Что такое футеровка печей: что это такое и как сделать своими руками?

Футеровка печи. Материалы для футеровки печи

Футеровка печи это облицовка внутренней поверхности отделов печи, находящихся в зоне прямого контакта с пламенем с целью защиты от термоударов и длительного воздействия высоких температур, а также и от механического и химического влияния. Топка – «сердце» кирпичной печи, самый главный ее отдел. В топочном отделе материал контактирует с открытым пламенем, подвергается воздействию температур порядка 1000⁰С и термоударам. Из обычного кирпича топочные отделы печей не выкладывают, поскольку обычный кирпич будет в данных экстремальных условиях терять естественную влагу, обгорать, и в результате очень вероятно крошение и быстрое разрушение керамического кирпича. Чтобы кирпичная печь служила долго и работала без аварий, безопасность эксплуатации обеспечивают футеровкой, или отделением обыкновенного красного керамического кирпича от прямого контакта с пламенем.

Не только кирпичную печь нужно защищать футеровкой. Металлические печи и твердотопливные котлы имеют стальные стенки и элементы топок. Соединения таких элементов сварные. И сталь, и еще в большей степени сварные стыки подвержены довольно быстрому прогоранию. Только литые чугунные топки не нуждаются в футеровке, а металлические конструкции печей без защиты долго не служат. Если конструкция печи или твердотопливного котла предполагает стальные сварные детали, то, как правило, производитель разрабатывает и футерованную защиту посредством шамотных изделий или каолиновой ваты. Существуют и другие материалы для футеровки, но их не так много. Но не всегда стальная печь заводского изготовления выполнена с футеровкой камеры топки, и в этом случае данную работу приходится выполнять владельцу.

Термин футеровка применяется не только в контексте бытовых печей, каминов и котлов, а и для печей металлургической отрасли.

У футеровки есть еще одна функция, кроме защиты – значительное снижение теплопотерь от внутренних поверхностей топки. Важен точный расчет толщины футеровки, чтобы печь при этом нагревалась достаточно, если слишком защитить топочный отдел печи, то можно добиться обратного эффекта – слишком увеличиться время прогрева утолщенных стен топки, потребуется больше топлива, причем теплопотери через дымоход будут постоянны, а в помещение тепло будет поступать недостаточно. То есть и кпд и общая эффективность отопительного агрегата будет снижена. Толщину жаростойкого футерованного слоя превышать нельзя.

Основные способы футеровки печи

Способ выбирается исходя из материалов печи и времени работы – одновременно с кладкой печи или как модернизация.

1. Способ, пригодный как для футеровки уже полностью готового отопительного сооружения, так и для строящегося – облицевать внутренние поверхности топки изделиями жаропрочным материалом с низкой теплопроводностью.
2. Жаростойкий материал в виде раствора наносится на внутреннюю поверхность топочной камеры готового отопительного агрегата. Кирпичную печь возможно защитить жаростойким раствором только в период постройки.
3. Для банной металлической печи-каменки эффективным методом футеровки служит устройство теплоотражающего экрана. Для других моделей печей экранирование не имеет смысла, так как тепловая энергия будет отражаться внутрь топочного отдела и уходить в дымоход вместо того, чтоб идти на прогрев стен печи.

Виды и классификация материалов для футеровки печи

Сырье для защитных материалов – глина и горные породы с особыми свойствами. Классифицируют материалы по базовой основе.

• А — кремнезем в качестве основы
• В – тугоплавкая шамотная глина как основа для футеровочного состава, кирпича или панелей
• С – комбинированный базовый состав

Самые востребованные и популярные материалы для футеровок – группа В: изделия из шамота (сhamotte), которые могут быть в виде кирпичей, панелей и сухих смесей для приготовления раствора. Для производства этих изделий применяют шамотный порошок, который получают измельчением обожженной при высокой температуре – до 1550⁰С специальной тугоплавкой шамотной глины (белой каолиновой, синей кембрийской). С добавлением шамотного порошка – главной составляющей футеровочных материалов, с добавками минеральных порошков твердых горных пород, таких как песчаник и кварц – производятся шамотные изделия. Также порошок продается и в сухом виде, для растворов. Шамотный кирпич – самый популярный материал для футеровки, главным образом из-за вполне демократичной цены. Главное при выборе шамотного кирпича – акцент на качество. При покупке нужно быть внимательным, поскольку некачественный шамот не даст эффекта защиты печи.

Другой, немного менее популярный материал для футеровки – каолиновые ваты (группа А). Сырье – кварцевый песок, глиноземистые цементы, тугоплавкие глины и жидкое (силикатное стекло). Техническое название калиновой ваты – муллитокремнеземистая вата (МКРР -130). Производят ваты в электропечах и методом раздува преобразовывают в волокнистые структуры, в итоге получают материал с превосходным показателем теплоустойчивости. Визуально – изоляционный материал белого цвета для набивки и поверхностной изоляции. термоизоляция для условий до 1250⁰С. Более дорогая огнеупорная вата – высокоглиноземистая и циркониевая – пригодна для изоляции при экстремальном термо режиме до 1600⁰С.

Каолиновые ваты применяют как изоляторы температурных швов в печах всех типов, для набивки термокомпенсационных швов, поверхностной изоляции по стенам и сводам. Это высокоэффективный материал, применяется и для бытовых печей и котельных агрегатов, и в металлургии, поскольку инертен даже к расплавам металлов. МККР не только противостоит термовоздействию, но и является совершенным электроизолятором с постоянными свойствами в режиме работы до 800⁰С. кроме того, обладает свойствами:

• Отличная звукоизоляция и вибростойкость
• Термохимическая стойкость
• Пластичность и легкий монтаж благодаря эластичному плотному прилеганию фактуры ваты к практически любым конструкциям и поверхностям
• Не смачивается жидкими металлами
• Противостоит агрессивным средам от кислых до щелочных, маслам минеральных типов
• Инертна к воде, влаге, водяному пару

В печах применяются рулонная, плитная и листовая каолиновая вата в качестве прокладок между жаростойким слоем и наружной кирпичной кладкой, как дополнение к шамотным изделиям.

Картон и маты для футеровок производятся на основе каолиновых и базальтовых ват, вермикулита (материал на основе вулканической горной породы) на связующих на основе белых глин. Каолиновый картон предназначен для работы при температурах до 1400⁰С.

Футеровку производят также обмазкой раствором. Специальные жаростойкие растворы из готовых сухих смесей применяют и для нанесения обмазок на поверхности стен топочных камер готовой печи, и для кладки дымоходных каналов печи из огнеупорного кирпича. Сухие порошки мертеля (огнеупорная смесь из кембрийской, или синей глины) применяют и для засыпок технологических полостей, просветов и зазоров кладки, а также свободных швов, предназначенных для компенсационных тепловых расширений в металлических деталях конструкций отопительных агрегатов.

Кроме мертеля (мертель МП-18, термический режим работы до 1600⁰С), сухая смесь может быть произведена из шамотных порошков и обогащенных цементов. огнеупорные саморасширяющиеся цементы, например РПЦ марки М500, также применяются в бытовых печах. Но мертель значительно более экологичен, и предпочтителен для печей, предназначенных для приготовления пищи. В русских печах или глиняных национальных печах типа тандыров следует применять конечно же, только экологичные материалы, например, на основе синей глины.

Удобен в работе и быстро просыхает клей для футеровки. Практически печью можно пользоваться уже через 24 часа после обмазки огнеупорным алюмосиликатным клеем (например, клей Анкер 1600). Высокотемпературные огнеупорные клеевые составы на основе алюмосиликатов предназначены и для кладки огнеупорного кирпича, и для обмазки стенок печей, сложенных из обыкновенного красного кирпича. Также клеевые составы применяют для приклеивания листового, рулонного или панельного огнеупорного материала. У разных производителей параметры жаропрочных клеевых составов слегка варьируются, но всегда рассчитаны на режим работы не менее, чем при 1400⁰С, что приемлемо для защиты кирпичных стенок топки при контакте с открытым огнем. Основной плюс клеев – быстрота монтажа и готовность печи к работе уже через сутки.

Клеевые составы предлагаются рынком в значительном ассортименте, как однокомпонентные, так и двухкомпонентные, в виде паст, мастик и обмазок. Наносятся эти составы и в готовые отопительные агрегаты, и при строительстве печи и обустройстве топки. В составе этих материалов шамотные порошки, микроармирующее волокно, минеральные добавки и присадки для укрепления защитного жаростойкого слоя.

Чаще всего применяют футеровки из следующих материалов:

	Удельный вес, кг/м3	Термо режимы, не превышающие температуру
шамотные кирпичи, шамотные растворы	1900-2000	1300⁰С
каолины листовые и плитные	2450-2500	1400⁰С
муллитовые маты	3050	1800⁰С
базальтовая вата	110	750⁰С
керамический красный кирпич	1550	700⁰С
вермикулиты	150-260	1100⁰С
огнеупорные клеевые составы алюмосиликатные	—	1600⁰С

Футеровка | это… Что такое Футеровка?

Футеровка — специальная отделка для обеспечения защиты поверхностей от возможных механических или физических повреждений. Например, в горно-металлургической промышленности постоянно возникает проблема защиты оборудования, связанного с перегрузкой и перевозкой различных материалов, от ударных, истирающих и налипающих воздействий, для решения которой с успехом используется футеровка. Футеровка печей производится для того, чтобы усилить огнестойкость материалов, из которых изготовлена печь. Преимущества применения слоисто-пористых материалов и изделий на их основе, таких, как вермикулит, для того, чтобы футеровка была надежной и качественной, продиктованы следующим: материал пожаробезопасный, имеет высокие показатели теплостойкости и огнеупорности, химически инертен, имеет высокие изоляционные свойства (то есть минимальную электропроводность).

Содержание 1 Футеровка доменной печи 2 Применяемые огнеупоры 3 Лещадь 4 Горн 5 Шахта и распар 6 Колошник

Футеровка доменной печи

Огнеупорная футеровка (кладка) доменной печи предназначена для уменьшения тепловых потерь и предохранения кожуха от воздействия высоких температур и от контакта с жидким металлом и шлаком.

Применяемые огнеупоры

Для футеровки доменной печи применяют качественный (доменный) шамотный кирпич, высокоглиноземистый кирпич, углеродистые блоки, иногда карбидокремниевый кирпич. Основу шамота составляют SiО₂ и Аl₂О₃. Для доменных печей стандартом предусмотрено три сорта шамотных изделий с содержанием Аl₂О₃ соответственно не менее 43, 41 и 39 %; они отличаются повышенной плотностью и прочностью, высокой огнеупорностью (> 1750 °C), низким содержанием Аl₂О₃ (<1,5 %). Кирпич с более высоким содержанием Аl₂О₃ применяют для кладки низа печи, а с более низким — для кладки верха. Кроме того, для кладки печей объёмом «1033 м* стандартом предусмотрена марка шамота с меньшим (* 37 %) содержанием Аl₂О₃, меньшей огнеупорностью (> 1730 °C), прочностью и плотностью. Кирпич может быть длиной 230 мм (нормальный) и 345 мм (полуторный). Применение кирпичей различной длины обеспечивает хорошее переплетение швов кладки. Высокоглиноземистый муллитовый кирпич, применяемый для кладки лещади, содержит > 63 % Аl₂О₃ при огнеупорности > 1800 °C. Доменный карбидокремниевый кирпич содержит > 72 % SiC и > 7 % азота и отличается от огнеупоров на основе Аl₂О₃ и SiO₂ заметно большей прочностью и теплопроводностью. Углеродистые блоки изготовляют из кокса и обожженного антрацита с добавкой в качестве связующего небольшого количества каменноугольного пека. Длина блоков достигает 3-4 м, они прямоугольного сечения 400×400 и 550×550 мм. Блоки в комбинации с высокоглиноземистым кирпичом больших размеров (400x200x100 мм) применяют для кладки самой нижней части печи — лещади. Швы между огнеупорными кирпичами заполняют раствором, изготовленным из мертелей, соответствующих классу кирпича. Мертель — это порошок, состоящий из измельченного шамота и огнеупорной глины. Для ответственных видов кладки применяют мертели с добавкой небольших количеств поверхностно-активных и клеящих веществ (сода, сульфитно-спиртовая барда), что позволяет приготавливать растворы с меньшей влажностью при одновременном повышении их пластичности. Для заполнения швов между углеродистыми блоками применяют углеродистую пасту, состоящую из кокса и смоло-пека. Зазор между блоками допускается не более 0,5 мм для вертикальных и не более 1,5 мм для горизонтальных швов.

Лещадь

Ранее лещади доменных печей выкладывали из качественного шамотного кирпича. Однако рост объёма печей и интенсификация плавки вызывали быстрое разрушение такой кладки. Поэтому в настоящее время лещади делают либо цельноуглеродистыми, либо комбинированными из углеродистых и высокоглиноземистых огнеупоров. Применение углеродистых огнеупоров вызвано тем, что из-за их высокой теплопроводности снижается перегрев и вследствие этого уменьшается разрушение кладки лещади. Один из вариантов кладки цельноуглеродистой лещади из углеродистых блоков показан на рис. 22. В комбинированной лещади, один из вариантов которой показан на рис. 25, её низ 1 и наружную часть (стакан) 4 выкладывают из углеродистых блоков, а внутреннюю центральную часть 2 и высокоглиноземистых муллитовых изделий, содержащих более 65 % Аl₂О₃]. Высота лещади составляет ~ 5,6 м; это необходимо, поскольку за многие месяцы эксплуатации печи происходит разрушение кладки жидким чугуном, и в лещади образуется заполненная жидким чугуном полость, могущая достигать фундамента печи (см. рис. 48). С тем, чтобы уменьшить износ лещади, в современных печах предусматривают воздушное охлаждение её низа. Между низом лещади 1 и пнем 8 фундамента закладывают чугунные плиты 7 толщиной 180 мм; в плиты залиты стальные трубки диаметром 140 мм, в которые вентилятором подают охлаждающий воздух. Снаружи кладку лещади охлаждают гладкими плитовыми холодильниками 3.

Горн

Футеровку горна до уровня фурм выполняют из углеродистых блоков, а в районах фурм и чугунных и шлаковых леток из шамотного (> 42 % Аl₂О₃) кирпича, поскольку углерод здесь может окисляться кислородом дутья, диоксидом углерода (С0₂), а также парами воды из огнеупорных масс. При работе на безводных леточных массах район чугунных леток делают из углеродистых блоков. Для предотвращения окисления углеродистых блоков в период задувки печи их защищают кладкой (рис. 25, 6) в один ряд из шамотного кирпича. Толщина футеровки у низа горна достигает 1600 мм. Снаружи кладку горна охлаждают гладкими плитовыми холо-дильниками. Заплечики. Кладку заплечиков чаще всего делают тонко-стенной (толщина 230 или 345 мм) из шамотного (> 42 % Аl₂О₃) кирпича в один ряд, при этом кирпич примыкает к периферийным плитовым холодильникам с залитым кирпичом (рис. 26). Иногда вместо шамота применяют карбидокремниевые кирпичи. Кладка заплечиков быстро изнашивается и вместо неё на поверхности холодильников формируется слой гарнисажа (застывшего шлака и мелких кусков шихты).

Шахта и распар

Кладку распара и охлаждаемой части шахты (~2/3 её высоты снизу) выполняют из шамотного (> 41-42 % Аl₂О₃) или карбидокремниевого кирпича, а кладку верхней неохлаждаемой части шахты из шамота, содержащего > 39 % Аl₂О₃. Кирпичи укладывают в два—три ряда вперевязку (рис. 2б). Кладка шахты с распаром может быть толсто-, средне- и тонкостенной. В прежние годы широко применяли толстостенную кладку (толщина верха шахты 800—900 мм и до 1300 мм в районе распара) с горизонтальными холодильниками, заглубленными в кладку и служащими её опорой (расположение таких холодильников можно видеть на рис. 27). Однако в связи с тем, что холодильники расположены на расстоянии друг от друга, плохо охлаждается кожух, и после износа футеровки возникают его местные перегревы, вызывая термическую деформацию и возможность появления трещин. Кроме того, вырезы в кожухе для установки горизонтальных холодильников снижают его прочность и делают кожух менее герметичным. В связи с этим в последние годы делают тонко- и среднестенные шахты. Тонкостенная шахта (и распар) имеет в охлаждаемой части толщину кладки 230—345 мм и в верхней неохлаждаемой части 575—690 мм с охлаждением вертикальными ребристыми холодильниками (рис. 26), причем часть холодильников имеет горизонтальные выступы, которые служат опорой для кладки и способствуют удержанию гарнисажа. Среднестенная шахта имеет толщину кладки в охлаждаемой части 575—900 мм и в неохлаждаемой 700 мм, охлаждение либо комбинированное из вертикальных ребристых холодильников в сочетании с горизонтальными (как на рис. 27), либо из вертикальных ребристых холодильников, имеющих горизонтальные выступы (как на рис. 26). В распаре и охлаждаемой части шахты по мере износа кирпича образуется слой гарнисажа. С тем, чтобы уменьшить давление от расширяющейся при нагреве кладки на кожух печи и предотвратить его разрыв, между футеровкой и вертикальными холодильниками по всей высоте печи (кроме распара) предусматривают зазор в 70—200 мм, заполняемый шамото-асбестовой или пластичной углеродистой массой.

Колошник

Собственно футеровка колошника состоит из одного ряда шамотного кирпича, выкладываемого у кожуха. За ним располагают «колошниковую защиту», которая воспринимает удары падающих сверху в процессе загрузки кусков шихты. Широко распространенная её разновидность состоит из стальных сегментов — литых полых коробок, заполненных шамотным кирпичом. Сегменты (рис. 28) расположены несколькими кольцевыми рядами по высоте колошника; соседние по окружности сегменты соединены между собой болтами. Вся колошниковая защита крепится к кожуху с помощью нескольких подвесок, в каждой из которых (см. рис. 28) сегменты прикреплены к вертикальной пластине, соединенной с серьгой, которая свободно подвешена на штыре, вставленном в отверстие кронштейна; последний прикреплен к кожуху болтами. Такая подвеска позволяет всем сегментам перемешаться вверх в случае роста кладки шахты в вертикальном направлении в результате её нагрева.

Это заготовка статьи о технике. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. Это примечание по возможности следует заменить более точным.

Что такое огнеупорная футеровка? огнеупорный футеровочный материал и процедура огнеупорной футеровки

Автор: Win 06 августа 2021 г.

Огнеупорная футеровка представляет собой защитный слой в промышленных печах, играющий роль в высокой термостойкости и защищающий конструкцию от теплового удара, износа и эрозии. Огнеупорную футеровку печи обычно выполняют из кладки из огнеупорного кирпича.

Что такое огнеупорная футеровка?

Огнеупорная футеровка представляет собой специальный огнеупорный продукт. Это защитный слой в печи как форма изоляции, чтобы выдерживать высокие температуры, тепловой удар, износ и химическую коррозию. Огнеупорная футеровка защитный слой, обычно устанавливаемый внутри печи для защиты конструкции печи от высоких температур. Огнеупорная футеровка может быть изготовлена ​​из огнеупорного кирпича или аморфного огнеупора в зависимости от марки печи и химического состава внутреннего материала.
Для чего нужна огнеупорная футеровка?
Широко используются огнеупорные футеровки. Огнеупорный кирпич необходим почти во всех высокотемпературных печах, таких как доменные печи для производства чугуна, гибочные станки для производства стали, рафинировочные печи, электрические печи, сушильное оборудование, высокотемпературный дифференциальный теплосчетчик, муфельные печи и т. д.

Из чего делают огнеупорную футеровку?

Процесс изготовления огнеупорных кирпичей состоит из четырех этапов.
1. От комнатной температуры до 200: в это время температура не должна быть слишком высокой, чтобы предотвратить растрескивание корпуса. При обжиге в туннельной печи температура не должна превышать 200℃.
2. 200-900 ℃ : На этом этапе повышение температуры должно быть ускорено. Для облегчения органических и примесей в химической реакции заготовки. В течение периода 600~900 ℃ в печи должна поддерживаться сильная окислительная атмосфера, чтобы избежать образования отходов «черного сердца».
3. 900 ℃ до самой высокой температуры обжига: на высокотемпературной стадии повышение температуры должно быть стабильным, окислительная атмосфера должна поддерживаться, чтобы заготовка нагревалась равномерно, а растрескивание заготовки должно быть предотвращено. Поскольку усадка при спекании очень велика при высокой температуре выше 1100 ℃, скорость усадки достигает 5%, поэтому очень важно поддерживать плавный градиент температуры и устранять внутреннее напряжение.
В результате температура горения глиняных изделий обычно выше, чем температура спекания 100–150 ℃, если диапазон температур спекания агломерированной глины узок, температура возгорания соответственно ниже, примерно на 50–100 ℃ и более подходящий.
Температура обжига глиняного огнеупорного кирпича должна обеспечивать полное размягчение вяжущей глины и полное протекание реакции между ней и мелкозернистым и крупнозернистым поверхностным слоем клинкера для связывания частиц клинкера. Цель сделать продукт содержит подходящую прочность и стабильность объема. Температура обжига обычно составляет 1250~1350℃. Если содержание al2o3 выше, температура обжига продукта должна быть соответствующим образом увеличена примерно до 1350~1380℃. Время сохранения тепла при обжиге обычно составляет 2–10 часов, чтобы обеспечить достаточную реакцию в продукте и обеспечить неизменное качество продукта внутри и снаружи.
4. Стадия охлаждения: в соответствии с изменением решетки продукта в секции охлаждения температура должна быть быстро снижена на высокотемпературной стадии выше 800~1000 ℃, а скорость охлаждения должна быть снижена ниже 800 ℃. Фактически, в реальном производстве, фактически используемая скорость охлаждения не вызовет опасности холодного растрескивания продукта.

Огнеупорный футеровочный материал

Огнеупорный футеровочный материал состоит из огнеупорного заполнителя, порошка, связующего, примеси, воды или другой жидкости, изготовленной из аморфных огнеупорных продуктов или неподвижных огнеупорных продуктов, используемых для футеровки различных нагревательных печей.
Как правило, при использовании сайта для заливки, вибрации или подбивки методом заливки литья под давлением также могут быть изготовлены сборные детали для использования. Некоторые высококачественные разновидности могут также использоваться для выплавки огнеупорных литейных материалов в печах, как правило, обладают высокой термостойкостью, могут быть превращены в кирпичи на месте установки вращающихся печей, таких как промежуточный ковш для непрерывного литья огнеупорных литейных материалов, установка для изготовления водосливных плит, огнеупорная печь литье в основном используется в металлургической промышленности, а также в нефтяной, химической промышленности, строительных материалах, электроэнергетике и машиностроении, широко используется в промышленных печах и тепловых устройствах.
Толщина огнеупорной футеровки
Толщина огнеупорной футеровки в печи обычно составляет от 80 мм до 300 мм, в зависимости от типа печи и плавильного вещества.
Какая толщина огнеупорной футеровки конвертера?
Огнеупорная футеровка конвертера состоит из двух слоев. Внешний слой изготовлен из магниевого огнеупора толщиной 50-100 мм, а внутренний слой выполнен из магниевого кирпича толщиной 300-500 мм. Внутреннюю футеровку фурменной зоны и зоны шлакопровода легко повредить, поэтому лучше использовать магнезиально-хромовый кирпич или литейный плавленый магнезиально-хромовый кирпич.

Процесс огнеупорной футеровки

Большое значение имеет технология кладки огнеупорной футеровки. Квалифицированная огнеупорная футеровка может продлить срок службы печи и снизить затраты на электроэнергию. Большинство огнеупорных футеровок изготавливаются из огнеупорных кирпичей, а цельное литье из огнеупорных материалов также является методом установки огнеупорных футеровок. Поскольку огнеупорная футеровка длительное время подвергается воздействию высокой температуры, внутренняя структура будет подвергаться сложным изменениям, требующим регулярного технического обслуживания для обеспечения непрерывности производства.
Существует три вида техники кладки огнеупорного кирпича
1, метод плоской кладки
Метод плоской кладки в основном используется для стен печи, но некоторые из них используются для нижней части дна. В настоящее время распространена плоская кладка методом кладки из кирпича или камней, для кирпичной стены «одна поверху» строится методом кладки из кирпича или камней. Круговая кирпичная кладка также кладется вровень;
2. Метод боковой укладки
Метод боковой укладки огнеупорного кирпича в основном используется для двух частей: одна — укладка дна слоя кирпича, такого как мартеновская печь и дно нагревательной печи; Второй — боковой свод, такой как мартеновская стальная арка;
3, вертикальный метод
Вертикальный, также известный как вертикальный, в основном используется для двух частей: один — это верхний слой дна печи, такой как дно мартеновского и доменного дна; Второй — рабочий слой пода печи, например пода мартена.
Огнеупорный кирпич широко используется в печах, воздухонагревателях и другом технологическом оборудовании, требующем его в качестве огнеупорного материала. Его метод кладки различен, в зависимости от выбора проекта.

Огнеупорная футеровка индукционной печи с набивкой из кремнезема – IspatGuru

Огнеупорная футеровка индукционной печи с набивкой из кремнезема

• satyendra
• 19 апреля 2018 г.
• 1 комментарий
• кислотные, глиноземные, основные, футеровочные, срок службы футеровки, магнезия, нейтраль, набивная масса, кремнезем,

Огнеупорная футеровка индукционной печи с кремнеземной набивной массой

Индукционные печи используются для плавки чугуна, низкоуглеродистой стали и различных легированных сталей в литейных производствах и производства стали в мини металлургические заводы, использующие губчатое железо. Футеровка является важной частью индукционной печи. Производительность печи напрямую связана с производительностью ее футеровки. Хорошо уложенная и стабилизированная футеровка обеспечивает плавную работу печи, оптимальную производительность и хороший контроль металлургических реакций.

Практика футеровки, наиболее подходящая для конкретной печи, зависит от мощности и конструкции печи, практики эксплуатации, принятой при производстве плавки, и производительности печи. Для успешной и стабильной работы футеровки важными аспектами являются (i) использование материала футеровки надлежащего сорта и качества, (ii) тщательная и систематическая практика футеровки и (iii) постоянство условий труда. На рис. 1 показана установленная огнеупорная футеровка тигельной индукционной печи,

Рис. 1 Установленная огнеупорная футеровка тигельной индукционной печи

Характеристики материала футеровки, необходимые для постоянного срока службы футеровки, включают (i) тепловые характеристики, что означает, что он должен выдерживать напряжения, возникающие в результате термических циклов во время работа печи, (ii) химическая инертность к расплавляемому металлу, (iii) прочность конструкции в условиях эксплуатации, (iv) высокая эрозионная стойкость, (v) простота монтажа, (vi) ремонтопригодность футеровки, (vii) простота демонтажа и (viii) экономика. Таким образом, очень трудно судить о пригодности конкретной футеровки при различных условиях, таких как рабочая температура, расплавляемый металл, тип образовавшегося шлака и мощность печи. Химическая инертность к жидкому металлу может быть достигнута путем использования кислотной и нейтральной футеровки для кислых шлаков и нейтральной или основной футеровки для основных шлаков.

Обычно выбор огнеупора для футеровки печи зависит от типа шлака, образующегося во время плавки. Существует три типа набивных масс: (i) кислые, (ii) основные и (iii) нейтральные. Если шлак содержит большое количество кислотных компонентов, то используется футеровка из кремнезема (SiO2). Для шлаков с высоким индексом щелочности оптимальным выбором являются футеровки из магнезита (MgO). Нейтральный огнеупор стал новой тенденцией для футеровки индукционных печей. Набивная огнеупорная масса, используемая для нейтральной футеровки в индукционной печи, состоит из смеси глинозема (Al2O3) и спеченного MgO, смешанных в соответствии с определенным гранулометрическим составом. Такие смеси испытывают перед использованием для оценки их коррозионной стойкости и механических свойств.

Наиболее часто используемым футеровочным материалом для индукционных печей является кислая футеровка. Обычно он состоит из набивной массы кремнезема высокой чистоты. Кремнеземистая набивная масса применяется для выплавки углеродистых сталей с содержанием углерода более 0,1 %. Его получают прокаливанием, дроблением и сортировкой белого кристаллического кварца, содержащего 99,90 % SiO2. Чистота кварцита важна, поскольку присутствующие примеси производят непредсказуемое и большее количество жидкой фазы при высокой температуре, тем самым снижая химическую и механическую стойкость футеровки. В результате прокаливания кварца SiO2 находится в стабилизированном состоянии, снимается его склонность к скалыванию, он не расширяется и не сжимается. Прокаленный диоксид кремния высокой чистоты увеличивает срок службы футеровки. Это также приводит к значительной однородности физических свойств.

Кремнезем является наиболее часто используемым футеровочным материалом для индукционных печей, поскольку он имеет следующие преимущества.

• На торце, контактирующем с жидким металлом, имеется плотный спеченный слой. Герметичность спека обеспечивает отсутствие просачивания жидкого металла в футеровку.
• Поскольку теплопроводность ниже, чем у других огнеупорных материалов, тепловые потери ниже, чем у других огнеупорных материалов.
• Обладает хорошей устойчивостью к изменению температуры.
• Будучи дешевым материалом, стоимость футеровки печи невелика.
• Из-за сухого приготовления массы требуется короткое время нагрева и спекания.
• Удельная стоимость огнеупоров на тонну произведенной стали низкая.

Кремнеземная набивная масса может безопасно использоваться при рабочей температуре до 1600°C. Поскольку она очень мало расширяется, она превосходит как глиноземные, так и магнезиальные огнеупоры по стойкости к тепловым ударам. Несмотря на то, что футеровка из кремнезема обладает хорошей стойкостью к термическому удару, она плохо сопротивляется сталеплавильному шлаку. Контроль температуры очень важен для удовлетворительного срока службы футеровки.

Типовой химический состав кремнеземной набивной массы состоит из SiO2 – не менее 98,9 %, Al2O3 – не более 0,6 %, Fe2O3 – не более 0,2 % и CaO – не более 0,1 %. Типичные физические свойства кремнеземной набивной массы представлены в Таблице 1.

9010 8

Таб. 1 Типичные свойства кремнеземной набивной массы
Sl. №	Предмет	Единица измерения	Значение
1	Природа футеровки		Кислотная
2	Насыпная плотность	тонн/куб.м	2,0- 2.2
3	Температура размягчения	Градусы C	1280
4	Температура плавления	Градус C	1720
5	Пористость		50
6	Прочность на сжатие	кг/кв см	350
7	Значение PCE	ASTM №	31-32
8	Свободная энергия при 1450°С	кДж/моль	-594
9	Средняя теплопроводность между 0°C и 1200°C	Вт/мК	1,7

Более компактная футеровка обеспечивает большую прочность и срок службы. Плотность (плотность упаковки) зависит от гранулометрического состава набивной массы. Он должен быть таким, чтобы между частицами образовывалось наименьшее открытое пространство. Типичная гранулометрия коммерческой набивной массы кремнезема состоит из + 5 мм — ноль, от 4 мм до 5 мм — максимум 3 %, от 3 мм до 4 мм — около 8 %, от 2 мм до 3 мм — около 17 %, от 1 мм до 2 мм. – около 12 %, от 0,2 мм до 1 мм – около 27 %, от 0,06 мм до 0,20 мм – около 15 % и менее 0,06 мм – около 18 %.

Особое внимание следует уделить пропорции штрафов, которая должна находиться в пределах определенного допуска. Он оказывает неблагоприятное влияние на эксплуатационные характеристики футеровки, если присутствует в большем количестве, чем требуется, так как именно мельчайшие частицы участвуют в реакции спекания.

Связующее вводят в набивную массу для того, чтобы огнеупорная футеровка тигля при нагреве спекалась и набирала прочность до загрузки жидкого металла. Борная кислота смешивается в качестве связующего. Оксид бора вступает в реакцию с частицами кремнезема с образованием стекловидной фазы с низкой температурой плавления, которая заполняет промежуточные отверстия между зернами кварца. Добавление нужного количества борной кислоты очень важно для оптимального срока службы футеровки. Количество зависит от (i) температуры жидкометаллической ванны, (ii) химического состава массы кварцита и (iii) толщины стенки тигля. Зависимость процентного содержания борной кислоты и температуры ванны показана на рис. 2.

Рис. 2 Зависимость процентного содержания борной кислоты и температуры ванны

Процесс трамбовки

Процесс трамбовки состоит из следующих этапов.

Смешивание набивной массы – Сначала вырабатывается необходимое количество набивной массы. Количество необходимой набивной массы зависит от конструкции печи. Затем рассчитывается необходимое количество борной кислоты. Набивную массу предварительно нагревают в лотке из листового металла до температуры около 100°С летом и около 140°С зимой. Массу предварительно подогревают партиями по 50 кг для удаления следов влаги. Затем массу переносят на охлаждающие поддоны и охлаждают до 50°С. Борную кислоту просеивают через сито 0,20 мм, рассчитанное количество взвешивают и добавляют к массе. Масса тщательно перемешивается вручную. Смешанную партию проверяют на обеспечение равномерного перемешивания борной кислоты. Это делается путем ручного сбора небольшого количества массы для приготовления густой водной суспензии с помощью дистиллированной воды. В суспензию погружают рН-бумагу. Присутствие борной кислоты показывает значение pH менее 7. Это повторяется путем отбора 3 образцов из каждой партии из разных мест на лотке.

Футеровка змеевика – Медный змеевик с водяным охлаждением покрывается огнеупорным раствором и хорошо просушивается перед началом футеровки. Затем оборачивают толстые листы асбеста, футеровку змеевика.

Трамбовка тигля – Дно печи утрамбовывается с помощью инструмента с плоской головкой. Дно трамбуется в несколько слоев разной толщины. Слой на дне самый толстый и составляет около 60 мм. Последующие слои имеют толщину 20 мм. Трамбовка чередующихся слоев выполняется инструментами с шипами и плоскими головками. Дно строится на 10 мм выше требуемой высоты, а лишняя масса сбрасывается равномерно. Затем проверяется уровень.

Металлический каркас, должным образом очищенный снаружи, затем помещается в положение, концентричное виткам. Он удерживается на месте с помощью деревянных распорок. Тяжелый груз удерживается внутри формирователя, чтобы препятствовать его подъему при дальнейшем трамбовании. Угловое пространство между асбестовым листом и шпангоутом утрамбовывают слоями по 50-60 мм с помощью остроконечных и плоских головок сверху. Использование тупых или изношенных инструментов может привести к плохому уплотнению. Трамбовка продолжается до зазора 100 мм от вершины. Затем поверх утрамбованного слоя кремнезема в тигле наносят тонкий слой раствора силиката натрия перед утрамбовкой покрывной смеси. Разбавленный раствор силиката натрия добавляют к кремнеземной набивной массе посыпки. Носик образован той же топпинговой смесью. Пневматические трамбовки/электрические вибраторы обычно используются в больших печах для формирования тиглей.

Спекание тигля печи – для индукционного спекания печи сетевой частоты печь заполняется до верхней кромки змеевика с надлежащим центрированием, а для печей средней частоты используется тяжелый лом. Подачу электроэнергии регулируют включением нижнего отвода трансформатора, а мощность поддерживают включением и выключением с интервалом в несколько минут, так что для печей вместимостью до 6 тонн и 50 град С/час для больших печей с толстой футеровкой. Это повышение температуры контролируют до примерно 800°С. После достижения температуры 800°С мощность повышают со скоростью примерно 150°С/час. Нагрев продолжают до расплавления аглошихты. Для измерения температуры используются хромель-алюмелевые термопары. По мере медленного плавления шихты производится дальнейшая загрузка печи для получения полного тепла печи. Температуру поддерживают низкой в ​​течение всего плавления за счет постоянного добавления. Как только печь заполняется жидким металлом, мощность увеличивается для достижения температуры спекания. Конечная температура металла должна быть повышена примерно на 30-50°С выше нормальной рабочей температуры и выдержана при этой температуре в течение часа, чтобы стабилизировать температуру огнеупорной футеровки, а также наплавить достаточную толщину огнеупора, чтобы противостоять физическим воздействиям. удар тигля. Печь нельзя выводить из эксплуатации или охлаждать до температуры ниже 1000°С в начальный период работы печи.

Износ футеровки и причины износа

Срок службы футеровки индукционной печи, футерованной кремнеземной набивной массой, помимо качества кремнеземной набивной массы зависит от способа футеровки и эксплуатации печи. Довольно часто бывает непостоянный срок службы футеровки печи. Бывают случаи, когда происходит внезапный выход из строя футеровки. Основными факторами, влияющими на срок службы футеровки индукционной печи, являются (i) неправильный гранулометрический состав набивной массы, (ii) неравномерное распределение связующего, (iii) перегрев ванны металла в печи, (iv) проникновение металла, (v) минимальное содержание шлака в металле, приводящее к минимальной эрозии на линии шлака, (vi) потеря огнеупорного порошка и (vii) растрескивание на границе раздела кровли/футеровки

Для надлежащего анализа отказов в случае преждевременного разрушения огнеупорной футеровки важно вести надлежащие записи о производительности, рабочей температуре и других параметрах. Эти записи не только помогают найти причину отказа, но и помогают в непрерывном выполнении срока службы футеровки.

Ремонт футеровки

В процессе эксплуатации футеровка печи подвергается различного рода термическим напряжениям, механическим нагрузкам и реакциям металла футеровки. В результате происходит износ футеровки. Ниже приведены несколько методов ремонта футеровки. Ремонт зависит от характера износа. Различные виды износа огнеупорной футеровки: (i) растрескивание, (ii) локальный износ, (iii) эрозия дна, (iv) эрозия боковых стенок и (v) эрозия линии шлака.

Довольно часто после остывания на поверхности футеровки видны мелкие микротрещины. При охлаждении футеровка сжимается, и когда она не может выдержать сжимающих напряжений, в ней образуются небольшие трещины, что приводит к снятию напряжений. Однако трещины такого рода обычно закрываются при прогреве печи. Нежелательно заполнять отверстия или мелкие металлические частицы, которые могут попасть в трещины и предотвратить их самозакрытие.

Местный износ футеровки состоит из небольших локальных поломок футеровки печи или локализованного изношенного участка футеровки печи. Этот локальный износ может быть легко устранен с помощью огнеупора, твердеющего на воздухе, который можно затирать под давлением. Открытую поверхность пластыря оставляют сохнуть, позволяя влаге испариться.

Эрозию дна можно устранить, насыпав футеровочный материал на эродированный участок и утрамбовав его плоским молотком для устранения незначительного износа дна.