Шахта и распар доменной печи - их футеровка

Шахта доменной печи при современной интенсивности плавки является наименее стойкой частью строения печи. Их состояние нередко обусловливает продолжительность кампании и служит причиной частых капитальных ремонтов II разряда. В связи с этим создание надежной конструкции шахты - одна из важнейших проблем проектирования, строительства и эксплуатации мощных доменных агрегатов, работа которых протекает в условиях, способствующих быстрому износу футеровки. В зависимости от толщины футеровки шахты разделяют на три типа: толстостенные, средне- и тонкостенные. 1. Толстостенные шахты (см. рис. 1) имеют кладку толщиной 805—920 и 1265 мм в области распара. В практике отечественных заводов этот тип шахты был единственным. Система охлаждения была горизонтальной со сменяемыми и несменяемыми холодильниками. 2. Среднестенная шахта имеет кладку толщиной 575 мм в охлаждаемой части (1050—1035 мм в области маратора) и 690—705 мм в неохлаж-даемой части; система охлаждения вертикальная или комбинированная. 3. Тонкостенную шахту (см. рис. 1) выполняют в двух вариантах: толщина кладки 230-345 мм с охлаждением по всей высоте шахты; толщина кладки 230—345 мм в охлаждаемой и 575—690 мм в неохлаж-даемой частях; система охлаждения вертикальная. Определение рационального типа шахты связано с разными представлениями о средствах, обеспечивающих строительную прочность конструкции и оптимальное очертание рабочего профиля печи. Первое решение этой задачи — толсто- и среднестенная кладка, усиленная металлическим кожухом, и второе — металлический кожух, плитовые холодильники и гарнисаж при тонкостенной кладке, имеющей второстепенное значение. Оптимальность профиля достигается в первом случае путем разгара футеровки, во втором — заданными соотношениями и размерами при строительстве печи, рассчитанными на «жесткий» профиль. Разгар кладки охлаждаемой зоны полностью компенсируется при этом образующимся гарнисажем. Тонкостенная шахта особенно рациональна при работе печей на цинксодержащих рудах, так как незначительная толщина огнеупорной кладки (230- 345 мм) уменьшает ее рост вследствие резкого снижения отложений в швах и порах кирпича цинкита и сажистого углерода. Поэтому толщину футеровки следует принимать равной указанной величине или несколько ее превосходящей, что способствует общей термической подготовке всей конструкции шахты, лучшему образованию гарнисажа и сохранению проектного «жесткого» профиля печи в течение всей кампании. Ее преимущество состоит в простоте контроля за системой охлаждения и ходом доменной печи. Кроме того, при этом снижаются расходы на ремонт и эксплуатацию. Затраты на сооружение тонкостенной шахты приблизительно на 50% ниже, чем на толстостенную при фактически одинаковой стойкости. При переходе на тонкостенную шахту полезный объем доменной печи увеличивается без вложения дополнительных средств. Возможности увеличения его связаны с улучшением качества огнеупоров, в частности использования карбидкремниевых изделий. Тенденция к снижению толщины футеровки шахты до 575 мм в охлаждаемой зоне и до 806 мм в неохлаждаемой, т. е. к так называемой сре-днестенной, является замедленным переходом к тонкостенной, поскольку дополнительная толщина кладки (230 мм) теряется уже в течение первого года работы печи, выходя за пределы охлаждающей способности вертикальных холодильников. Динамика разгара, по имеющимся наблюдениям, составляет при толстостенной кладке в первый год 400 мм. В последующий год разгар увеличивается примерно на 65 мм, а затем по 15 мм ежегодно. Различный способ кладки шахты непосредственно отражается на конструкции распара доменной печи. Тонкостенный распар располагается ниже опорного основного кольца и имеет кладку, одинаковую по толщине и исполнению с заплечиками. Толстостенный распар основывается на тщательно выровненной и уплотненной поверхности мараторного кольца. Его кладку выполняют горизонтально уложенными концентрическими кольцами, не перевязанными между собой. Непременным условием для надежной работы мараторного узла является отдаление зоны высоких температур от холодильников низа шахты, что обусловливает лучшее образование и стойкость гарнисажа. При отсутствии маратора кладка нижней части шахты имеет более плавное очертание, термические напряжения в ней снижаются. Однако при этом ухудшаются условия для опоры кладки шахты и становится невозможным возведение футеровки в двух горизонтах одновременно. В настоящее время признано необходимым сооружение (для опоры кладки) суженного маратора шириной 400 мм, что осуществлено на доменной печи 5580 м3. Между кладкой и кожухом при горизонтальной системе охлаждения и между кладкой и холодильниками при вертикальной оставляется компенсационный зазор. Кладка производится из шамотного кирпича марок Д-1-2 (класс А, 1-й сорт); для связки употребляют шамотные мертели (обычные и воздушно-твердеющие), шамотно-глинисто-цементные, шамотно-асбестовые или шлакоасбестовые смеси. Радиальные, вертикальные и кольцевые швы в смежных рядах выполняют вразбежку. Внутреннюю поверхность кладки центрируют по оси печи (допускается отклонение от центра не более 50 мм). Отклонение поверхности кладки от горизонтали в радиальном направлении в сторону центра печи должно быть не более 15 мм и по кольцу не более ±10 мм на протяжении 2,0 м. Толщина радиальных швов 1,0 мм, кольцевых не более 1,5 мм в зоне холодильников и 2,0 мм в неохлаждаемой части кладки. Эти требования связаны с необходимостью обеспечения точности в сооружении кладки шахты. Кладку выполняют из тех же материалов, что и распар доменной печи, тоже горизонтальными концентрическими рядами без перевязки горизонтальных швов и с оставлением зазора между холодильниками и кладкой. Зазор в области распара и шахты заполняют по ходу кладки изоляционным материалом хорошей теплопроводности (например, углеродистой набойкой). Ширина зазора составляет от 240—250 до 100—120 мм с постепенным сужением к верху шахты. Кладку делают из шамотного кирпича марок Д-1—2 (класс Б, 1-й сорт) до уровня, отстоящего от низа колошниковой защиты на 100-150 мм при подвесной конструкции защиты колошника и 200—300 мм при жестком его креплении к кожуху. Остающийся зазор плотно утрамбовывают шамотно-глинистой массой с добавлением асбеста.