Опыт применения корундовой массы для футеровки индукционных канальных печей выдержки чугуна

 

Ежемесячный научно-технический и производственный журнал "Новые огнеупоры". 2003. № 8. с. 10-12.

В. П. Ененко, канд. техн. наук И. А. Чернов, канд. техн. наук В. И. Сизов, В. Н. Тонков, ОАО "Завод им. И. А. Лихачева", ООО "РЕИН".

В футеровке индукционного канального миксера LFR 30/CSH ОАО "Завод им. И. А. Лихачева" проведены промышленные испытания корундовой массы КСВХ-1, разработанной и поставляемой ООО "РЕИН". Испытания показали, что масса КСВХ-1, применявшаяся для изготовления футеровки ванны и мундштуков в наливном (бетонном) варианте, обладает высокой износоустойчивостью и позволяет вести нормальную эксплуатацию агрегата не менее 1 года.

В статье {1} упоминалось о том, что корундовая масса КСВХ-1 была использована для изготовления футеровки ванны индукционного канального миксера LFR 30/CSH в литейном цехе ковкого чугуна ОАО "Завод им. И. А. Лихачева". В настоящее время получены результаты испытаний.

Поскольку массы КСВХ-1, КСВШ-1 и другие (по ТУ 1523-007-99187085-2001) разрабатывались для сухой для сухой набивки футеровок, предполагалось, что и на ОАО "Завод им. И. А. Лихачева" масса КВСХ-1 будет применена именно таким способом. Для сухого виброуплотнения был сконструирован 4-лопастной вибратор, с помощью которого и предполагалось набивать футеровку ванны печи. Однако к моменту выполнения футеровки виброустановка не была изготовлена, и пришлось изменить планы.

При добавлении 5-6 % воды масса приобретает тиксотропные свойства {2}, что позволяет выполнять футеровку с достаточно низкой влажностью при помощи глубинных вибраторов. Немаловажным для выбора бетонного варианта стал также фактор термостойкости. Как уже указывалось {3}, при исследовании термостойкости одной из масс серии, к которой относится и масса КСВХ-1, было обнаружено, что в бетонном варианте термостойкость образцов значительно выше, чем у таких же образцов, изготовленных по технологии сухой набивки. В частности, для массы КСВШ-1 число теплосмен 800ºC - вода до появления трещин в бетонном и набивном вариантах различаются более чем в 6 раз (47 и 7 теплосмен). Учитывая, что масса КСВХ-1 применяется для футеровки чугуноплавильных печей, термостойкость определяли в режиме 1300ºC - вода. Результаты определений показали, что образцы, изготовленные по бетонному варианту (заливка и виброуплотнение при влажности 5 %) разрушались после 7-9 теплосмен, тогда как при сухом виброуплотнении (при влажности массы 0,5 %) - после 3-4 теплосмен. Тем самым подтвердилось, что при бетонном варианте термостойкость в 2-3 раза выше, чем при набивном. При полусухом способе изготовления (влажность 3,5 %) термостойкость образцов составила 6 теплосмен. Исходя из этого и было принято решение об использовании бетонного варианта, который предусмотрен рекомендациями технических условий на эту серию масс.

Проведенный на ОАО "Завод им. И. А. Лихачева" входной контроль массы показал, что ее физико-химический состав соответствует ТУ 1523-007-00187085-2001 и по содержанию оксидов, и по содержанию контролируемых фракций. Химический состав массы КСВХ-1*, мас. доля, %: Al2O3 90,9 (>90), Cr2O3 0,85 (0,8-1,0), SiO2 2,2 (<2,5), B2O3 0,74 (0,7-0,9), P2O5 0,67 (0,6-0,8), изм. массы при прк. 0,45 (<1,3), влага 0,3 (<или= 0,3).

* В скобках указан норматив по техническим условиям.

Анализом зернового состава (см. таблицу) установлено, что масса по содержанию указанных фракций соответствует кривой Рамлера. Дополнительно во ВНИПИИСТРОМсырье был проверен зерновой состав фракции < 0,063 мм, и получены следующие результаты:

Зернистость, мкм < 5 5-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-63
Массовая доля, % 10,72 24,87 15,84 12,0 7,92 7,8 20,85

Зерновой состав массы КСВХ-1.

Показатели Проход, % через сито с размерами ячейки, мм
5 2 0,5 0,25 0,063
Нормативы ТУ 95-98 65-70 44-48 30-35 15-21
Данные ОАО "Завод им. И. А. Лихачева" 96 68 46 30 20

Футеровку миксера LFR 30/CSH выполняли трехслойной:

теплоизоляционный слой толщиной 65 мм из легковесного корундового кирпича КЛ 1,3;

защитный слой толщиной 65 мм из шамотного кирпича ША;

рабочий слой толщиной 350 мм у подины и 250 мм по верху ванны из корундовой массы КСВХ-1.

На шаблон не наносили никакого антипригарного покрытия.

Подготовку массы к заливке осуществляли в вертикальном смесителе вместимостью 250 кг, который устанавливали на фланце печи. Поскольку масса поступала в мягких контейнерах (1 т), то загрузку смесителя производили с помощью мостового крана и вручную. В массу добавляли, как и было рекомендовано, 5,5-6 % воды. После смешения массу подавали в печь по желобу, оснащенному вибратором. Залитые слои уплотняли с помощью глубинных вибраторов. Высота (толщина) заливаемых и уплотняемых вибратором слоев составляла от 100 до 150 мм.

После установки шаблонов мундштучных отверстий подина была залита по высоте до верхнего уровня шаблонов (мундштуков). Далее в печь была опущена нижняя часть шаблона ванны и прикреплена болтами к шаблонам мундштуков. Затем были привернуты шаблоны каналов заливочного и сливного сифонов. После этого произведена заливка массы между стеной печи и залитой ранее подиной. Затем поставили шаблон, состоящий из 3 секций, и закончили выполнение футеровки печи.

После завершения футеровочных работ печь накрыли крышкой с установленной в ней горелкой.

Вначале залитую футеровку выдерживали в течении суток при температуре цеха, затем включили горелки и прогрели в течение 2 суток. При этом температура под крышкой достигала 300ºC, в нижней части (у мундштуков) - 200ºC.

По завершении этапа сушки и снятия крышки удалили шаблоны ванны и мундштучных отверстий. Удаление шаблонов прошло без затруднений, так как они при охлаждении отошли от футеровки, создав достаточный зазор. Осмотр футеровки показал, что она имела гладкую поверхность и достаточную прочность рабочего слоя. "Задиры" на ее поверхности имелись только в местах стыковки шаблонов из-за недостаточно соосного соединения секций.

Для последующей сушки и обжига футеровки ванны крышку посадили на фланец печи через слой пластичной глины (для снижения теплопотерь из рабочего пространства в процессе обжига).

Учитывая бетонный вариант изготовления и большой массив футеровки, температуру поднимали медленно, чтобы обеспечить равномерное (по мере прогрева) удаление влаги. скорость подъема температуры составила 5-6ºC/ч. После достижения 1250ºC  была сделана 120-ч выдержка при этой температуре. Затем к печи пристыковали индуктор и ванну стали наполнять расплавом чугуна. Во время наполнения произошел уход металла через индуктор, в связи с чем пуск печи в нормальную эксплуатацию задержался на 2 месяца. В течении этого времени в печи с помощью горелок поддерживали температуру 800-1000ºC. После проведения ремонтных работ печь запустили в эксплуатацию, которая продолжалась в течение 1 года.

Во время эксплуатации температура кожуха печи не превышала 200ºC, максимальная температура на днище между индукторами составляла 215ºC. Печь вывели из эксплуатации на холодный ремонт из-за прогара водоохлаждаемой рубашки индуктора и ухода металла под печь, что привело к повреждению опорно-наклонного механизма и не позволило заменить индуктор, как это было сделано в период пуска.

Осмотр футеровки ванны и крышки проводили после полного охлаждения миксера. Футеровка крышки была выполнена набивкой массы на основе алюмосиликатного заполнителя и электрокорунда с добавкой высокоглиноземистого цемента. Марка массы СМКН-85 по ТУ 14-94-95. Для увеличения прочности и стойкости в центре разместили центровой замковый усеченный конус из того же материала. Состояние крышки оказалось настолько удовлетворительным, что позволило без ремонта запустить ее в эксплуатацию на третью кампанию.

Верхняя часть ванны (600-700) мм имела гладкую неошлакованную поверхность. Ниже этого уровня футеровка была ошлакована, толщина слоя шлака составляла 5-1- мм. По всей высоте ванны не отмечено износа футеровки: разгара, эрозии, сколов и т.п. Подина и мундштучные отверстия также не имели следов износа. При выбивке футеровки обнаружили слабовыраженную металлизацию в районе мундштуков, однако это не создало дополнительных затруднений во время ломки с помощью пневмозубил. Кислородная резка при выламывании футеровки не требовалась.

Поскольку во время эксплуатации миксера футеровка из массы КСВХ-1 не вызывала нареканий, то, не дожидаясь окончания испытаний, в барабанной печи ASEA № 1 массой КСВХ-1 были футерованы мундштучные отверстия. На основании положительного результата испытаний разработано техническое решение о переводе этих печей на футеровку из массы КСВХ-1 в бетонном варианте. При этом отпадает необходимость использования фасонных корундовых блоков.

Анализ результатов испытаний на миксере ОАО "Завод им. И.А. Лихачева" подтверждает, что разработанная ООО "РЕИН" для сухой набивки способом виброуплотнения корундовая масса КСВХ-1 имеет технологически универсальный характер применения, она может использоваться также в полусухом (набивном) и бетонном (заливном) вариантах. Масса применима, как показывает опыт ОАО "АВТОВАЗ" и ОАО "Завод им. И.А. Лихачева", для футеровки стен, подины, мундштуков, заливочных и сливных сифонов индукционных канальных печей выдержки чугуна. По стойкости в эксплуатации масса КСВХ-1 превосходит аналогичные по классу отечественные и некоторые импортные массы.

Испытания также показали, что при соблюдении нормального режима эксплуатации печи, стойкость футеровки индукционного канального миксера типа LFR 30/CSH  может достигать 3 лет.

Подтвердилось мнение разработчиков массы и работников ОАО "Завод им. И.А. Лихачева", что благодаря высокой термостойкости футеровки, выполняемой заливным способом, появляется возможность остановок агрегата для проведения холодных ремонтов по ликвидации каких-либо неполадок в системах агрегата. При этом скорость охлаждения печи не регламентируется (необходимо лишь исключить заливку ее водой), а повторный запуск не вызывает затруднений. Для случаев образования трещин в массиве футеровки при охлаждении во время остановки на ремонт отработаны простые и надежные приемы и способы их "залечивания", что гарантирует нормальную последующую эксплуатацию футеровки.

Библиографический список

1. Огнеупоры для печей литейного производства / Е. Е. Гришенков, Л. Я. Копейкина, В. П. Ененко и др. // Новые огнеупоры. - 2002. - № 1. - С. 49-59.
2. Корундовые массы для футеровки печей чугуноплавильного производства / В. И. Сизов, В. Н. Тонков, Л. Я. Копейкина и др. // Огнеупоры и техническая керамика. - 2001. - № 9. - С. 51-53.
3. Массы для футеровки агрегатов производства и переработки алюминия и сплавов на его основе / В. И. Сизов, В. Н. Тонков, Л. А. Карпец, И. А. Пихутин // Новые огнеупоры. - 2002. - № 1. - С. 36-40.