением форсунок в работу осмотром проверяют, нет ли утечек мазута и распылителя, и устраняют их при обнаружении. В случае остывания коллектора застывшую часть мазута выпускают через штуцер в тупиковом участке мазутопровода. Непосредственно перед зажиганием мазута открывают рабочие и смотровые окна печи и приступают к включению одной из форсунок. Не прекращая горения дров или газа, подаваемого из временных горелок, подносят к тоннелю форсунки заж-женый факел на длинном пруте, включают понемногу подачу распылителя и, постепенно открывая запорный клапан перед форсункой, подают в нее мазут. Убедившись в его воспламенении, регулируют вручную поступление в форсунку мазута, распылителя и в последнюю очередь вторичного воздуха для горения. При плохом распылении или недостаточном подогреве мазут разбрызгивается крупным каплями, коптящими при сжигании. В случае перегрева мазут пенится и поступает в форсунку толчками с перебоями, что приводит к затуханию факела. Может происходить также закоксовывание мазутного отверстия. Чрезмерная подача распылителя вызывает перебои в подаче мазута. Большое содержание влаги в мазуте, особенно при слоистом неравномерном распределении ее в мазуте, приводит к затуханию факела. При недостаточном поступлении воздуха для горения пламя становится коптящим. Неправильная сборка форсунки может вызвать перебои в ее работе, искривление факела. Работа на загрязненном мазуте может привести к засорению мазутного сопла. При резких колебаниях давления мазут поступает в форсунку с перебоями.

К включению следующей форсунки приступают только после того, как при работе на первой будет достигнуто устойчивое горение, факел будет нормальным, ярко очерченным, без копоти. Вначале включают минимальное число форсунок, достаточное для равномерного (симметричного) разогрева кладки.

После зажигания топлива рабочие и смотровые окна закрывают, оставляя открытыми только те отверстия, через которые наблюдают за работой форсунок.

Участки с регуляторами давления мазута, датчикам его расхода и регулировочными клапанами вводят в действие после того, как будет достигнута устойчивая работа включенных форсунок и температура кладки в районе установки форсунок достигнет 800—900°С, так как при этом обеспечивается надежное воспламенение мазута.

7.  СУШКА И РАЗОГРЕВ ПЕЧИ

К сушке печи приступают после выполнения всех подготовительных работ при условии создания устойчивой тяги, обеспечивающей удаление продуктов сгорания из печи через дымовую трубу или дымососы.

Проверяют, подготавливают к работе и опробуют стационарные контрольно-измерительные приборы, регуляторы, схемы дистанционного управления и сигнализации.      

          В дополнение к стационарной аппаратуре устанавливают временные контрольно-измерительные приборы,  необходимые для проведения сушки и разогрева печи.

 При большом числе дополнительных термопар предусматривают установку резервного многоточечного регистрирующего потенциометра, который используют в дальнейшем для целей наладки и исследования печей. Рабочий конец временной термопары устанавливают так, чтобы он выступал внутрь печи не менее чем на 100 мм от кладки.

В низкотемпературных печах, оборудованных камерами сжигания,  временные термопары на период сушки и разогрева устанавливают в камерах сжигания.

В тех случаях, когда для кладки печи применяют материалы, отличающиеся малой термостойкостью (корундовые блоки), в такую кладку также следует устанавливать временные термопары, так как их скорость разогрева и охлаждения  должна быть регламентирована.

Керамические рекуператоры, дымоходы и борова печей сушат обычно одновременно с печью отходящими продуктами сгорания по режимам, соответствующим режимам сушки и разогрева рабочего пространства печи.

Для контроля за температурным режимом сушки и разогрева рекуператора на дымовой стороне непосредственно перед или за ним устанавливают временную термопару.

В случае выполнения боровов из жаростойкого бетона, сушку и разогрев ведут по специальному режиму. Для контроля за его соблюдением предусматривают установку временных термопар в начале и в конце борова по ходу продуктов сгорания, а также перед входом в дымовую трубу. В указанных местах  устанавливают по две термопары, одну в нижней, другую в верхней части боковой стены борова, прикрепляя рабочие концы термопар к поверхности бетона.

Температуру в дымовой трубе контролируют с помощью временной термопары, рабочий конец которой помещают на расстоянии не менее 3 и не более 5 м от уровня ввода продуктов сгорания и на 300 - 400 мм от поверхности кладки трубы. Если у трубы имеются два или более вводов, то термопары помещают над каждым из них.

Кроме измерений температуры контролируют давление (разрежение) в рабочем пространстве до и после рекуператоров, пользуясь стационарной аппаратурой (или  переносными тяго-мерами).

 Дымовую трубу сушат с помощью костра или временной горелки по режимам, назначаемым в зависимости от ее размеров, конструкции и периода кладки (зимний, летний).  Независимо от проведенной ранее сушки трубы для создания устойчивой тяги обычно за сутки до начала сушки печи в непосредственной близости от трубы через лаз в борова разводят костер или зажигают временную газовую горелку, установленную у основания трубы.

Большинство современных печей, оборудованных мощными горелками и форсунками, сушат, пользуясь временными диффузионными горелками  в качестве топлива используют кок-совый или природный газ. При отсутствии газа высокой теплоты сгорания для сушки применяют дрова.

В виде исключения при отсутствии газа высокой теплоты сгорания  для сушки пользуются смешанным низкокалорийным газом. Непременным условием при такой сушке является обес- печение постоянной теплоты сгорания и стабильного давления смешанного газа.

Печи с горелками небольших размеров или с нагревателями (радиантными трубами, электронагревателями) сушат и разогревают, используя основные источники тепла.

Продолжительность сушки и разогрева печей после строительства устанавливают в зависимости от общего объема и толщины кладки, вида огнеупорных материалов, времени года строительства, сложности конструкции и других факторов.

 Нагревательные и термические печи небольших размеров сушат и разогревают, принимая следующие скорости разогрева: при объеме кладки до 20 м3 со средней скоростью в 50 град/ч; свыше 20 до 50 м3 35 град/ч; свыше 50 до 100 м3 25 град/ч. Крупные печи, такие как многозонные методические с керамическими рекуператорами, кольцевые, протяжные башенные, рекуперативные нагревательные колодцы и т. п., сушат и разогревают после  строительства со средней скоростью от 5 до 10 град/ч. А после холодных капитальных ремонтов с полной заменой кладки сушат и разогревают обычно со скоростью 15-25 град/ч.

В методических печах с монолитным подом, выложенным из литого корунда, сушку корундовых блоков до температуры 150-200°С осуществляют со скоростью 10 град/ч с последующей восьмичасовой выдержкой. Дальнейший подъем температуры или охлаждение осуществляют как при первичном разогреве, так и в процессе эксплуатации с таким расчетом, чтобы температура в блоках из корунда изменялась не быстрее чем 30— 40 град/ч.

Сушку и первый разогрев печей и боровов из жаростойкого бетона ведут особенно осторожно по специальному режиму и начинают после того, как бетон достигнет проектной прочности, но не ранее, чем через 3 суток для бетонов на глиноземистом, периклазовом цементах и на жидком стекле и 7 суток для бетонов на портланд-, шлакопортланд- и высокоглиноземистом цементах

При сушке и разогреве печей, выложенных из штучных огнеупоров, после включения временной горелки или розжига костра в рабочем пространстве печи или в камерах сжигания температура, судя по показаниям термопары, рабочий конец которой выдвигают из кладки внутрь печи примерно на 100 мм, очень быстро достигает 100—200°С. При этой температуре следует делать выдержку, продолжительностью 10-15 часов. В ходе сушки и разогрева контролируют направление движения продуктов сгорания, удаляемых из печи. Это связано с тем, что иногда в начальный период сушки и разогрева, особенно в печах с керамическими рекуператорами, продукты сгорания, когда их много, уходят в различные неплотности и отверстия рабочего пространства и происходит опрокидывание тяги.  О направлении движения продуктов сгорания судят по поведению зажженного факела, вводимого в отводящие дымоходы или через гляделку перед рекуператором. Если языки пламени направляются в сторону дымоходов или рекуператора, то тягу следует считать нормальной; если же языки пламени направляются снизу вверх в сторону печи, то это свидетельствует о том, что происходит опрокидывание тяги. О ненормальной тяге свидетельствует прекращение или замедление роста температуры перед рекуператором при нормальном росте температур в печи. Для того чтобы обеспечить нормальную тягу, вновь разводят костер перед дымовой трубой или включают в работу расположенную в ней временную горелку. Обычно эту горелку в трубе выключают после прогрева рекуператора и боровов, убедившись в устойчивости тяги, обеспечивающей отсасывание продуктов сгорания из печи к трубе.

Сушку и  разогрев печи с помощью временных горелок или костров ведут до температуры 600-700°С, после чего включают часть основных горелок или форсунок, достаточных для симметричного разогрева кладки.

Временные горелки удаляют или прекращают сжигание в печи дров обычно по достижении температуры 700-800°С и после того, как убеждаются в нормальной устойчивой работе включенных в действие основных редок.

Первое время после включения основных горелок (форсунок) регулирование их работы осуществляется вручную  Давление в рабочем пространстве печи постепенно увеличивают, приближая его к рабочему. После разогрева горелочных тоннелей при температуре в печи (камерах сжигания) 800-900°С переходят на дистанционное управление работой горелок (форсунок). Системы  автоматического регулирования включают и настраивают обычно после окончательного разогрева печи.

В ходе сушки и разогрева ведут постоянное наблюдение за работой горелок (форсунок) и за состоянием кладки.

При разогреве нагревательных колодцев регулярно (раз в сутки) открывают их крышку и осматриваю кладку, контролируют зазор между верхним торцом стен и футеровкой крышки. О величине зазора судят по толщине смятых при накрывании крышки влажных комков глины, которые периодически укладывают на торцы всех стен. Песочные затворы крышки колодца заполняют обычно при температуре 700-800°С. Заправку пода колодца коксовой мелочью и последующую загрузку металлом осуществляют после разогрева колодца; предварительно очищают шлаковые летки от спекшейся в них коксовой мелочи (ее засыпают в летки до начала сушки колодца для их предохранения от разгара).

Кладку методических и кольцевых печей осматривают регулярно через рабочие и смотровые окна. В методических печах с нижним обогревом по достижении температуры в томильной зоне порядка 1200-1250°С монолитную часть пода засыпают порошком (магнезитовым, магнезито-хромитовым, хромистой рудой и т. п.) и после небольшой выдержки проталкивают металл на под томильной зоны. Если под выложен из литых корундовых блоков, тонкий слой (10-15 мм) засыпают до начала сушки и разогрева. Металл на такой под задвигают после окончания сушки при температуре порядка 300-400°С в томильной зоне с тем, чтобы дальнейший прогрев корундовых блоков происходил через металл.

В печах с механизированным подом в ходе разогрева периодически приводят в движение механизмы перемещения металла по печи, ролики печей с роликовым подом непрерывно вращают (или покачивают).

Постоянно следят за нормальным поступлением воды к охлаждаемым элементам и регулируют ее подачу по температуре воды в сливных трубах.

В печах с подвижным каркасом у кладки периодически проверяют и регулируют натяжение стяжных болтов; натяжение болтов крышек нагревательных колодцев регулируют с таким расчетом, чтобы стяжной болт при нажатии на него в его середине слегка прогибался.

В случае обнаружения ненормальностей в ходе разогрева выявившийся дефект устраняют по возможности на ходу, делая выдержку при температуре, при которой был обнаружен дефект.

К концу разогрева выходят на режим, близкий к нормальному по температурам и давлениям в рабочем пространстве.

График разогрева печей до рабочей температуры устанавливают опытным путем в зависимости от вида ремонта и используемых огнеупоров. Подъем температуры кладки в интервале 100-200 оС ограничивают, чтобы удалить из кладки гигроскопическую влагу.

График разогрева футеровки из различных огнеупоров представляет собой вогнутую кривую изменения температуры. Следует уяснить, что при разогреве футеровки нельзя допускать скачкообразного подъема и особенно снижения температуры, неравномерного нагрева огнеупоров. в процессе разогрева необходимо предусмотреть в начале медленный, а со временем ускоряющейся и равномерный рост температур.

Список используемой литературы.

  1.  В.А.Кривандин, А.В.Егоров. Тепловая работа и конструкции печей черной металлургии. – М: Металлургия, 1989.
  2.  Металлургическая теплотехника под ред. В.А.Кривандина. – М: Металлургия, 1986.
  3.  Материалы и элементы металлургических печей под редакцией В.Г.Лисиенко. – Свердловск. Издательство Уральского университета, 1989.
  4.  В.П.Бельский, А.В.Чернов. Строительствопромышленных печей. – М: Госиздательство литературы по строительству и архитектуре, 1953.
  5.  Ю.В.Троянкин. Проектирование и эксплуатация огнетехнических установок. – М: Энергоиздат, 1988.
  6.  В.Г.Каплан, Э.П.Спивак. Методика испытания нагревательных печей.- М: Металлургия, 1970.
  7.  А.А.Вагин, В.А.Кривандин и др. Топливо, огнеупоры и метллургические печи. – М: Металлургия, 1978.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

7147. Понятие первобытной культуры. Культура Средневековья и Возрождения 115.5 KB
  Лекция 3. Мировая культура. Часть 1 Шаяхметова А.М., Коровина С.В. А. Понятие первобытной культуры. Б. Культура Древних цивилизаций. В. Античная культура. Г. Культура Средневековья и Возрождения. Понятие первобытной культуры Первобытность - эт...
7148. Основное уравнение передачи по световоду 81 KB
  Основное уравнение передачи по световоду. Рассмотрим волоконный световод без потерь двухслойной конструкции, приведенный на рис...
7149. Построение принципиальной схемы 147 KB
  Построение принципиальной схемы Принципиальная схема строится с учетом помех, фильтров, по входу/выходу, с учётом нагрузок способности, для чего ставятся различные фильтры низких или высоких частот. В результате принципиальные схемы реализуют те же ...
7150. Особенности и периодизация культуры Нового времени. Личность и культура 70 KB
  А. Особенности и периодизация культуры Нового времени. Б. Культура ХХ века. В. Личность и культура. Роль интеллигенции в обеспечении духовного развития общества. Особенности и периодизация культуры Нового времени Специфические особенности рассматрив...
7151. Типы волн в световодах. Критические длины и частоты 76 KB
  Типы волн в световодах. Критические длины и частоты. В сетоводах могут существовать два типа волн: симметричные E0m , H0m несимметричные дипольные EHnm, HEnm. В индексе n - число изменений поля по диаметру m - число изменений поля по периметру. Сим...
7152. Прямоугольные и пирамидальные дешифраторы 959.5 KB
  Прямоугольные и пирамидальные дешифраторы Пирамидальные дешифраторы строятся обычных на двухходовых элементах, где число входных переменных больше двух. Дешифратор наращивается каскадно, путем добавления в дешифратор дополнительных каскадов. Пирамид...
7153. Древнейшие культуры на территории России. Культура Киевской Руси. Культура России нового времени 141.5 KB
  Древнейшие культуры на территории России. Культура Киевской Руси. Русская культура XIII–XVII вв. Культура России нового времени: а) реформы I четверти ХVIII в. и культура б) основные достижения культуры России в ХIХ в. ...
7154. Синхронизированный RS-триггер 662 KB
  Синхронизированный RS-триггер Синхронизированные RS-триггеры могут строится на элементах Особенностью этих триггеров является, то что они имеют дополнительный вход управлений который называется - синхронизированный в отсутствии сигнала....
7155. Серебряный век русской культуры (кон. ХIХ в.-нач. ХХ в.). 3. Тенденции развития современной социокультурной ситуации в России 378 KB
  Серебряный век русской культуры (кон. ХIХ в.-нач. ХХ в.). Культура советского периода: достижения и проблемы (1917–середина 1980-х гг.). Тенденции развития современной социокультурной ситуации в России (1980-е  гг.-н...