Конструкция футеровки стен ДСП разных поколений

Назначение стен — сформировать свободное пространство как часть рабочего пространства ДСП для размещения загружаемой металлошихты и обеспечения соответствующей схемы направленного теплообмена. Температурные условия тепловой работы фу­теровки стен значительно тяжелее, чем подины, так как она в период «открытого» горения дуг подвергается непосредственному излуче­нию от них. Скорость изменения температуры внутренней поверхности достигает 30—100 К/мин к концу периода расплавления И даже 150 — 170 К/мин при скрывании рабочего пространства во время заправки или загрузки металлошихты. В нижних горизонтах стен футеровка подвергается комплексному разрушающему воздействию металла, шлака, печной атмосферы и высоких температур. Разруше­ние огнеупорной футеровки стен происходит в результате оплавле­ния и стекания расплавленной массы с пониженной огнеупорностью или сколов, вызванных термическими или структурными измене­ниями.

Из назначения стен и условий их работы вытекают основные тре­бования к их футеровке:

а) высокая огнеупорность;

б) высокая термическая устойчивость (термостойкость);

в) малое тепловое сопротивление.

Последнее условие исключает требование тепловой изоляции, как противоречащее проблеме снижения максимальных температур на внутренней поверхности футеровки с целью повышения стойкости стен.

В зависимости от величины тепловой мощности ДСП стены могут быть:

1. футерованы огнеупорной кладкой (на ДСП обычной и повышен­ной мощности);

2. Выполнены из водоохлаждаемых панелей (на ДСП высокой и сверхвысокой мощности).

Конструкцию огнеупорной кладки выбирают в зависимости от характера износа кирпичей, от формы свободного пространства и кожуха ДСП. Как уже было отмечено, износ основных огнеупоров происходит оплавлением в горячем поясе вблизи зеркала ванны; под воздействием шлака — в шлаковом поясе; скалыванием и оплав­лением — выше шлакового пояса. Износ кирпича в верхних рядах составляет не более 30—40 %, однако возможно обрушение кладки при разгаре нижележащих слоев. Поэтому верхние ряды целесооб­разно выкладывать из кирпичей меньшей длины. Такая кладка стен уступами способствует более равномерному износу по высоте за кампанию футеровки.

Обычно стены имеют один рабочий слой толщиной А_р. Во избе­жание повреждения кожуха ДСП при аварийном полном разрушении рабочего слоя целесообразно применять дополнительный, арматур­ный («броневой») слой. Для этого кожух обкладывают хромомагнезитовым кирпичом марки ХМ на плашку (65 мм) или на ребро (115 мм). Арматурный слой служит от одного капиталь­ного ремонта до другого.

Рабочий слой огнеупорной кладки стен ДСП обычной и повышен­ной мощности с основной футеровкой выполняют следующим обра­зом: нижние два-три ряда — высокоогнеупорным магнезитовым кир­пичом повышенной плотности на шпинельной связке (MgO-Al₂O₃) марки МГ (ТУ 14-8-39—72) на плашку (75 мм); вышележащие ряды — термостойким магнезитохромитовым марки МХ-С или периклазохро-митовым марки ПХС кирпичом на ребро (150 мм) с постепенным уменьшением толщины  (для средних и крупных ДСП): нижняя часть 460, средняя часть 380, верхняя часть 300 мм.

Для компенсации теплового расширения кирпичной кладки по окружности через четыре—шесть кирпичей укладывают выгорающие (деревянные или толевые) прокладки толщиной 0,5—1 мм. Кладку выполняют насухо, с пересыпкой швов магнезитовым порошком.

Стойкость футеровки стен зависит от конструкции огнеупорной кладки, вида и качества кирпича, сортамента выплавляемых сталей, размера и мощности ДСП. По данным Гипромеза, стойкость стен малых печей составляет 1500—2000 плавок, крупных 100—150 пла­вок. Низкая стойкость футеровки увеличивает число ремонтов, расход огнеупоров, длительность простоев и т. п., т. е. ухудшает технико-экономические показатели ДСП.

Поэтому на мощных и сверхмощных ДСП вместо огнеупорной кладки применяют водоохлаждаемые панели различной конструкции (рис. 42). Такие стены имеют высокую стойкость, оцениваемую тыся­чами плавок, в результате чего сокращаются простои оборудования и уменьшаются затраты на ремонт. Отсутствие больших масс огнеупор­ных материалов исключает энергозатраты на их нагрев («аккумули­руемая» энергия), оплавление и соответствующее дополнительное шлакообразование. Кроме этого, увеличивается объем рабочего про­странства ДСП при неизменных диаметрах ванны и кожуха, что сни­жает требования к насыпной плотности металлошихты.

Вместе с тем водоохлаждаемые стены неблагоприятно влияют на тепловую работу ДСП:

1) возрастают тепловые потери в системе водяного охлаждения, что требует дополнительного ввода тепловой мощности в рабочее пространство;

2) возможно увеличение удельного расхода электроэнергии на 10—20 кВт-ч/т;

3) снижается температура теплоизлучающих поверхностей сво­бодного пространства, нарушая условие направленного косвенного теплообмена;

4) существует опасность соприкосновения жидкого металла с ме­таллическими (медными) водоохлаждаемыми панелями при барботаже ванны в окислительныйгпериод и при сливе металла из печи. Поэтому панели устанавливают на некоторой высоте над откосами ванны (не менее двух-трех рядов кладки), уступами поднимая их вблизи вы­пускного отверстия. Такая мера уменьшает поверхность охлаждения до 70—90 % от величины площади внутренней поверхности стен и снижает эффективность применения водоохлаждаемых стен. В неко­торых случаях для увеличения поверхности охлаждения стен при­меняют слив металла через специальное донное отверстие, без на­клона ДСП.

Мощность тепловых потерь можно частично уменьшить, если по­верхность водоохлаждаемых панелей обмазать огнеупорным бетоном толщиной 30—50 мм. Этому способствует также малотеплопроводный гарнисаж, образующийся при работе ДСП за счет брызг шлака и металла. Для крепления обмазки на рабочую поверхность панелей целесообразно наварить короткие крючки из прутков, труб или угольников.

Водоохлаждаемые панели в количестве 8—11 (в зависимости от диаметра кожуха ДСП), навешивают на специальные кронштейны, установленные на внутренней поверхности кожуха. Воду подводят (в нижнюю полость панели) и отводят (из верхней полости) от кольце­вых коллекторов, установленных снаружи, через разъемные фланце­вые соединения. Конструкция крепления и водопровода должна обеспечивать независимый монтаж и демонтаж каждой панели на слу­чай аварийного ремонта.

Как уже отмечалось, для эксплуатации ДСП сверхвысокой мощ­ности применение водоохлаждаемой футеровки является необходи­мым условием. На таких печах в результате значительного сокраще­ния длительности плавки возможно даже уменьшение удельного рас­хода электроэнергии согласно (23, несмотря на увеличение мощности тепловых потерь.