научная статья по теме МЕТОДЫ ПРОДЛЕНИЯ КАМПАНИИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ Металлургия

Текст научной статьи на тему «МЕТОДЫ ПРОДЛЕНИЯ КАМПАНИИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ»

УДК 669.162.212.2'4'9

МЕТОДЫ ПРОДЛЕНИЯ КАМПАНИИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ*

© И.Ф. Курунов, В.Н. Логинов, Д.Н. Тихонов

ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат», ОАО «Северсталь»

Тенденции развития мирового доменного производства в XXI в. нацелены, как и раньше, на сокращение расхода кокса, увеличение единичной и удельной производительности ДП и длительности их кампании [1-3]. В последние десятилетия все большее внимание уделяют продлению кампании ДП за счет применения различных технических, организационных и технологических мероприятий.

В статье обобщен опыт и дан анализ исследований, проведенных крупными фирмами-производителями доменного чугуна.

Данные многолетней статистики причин остановок ДП Японии [1] на капитальные ремонты приведены ниже:

1975- 1986- 2001-Износфутеровки 1985г, 2000гг. 2005гг.

Колошник, шахта, заплечики,

43 22

распар

Лещадь 11 3 -

Стенки горна 29 47 4

Другие причины 0 6-

В период 1975-1985 гг. печи останавливались в основном из-за износа футеровки колошника, шахты, заплечиков и распара.

В 1980-х годах футеровку заплечиков, распара и шахты начинают выполнять тонкостенной с применением эффективных вертикальных плитовых холодильников и специальных огнеупоров БК1, БКЗ-С (устойчивых к истиранию и проникновению жидких продуктов плавки). Используются также горизонтальные плитовые холодильники в сочетании с графитовыми блоками и карбидокремниевым кирпичом, располагаемыми чередующимися слоями (структура «сэндвич»). За счет интенсивного отвода тепла через графитовые блоки 51С-огнеупоры поддерживаются в равномерно нагретом по всей толщине состоянии [4]. Проектный профиль печи создают слоем огнеупорного бетона, наносимого торкретированием и периодически восстанавливаемым во время плановых кратковременных (48-72 ч) остановок печи. В результате использования в шахте, распаре и заплечиках новых огнеупорных материалов и новой технологии создания футеровки в сочетании с эффективной системой охлаждения стойкость этих зон печи не лимитирует длительность ее кампании, которая увеличилась до 15-20 лет, а на отдельных печах и более [5]. Примером такого подхода является ДП-2 объемом 1543 м3 в ''ЛПлауИа (Австралия) фирмы ОпеБ1ее1, длительность

кампании которой составила 23,4 года, а выплавка чугуна 16 961 т/м3 объема печи при средней удельной производительности 1,983 т/(м3-сут). Начиная с 1986 г., печь периодически останавливали на 48-72 ч для торкретирования шахты. В течение кампании торкретирование было проведено 43 раза [6].

В период 1986-2005 гг. (см. выше) износ футеровки ДП происходил преимущественно в области стенок горна и лещади, что неоднократно подтверждается данными из Европы и Северной Америки [7-9]. Проблема повышения стойкости этих элементов футеровки ДП пока еще полностью не решена, и в настоящее время именно стойкость футеровки горна и лещади определяет длительность кампании ДП с современными футеровкой и системами охлаждения.

Наряду с использованием высококачественных огнеупорных материалов и совершенствования конструкции горна, увеличения срока службы футеровки горна и лещади достигают, применяя организационные и технологические мероприятия, к числу которых относится, в частности, применение гарнисажеобразующих материалов, загружаемых в печь или вдуваемых в воздушные фурмы с помощью специальных установок.

Технологические мероприятия по продлению срока службы футеровки горна и лещади. С момента задувки до окончания кампании ДП в работе горна можно выделить две стадии. На первой стадии (5-10 лет после пуска печи при использовании стандартных углеродистых блоков [8]) состояние футеровки горна при любых уровнях удельной производительности печи не требует принятия специальных мер по ее защите. В течение этого периода происходит небольшой износ футеровки печи за счет ее окисления и эрозии, а также за счет отложения щелочей и сажистого углерода. Толщина футеровки стен горна в первом периоде не выходит за пределы ее минимально допустимой безопасной величины (500 мм). Однако обязательным важнейшим мероприятием в этот и, тем более, в последующий период работы горна является постоянный мониторинг температуры его футеровки, необходимый для выявления температурных пиков, свидетельствующих об утолщении или, наоборот, об уменьшении толщины гарнисажа и повышенных температурных и агрессивных нагрузках на стены, вызывающих их износ.

Переход ко второй стадии эксплуатации горна происходит по мере выявления неблагоприятных зон футеровки. К ним относятся, в первую очередь, зоны чугунных леток. При их выявлении проводятся мероприятия для восстановления футеровки или наращи-

Продолжение статьи в следующем номере.

вания гарнисажа (закрытие воздушных фурм, замена сгоревших холодильников). В критических ситуациях иногда производятся ремонты боковых стен горна на остановках печи без выпуска козлового чугуна [9]. Однако для продления срока службы футеровки горна в этот период основными являются технологические и организационные мероприятия:

- соблюдение графиков выпусков и равномерная выдача продуктов плавки по леткам;

- снижение интенсивности плавки;

- минимизация числа и длительности остановок печи;

- повышение эффективности охлаждения горна и лещади;

- загрузка или вдувание материалов, содержащих элементы, которые в доменной печи образуют тугоплавкие карбиды, осаждающиеся на стенках горна и наращивающие гарнисаж.

График выпусков продуктов плавки влияет на интенсивность потоков чугуна в горне. Снижению интенсивности потоков продуктов плавки и лучшему дренажу горна способствует уменьшение интервалов между выпусками на печах с одной леткой или строгое чередование выпусков (по кругу) на печах с несколькими летками. Для уменьшения до минимума скорости потоков продуктов плавки в горне применяют непрерывный выпуск и увеличенную длину чугунных леток [10, 11].

Технологические меры по снижению интенсивности доменной плавки можно разделить на локальное и полное снижение интенсивности плавки, которые приводят к уменьшению количества и скорости потоков жидких продуктов плавки в горне.

Локальное снижение интенсивности плавки обеспечивается технологическими мерами, такими как закрытие фурм в секторах с повышенной температурой футеровки горна или установка фурм с меньшим диаметром, а также регулирование расхода вдуваемых топлив по фурмам. Все эти меры приводят к уменьшению температуры кладки горна и к наращиванию гарнисажа в отдельных его зонах [6, 7].

Полное снижение интенсивности доменной плавки означает снижение производительности ДП в целом. Как известно, высокая производительность печи часто обеспечивается обогащением дутья кислородом, что повышает температуру в горне и, в результате, снижает срок службы футеровки горна. Длительность кампаний печи при этом сильно зависит от конструктивных особенностей печи и технологии ведения процесса. По мнению западноевропейских доменщиков [9], критическая, с этой точки зрения, удельная производительность печи составляет около 2,6 т/(м3-сут).

Одним из характерных примеров влияния интенсивности плавки на состояние футеровки горна и лещади являются результаты работы ДП-1 и ДП-2 фирмы Каи1агиик1а (Финляндия) в периоды с высокой производительностью (около 3,72 т/(м3-сут), после которых проводились ремонты горна. Причиной остановки ДП-1 в 2002 г. являлась высокая температура кладки в районе чугунных леток. Из-за плохого состо-

яния горновых холодильников и износа футеровки на стыке горна и лещади в 2004 г. была остановлена ДП-2. По этим же причинам в 2000 г. останавливались на ремонт ДП В фирмы СосгеуШ БатЬге в О^гее (Бельгия) [7]. Такие примеры далеко не единичны [9, 12].

Однако некоторые статистические данные по удельной производительности и удельной выплавке чугуна за кампанию (т/м3) ДП Европы, Японии и Южной Кореи не свидетельствуют о явном отрицательном влиянии высокой интенсивности доменной плавки на длительность кампаний печей [13, 14]. Кроме того, высказывается мнение, что повышенная производительность печи, даже при ее отрицательном влиянии на продолжительность кампании печи, может экономически компенсировать это влияние за счет сокращения эксплуатационных расходов [10].

Минимизация числа и длительности остановок доменной печи снижает износ футеровки от термомеханических напряжений. Колебания температуры футеровки, вызываемые остановками печи, вызывают дополнительные напряжения в кладке, образование трещин или даже разрушение футеровки. Количество простоев и непостоянство режима работы приводит, с одной стороны, к сжатию кирпичной кладки (и раскрытию ранее образовавшихся трещин), а с другой (при повторной задувке) - к расширению затвердевшего печного козла в мертвой зоне (зумпфе) и к последующему разрушению рядов кладки, близких к лещади, вплоть до кожуха печи. Максимальная длительность кампаний ДП достигается при минимальном времени их простоев [9].

Повышение эффективности охлаждения горна и лещади достигается промывками существующей системы охлаждения, а также организацией дополнительного охлаждения в местах повышения температуры в виде наружного полива или создания водяной рубашки.

Охлаждение стенки горна в целом зависит от теп-лопереноса через всю толщину стенки горна к холодильнику или холодному кожуху печи. При этом очень важно поддерживать постоянный плотный контакт между футеровкой горна и элементами системы охлаждения. Наличие между футеровкой и холодильником или, при наружном охлаждении, между футеровкой и кожухом воздушного зазора даже 0,5 мм способствует продвижению изотермы 1150 °С в кладке к охлаждающей поверхности на 390 мм [15]. Для восстановления контакта между элементами системы охлаждения и кладкой применяют закачку специальных масс с повышенной теплопроводностью [16].

Таким образом, существует достаточное количество общепризнанных технологических приемов, способствующих продлению срока службы футеровки ДП, обеспечивающие как общее, так и локальное наращивание защитного слоя гарнисажа на футеровке горна и лещади. В качестве еще одной эффективной меры применяется загрузка через колошник или вдувание в фурмы гарнисажеобразующих материалов, к к

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком