Подина печи

Так же, как и при выборе футеровки бессемеровского или томасовского конвертера, выбор футеровки для подины мар­теновской печи определяется характеристикой шлаков. Если при плавке стали шлаки кислые, то подину нужно изготов­лять из кислых огнеупорных материалов, а если шлаки ос­новные, то из основных. В противном случае в результате энергичного взаимодействия шлака и материала подины по­следний ошлакуется, перейдет в шлак, и печь выйдет из строя. Процесс, при котором в шлаке преобладают кислотные окислы, называют кислым мартеновским процессом; соответ­ственно печь, подина которой изготовлена из кислых огне­упорных материалов, называют кислой мартеновской печью. Процесс, при котором в шлаке преобладают основные окислы, называют основным мартеновским процессом, а печь — основ­ной мартеновской печью.

Верхний (рабочий) слой кислой подины выполняют из кварцевого песка, который набивают или наваривают на заранее выложенные динасовые кирпичи.

Рис. 104. Устройство кислого и основного подов мартеновской печи: 1 — наварка (кварцевый песок); 2 — наварка (магнезитовый порошок или моло­тый обожженный доломит); 3 — магнезитовый кирпич; 4 — динасовый кирпич;!5 — стальной лист; 6 — тепловая изоляция (пористый шамот); 7 — шамотный кирпич

Верхний слой основной подины изготовляют обычно из магнезитового порошка (реже доломитового), который наби­вают или наваривают на служащий основанием магнезитовый кирпич (рис. 104).

Задняя и передняя стенки мартеновской печи работают (особенно в нижней части) почти в тех же условиях, что и подина, так как они также соприкасаются с жидким металлом и шлаком. Заднюю и переднюю стенки кислой мартеновской печи выкладывают из динасового кирпича, основной марте­новской печи — из магнезитового.

Несмотря на то что материал пода, а также задней и пе­редней стенок по своим химическим свойствам соответствует характеру шлака (основного или кислого), шлак взаимодей­ствует с огнеупорной футеровкой. Те места ванны, которые соприкасаются во время плавки со шлаком, оказываются пос­ле выпуска плавки несколько поврежденными (изъеденными шлаком). Если не принять специальных мер, то через нес­колько плавок степень износа может возрасти настолько, что печь будет в аварийном состоянии. Чтобы избежать это­го, после каждой плавки подину ремонтируют (заправка пе­чи): на изъеденные места кислой подины набрасывают песок, а основной подины - магнезитовый или доломитовый порошок. Заправке подвергают и торцовые части подины, прилегающие к головкам печи; их называют откосами. Заправку осущест­вляют с помощью специальных заправочных машин.

Свод печи

Свод мартеновской печи практически не соприкасается со шлаком, поэтому его можно изготовлять из кислых и основ­ных огнеупорных материалов независимо от типа процесса. Своды изготовляют из динасового или термостойкого магне-зитохромитового кирпича.

Динасовый кирпич при высоких температурах (до 1700 °С) сохраняет достаточную прочность и повышенное сопротивле­ние сжатию. Во время эксплуатации динасовые кирпичи свода свариваются в монолит, что имеет большое значение, так как если какой-либо кусок свода упадет, то остальная часть свода будет держаться. Однако при нагреве свыше 1700 °С динасовый кирпич быстро оплавляется; кроме того, он сильно разъедается плавильной пылью, состоящей из ок­сидов железа (образуются легкоплавкие силикаты железа).

Магнезитохромитовый кирпич характеризуется более высо­кой огнеупорностью (допустимая температура нагрева 1750 °С и даже 1800 °С), что способствует повышению производительности печи. Стойкость свода (число плавок от ремонта до ремонта) из магнезитохромитового кирпича в 2-3 раза выше, чем из динасового. Вместе с тем при ис­пользовании в качестве материала свода магнезитохромито­вого кирпича приходится учитывать ряд особенностей его эксплуатации: а) магнезитохромитовые кирпичи плохо свари­ваются и не образуют монолита; б) коэффициент расширения магнезитохромитового кирпича выше, чем динасового, в ре­зультате чего при разогреве арки свода наружные швы раск­рываются, а на внутренней стороне возникают высокие напряжения сжатия, что приводит к сколу внутренней части свода; в) повышенная теплопроводность и большие неплот­ности кладки (раскрытые швы) обусловливают более высокие (почти в два раза) потери тепла с 1м² площади свода; г) объемная масса магнезитохромитового кирпича в 1,5 раза больше, чем динасового.

Все это исключает возможность применения обычного арочного свода. Свод приходится выполнять распорно-подвесным с креплением и прокладками между кирпичами, а это усложняет и удорожает конструкцию.

Однако возможность повысить температуру в печи при использовании магнезитохромитового свода, а также увели­чить срок службы свода делает устройство сложной системы подвесок рентабельным, поэтому своды такого типа нашли широкое применение. Почти все своды мартеновских печей в настоящее время делают из основных магнезитохромитовых кирпичей.

Стойкость магнезитохромитового свода составляет 300—1000 плавок (динасового 200—350 плавок). В тех слу­чаях, когда на основной печи устанавливают кислый динасо-вый свод, между основным огнеупорным материалом стенок печи (магнезитом) и кислым материалом свода (динасом) выкладывают слой амфотерных огнеупоров (например, хромис­того железняка).

Следует отметить две тенденции в конструировании и строительстве мартеновских печей: 1) применение вместо отдельных кирпичей для кладки пода, стен печи, а также свода заранее подготовленных крупных блоков, что позво-

ляет существенно сократить время строительства или ремон­та печи; 2) применение вместо огнеупорной кладки водоох-лаждаемых конструкций.

Головки печи

Рабочее пространство с торцов оканчивается головками. Правильный выбор конструкции головок имеет большое значе­ние для хорошей работы печей. Через головки в печь подают воздух и топливо. От того, с какой скоростью вводят в ра­бочее пространство воздух и топливо и насколько хорошо струи топлива и воздуха перемешиваются, зависят форма и ряд других характеристик факела, а от факела зависит и вся работа печи.

Головки должны обеспечить: 1) хорошую настильность факела по всей длине ванны (чтобы максимум тепла передать ванне и минимум — своду и стенкам); 2) минимальное сопро­тивление при отводе продуктов сгорания из рабочего прост­ранства; 3) хорошее перемешивание топлива и воздуха для полного сжигания топлива в рабочем пространстве печи.

Чтобы удовлетворить первому и третьему требованиям, сечение выходных отверстий должно быть малым (чтобы ско­рости ввода воздуха и топлива были максимальными); для удовлетворения второго требования сечение, наоборот, дол­жно быть максимальным. Эта двоякая роль головок (с одной стороны, служить для ввода в печь воздуха и топлива, а с другой — отводить продукты сгорания) ставит очень непрос­тую задачу перед конструкторами при проектировании печей.