Улучшенные конструкции и срок службы доменной печи

Улучшенный дизайн и срок службы доменной печи

Стоимость восстановления или замены футеровки доменной печи (ДП) очень высока. Следовательно, методы продления жизни кампании BF важны, и их необходимо очень активно использовать.

Большие BF обычно имеют немного более высокую производительность кампании на единицу объема. Это различие связано с тем, что более крупные доменные печи обычно имеют более современную конструкцию и хорошо автоматизированы. Поскольку жизнеспособность интегрированного сталелитейного завода зависит от непрерывной подачи чугуна (ЧМ), что на заводе с небольшим количеством крупных доменных печей придает большое значение длительному сроку службы.

Методы продления жизни кампании BF подпадают под следующие три категории.

• Операционная практика. Контроль процесса BF оказывает большое влияние на жизнь кампании. ДП должна эксплуатироваться не только для обеспечения производственных нужд, но и для максимального увеличения срока ее эксплуатации. Следовательно, необходимо изменять методы работы по мере продвижения кампании и в ответ на проблемные области для максимального увеличения продолжительности кампании.
• Меры по исправлению положения. Как только износ или повреждение, влияющее на срок службы BF, становится очевидным, необходимо использовать или разработать инженерные методы ремонта, чтобы максимально увеличить срок службы.
• Улучшенные конструкции. По мере разработки усовершенствованных материалов и оборудования они должны быть включены в будущие реконструкции, чтобы продлить срок службы критических зон доменной печи, где это экономически эффективно.

В статье обсуждаются усовершенствованные конструкции БФ для увеличения срока службы. Правильная конструкция печи имеет основополагающее значение для надежной работы, металлургических характеристик, стабильно высокой производительности, длительного срока службы и коэффициента готовности более 98 %.

Дизайн BF претерпел множество улучшений за последние десятилетия, и в настоящее время получены кампании более 20 лет. Броня втулки, трубы и горловины в прошлом были критически важными областями конструкции, но сегодня применение медных пластин, охладителей медных пластин, графита и карбида кремния в втулке, днище, нижней и средней трубе в сочетании с охладителями чугунных пластин в верхний стек плюс броня горла обеспечивают длительную кампанию и высокопроизводительные операции. Но теперь акцент делается на важности прочной конструкции днища и очага.

Усовершенствованная конструкция доменной печи требует высокоэффективных и мощных систем охлаждения, а также передовых контрольно-измерительных приборов и средств управления. Такая система включает в себя контрольно-измерительные приборы и системы контроля за процессом, операциями и работой футеровки.

Конструкции и размеры BF

Конструкция доменной печи должна справляться с реакциями и металлургией. Обычно чаша и шахта доменной печи подвержены эрозии коксом, а днище и топка - твердыми металлами. Требуется полностью оптимизированная автономная, тонкая оболочка и структурно прочная конструкция, чтобы выдерживать напряжение и растрескивание от термической усталости даже ближе к концу кампании доменной печи.

Последняя отдельно стоящая конструкция корпуса BF с башней для доступа. Современные механические конструкции обычно основаны на всестороннем анализе распределения напряжений. Использование устойчивой к растрескиванию стали обеспечивает минимальные требования к обслуживанию.

Философия конструкции ДП ориентирована на достижение максимальной производительности за счет обеспечения того, чтобы на протяжении всей кампании внутренний профиль оставался как можно ближе к профилю, каким он был во время продувки. Конструкция оптимизируется на основе анализа различных термический, химический и механический механизм воздействия на область. Эти механизмы атаки прогнозируются в зависимости от выбранной смеси сырья, практики отягощения и других параметров процесса. В целом конструкция футеровки направлена ​​на формирование затвердевшего слоя шлака и шихтового материала, что значительно снижает действие этих механизмов воздействия.

Области, которые имеют решающее значение для достижения цели максимизации ценности BF, должны быть определены, и особое внимание необходимо уделить укреплению этих областей.

Профиль печи определяется на основе опыта, полученного с точки зрения профиля и результатов эксплуатации, износа огнеупорного материала корпуса печи, стабильной работы и других характеристик существующих крупномасштабных доменных печей.

Высота шахты обычно является компромиссом между противоположными требованиями. Для эффективности использования топлива желательно иметь расширенный контакт газ/твердое тело, чтобы использование явного тепла и восстановительной мощности газа могло быть ближе к теоретическим пределам. Также очень важно, чтобы высота шахты доменной печи была выше определенного значения, чтобы железные руды поступали в когезионную зону с максимальной степенью металлизации, чтобы горн не замерзал и не создавал проблем при плавке.

Далее для доменных печей большего объема, как правило, внутренний объем доменной печи расширяют за счет увеличения диаметра доменной печи при практически неизменной высоте топки. Исходя из опыта, полученного по результатам эксплуатации, полученным в прошлом, обычно считается, что при определенном внутреннем объеме ПЗП малого по высоте и большого диаметра лучше, чем большой по высоте и малого диаметра с точки зрения проницаемости и использование эффективности 

Горло бойфренда

Выход из строя брони горловины оказывает существенное негативное влияние на распределение нагрузки по линии приклада и непосредственно под ней. Это приводит к неравномерному опусканию шихты и нарушению стабильности процесса. Следовательно, конструкция брони горловины должна быть оптимизирована с точки зрения устойчивости к выкрашиванию, колебаниям температуры, растрескиванию под напряжением, усталости и истиранию/эрозии.

Для верхнего ствола (зоны горловины) обычно используют охладители клепки, чтобы сохранить профиль топки и предотвратить нарушение распределения шихты, связанное с износом кирпича под броневыми (износными) плитами горловины. Установка опорной пластины с водяным охлаждением или охлаждающей камеры для системы фиксированной брони горла также использовалась для крепления частей брони.

Стек, живот и чушь

Области штабеля и туловища подвергаются тепловым нагрузкам и сильному истиранию. Область зарослей сильно нагружена нисходящей нагрузкой, которую она несет, и газами в кабелепроводах в ее окрестностях. Если эти области спроектированы неправильно, то охлаждающий корпус и футеровка изнашиваются до критического уровня слишком быстро после продувки, что вызывает риск прорыва. В области затвора это также означает, что нагрузка ложится на носовые части фурм и джамбо-охладители, что приводит к очень частым неподготовленным остановкам. Таким образом, в настоящее время конструкции корпусов и блоков состоят из охладителей с медными пластинами или охладителей с медными пластинами и графита с высокой проводимостью, а также защитного кремниевого графита в верхних областях. Такая конструкция позволяет передавать около 95 % тепловой нагрузки охлаждающей воде, обеспечивая тем самым температуру корпуса доменной печи менее 50°С. Система водяного охлаждения, количество и расположение решеток, расход воды, контрольно-измерительные приборы и системы контроля нагрева полностью оптимизированы для обеспечения длительного срока службы кожуха печи и минимальных требований к техническому обслуживанию.

Разработка кулеров для клепок привела к появлению так называемого четвертого поколения клепок. Характерными особенностями являются дополнительные патрубки охлаждения в углах клепки, дополнительная меандрообразная (змеевидная) трубка со стороны обечайки и удлиненные удерживающие ребра огнеупорной футеровки. Это делает защитную кирпичную кладку лишней. Клепки третьего поколения показали, что трещины и чрезмерный износ возникают на углах, а также на верхнем и нижнем концах клепок. В четвертом поколении для устранения этих проблем были включены угловые трубы. Дополнительная извилистая охлаждающая труба служит резервной системой охлаждения на случай выхода из строя любой из других охлаждающих трубок.

Дальнейшее развитие клепок четвертого поколения заключается в том, что футеровка печи крепится к клепке коническими ребрами в самом литейном цехе. Учитывая тот факт, что скорость изнашивания охлажденной клепки составляет одну десятую или меньше скорости изнашивания кирпича перед клепкой, толщина кирпича уменьшена до 200 мм, а толщина клепки увеличена до 400 мм, так что срок эксплуатации лицевого кирпича и клепки остается практически неизменным. Клепки четвертого поколения представляют собой тонкостенные блоки, состоящие из кирпича, залитого в клепку. Такая конструкция блока устранила необходимость в кирпичной кладке и свела к минимуму изменение профиля горячей забойной зоны, способствуя стабилизации работы доменной печи. Усовершенствования охладителей клепок, особенно клепок четвертого поколения, значительно увеличили долговечность клепок. Общими преимуществами клепки четвертого поколения являются (i) увеличение срока службы огнеупорной футеровки, (ii) уменьшение растрескивания и чрезмерного износа в углах клепки и (iii) противодействие потере охлаждающей способности из-за выхода из строя трубы за счет добавление охлаждающей трубы меандрирующей формы.

С целью дальнейшей стабилизации работы доменной печи за счет поддержания стабильного профиля горячей забоя, уменьшения толщины стенки клепки и увеличения срока службы клепки вводится медная клепка.

Преимущество пластин заключается в том, что они охлаждают всю площадь корпуса доменной печи, в то время как охлаждающие пластины охлаждают только отдельные области. Однако поврежденные охлаждающие пластины можно легко заменить, тогда как заменить пластины без продувки печи практически невозможно.

Однако преимущество охлаждения всей площади корпуса ДП является более важным, а недостаток, заключающийся в невозможности простой замены охлаждающего элемента, необходимо преодолеть, разработав его для чрезвычайно длительного и безопасного срока службы. Это привело к разработке клепки с заданным сроком службы, идентичным сроку службы BF, по сравнению с 12-15 годами у современных клепок из чугуна. Опыт работы с чугунными клепками показал износ и потерю материала сначала по углам, а затем по краям. Это связано с тем, что закладные трубы должны быть расположены примерно в 80 мм от краев и в 110 мм от углов клепок, чтобы соответствовать требованиям к отливке и обеспечить допустимую геометрию изгиба. Эти условия, вместе с относительно низкой проводимостью чугуна, препятствуют адекватному охлаждению кромок и углов. Условия охлаждения дополнительно усугубляются относительно большими неохлаждаемыми зазорами между двумя соседними чугунными клепками. Кроме того, проблемы с охлаждением возникают из-за изолирующего покрытия трубы, используемого для предотвращения накопления углерода во время литья, что приводит к более высокой температуре горячей стороны, что приводит к растрескиванию и повышенному износу. Чтобы избежать образования трещин на углах и кромках чугунных клепок, на клепки четвертого поколения были установлены угловые трубы, что означало дополнительные трубы, отверстия в кожухе доменной печи и дополнительные водо- и энергозатраты.

Этих проблем не существует с прокатанными медными клепками. Медная пластина прокатывается с узкими допусками и может обрабатываться близко к краям. Охлаждающие каналы могут быть точно просверлены и расположены как можно ближе к краям и углам, насколько это продиктовано минимальной толщиной стенок, необходимой для предотвращения утечек под давлением воды. Наконец, зазор между клепками может быть узким, так что эта критическая неохлаждаемая область практически исключается. Что касается физических свойств, то теплопроводность меди в десять раз выше, чем у чугуна, а тот факт, что из-за механической прочности меди температуру необходимо поддерживать ниже 120°С, означает, что из доменной печи отводится больше тепла. при использовании медных пластин по сравнению с другими системами охлаждения пластин. Чтобы избежать этого эффекта, было найдено конструктивное решение, при котором огнеупорные кирпичи с низкой проводимостью и высоким содержанием глинозема устанавливаются на горячей стороне медной клепки. Как показывает опыт эксплуатации, чрезвычайно стабильный наплавочный слой дополнительно защищает клепку и позволяет избежать высоких тепловых потерь ДП.

Полевые результаты с медными посохами показали очень хорошие результаты. После 9 лет эксплуатации чугунные доски, как правило, имеют сильные следы износа, трещины и оголенные охлаждающие трубы, в то время как медные доски имеют практически неиспользованный вид, с острыми краями и углами. Оставшийся медный материал сохранил свои первоначальные физические свойства после этого периода. Ниже приведены основные технические аспекты использования медных посохов.

• Для системы медных планок с тремя рядами медных пластин в нижней части вала и чугунными пластинами в оставшейся части скорость отвода тепла и скорость циркуляции охлаждающей воды сравнимы с системой пластин из чистого чугуна. В некоторых случаях теплоотвод медных клепок даже ниже, чем у чугунных, благодаря стабильному наплавленному слою.
• Медные клепки, в отличие от чугунных клепок и медных охлаждающих пластин, не нуждаются в выступах или выступах. Медные клепки обеспечивают гладкую поверхность внутренней части ДП и не мешают слоям шихты, что обычно отрицательно влияет на газопроницаемость в области стенки.
• Поскольку перед медными пластинами образуются устойчивые наросты, нет необходимости устанавливать дорогостоящий огнеупорный материал, который через определенное время заменяется коркой. В системе медных клепок возможный дополнительный срок службы дорогостоящего огнеупорного материала незначителен по сравнению с ожидаемым общим сроком службы. Поэтому клепки можно устанавливать с недорогими огнеупорами.

В целом, ДП, охлаждаемый медными пластинами, в части, относящейся к охлаждающим элементам, примерно на 10 % выше по инвестиционным затратам, чем ДП с классической системой решеток, и на 5,4 % дороже, чем ДП с плотно упакованными медными охлаждающими пластинами. Это компенсируется более дешевым огнеупорным материалом перед медными пластинами и более длительным сроком службы медных пластин.

Очаг BF

Непрерывная и бесперебойная работа доменной печи, а также хорошее качество кокса являются предпосылками для длительного срока службы горна. Высокая ПВУ (вдувание пылевидного угля) усложняет срок службы горна из-за снижения проницаемости и повышенной турбулентности. Большой объем горна и глубина поддона снижают скорость жидкости. Чем ниже скорость жидкости, тем меньше тепловая нагрузка. Более низкая тепловая нагрузка приводит к более низкой температуре футеровки, а более низкая температура футеровки приводит к увеличению срока службы.

Горн доменной печи сталкивается со сложными технологическими и эксплуатационными условиями, поэтому эксплуатационные характеристики футеровки горна имеют решающее значение. Производительность доменной печи в настоящее время является ограничивающим фактором на многих существующих предприятиях, и ее состояние определяет срок службы доменной печи. Поток жидкостей вызывает значительный износ за счет таких механизмов, как эрозия и растворение углерода. Кроме того, может быть нарушена структурная целостность очага, поскольку расширение во время нагрева может привести к смещению.

В качестве мер по продлению срока службы горна необходимо увеличить охлаждающую способность горна и улучшить качество угольных блоков, используемых для горна. Для той части боковой стенки горна, которая наиболее подвержена эрозии (часть под каждой леткой), также используется чугунная или медная клепка, обладающая высокой теплопроводностью. Кроме того, температура охлаждающей воды должна быть снижена. Для очага обычно используется двухступенчатая система охлаждения или система охлаждения в форме пончика и т. Д., Скорость охлаждения которых регулируется, чтобы предотвратить переход мертвеца в неактивное состояние из-за переохлаждения. Для нижнего огнеупора используется комбинация углеродных блоков и внутренней керамической футеровки. Срок службы углеродных блоков был увеличен в основном за счет улучшения теплопроводности и сопротивления расплавленному железу огнеупорных материалов. Усовершенствованные конструкции пода доменной печи включают водяное охлаждение нижней части и охлаждение рубашки кожуха пода, поскольку это обеспечивает больше места внутри кожуха.

Улучшенная конструкция пода и летки

Летка подвергается воздействию чрезвычайно динамичной среды. Мало того, что температура и давление высоки, химическое воздействие существенно, а частое сверление и закупоривание летки еще больше усложняют ситуацию. Проектирование идеальной летки, способной облегчить работу доменной печи в течение срока ее службы более 20 лет, является одной из самых сложных задач, стоящих перед проектировщиками доменной печи. Сегодня оптимальные результаты могут быть достигнуты за счет превосходного охлаждения кожуха вокруг летки, избыточной конструкции футеровки и достаточных возможностей контроля.

Глубина приямка (расстояние от летки до поверхности дна) горна, по-видимому, является решающим фактором износа стенки горна потоком ТМ при выпуске. Рекомендуется, чтобы покойник либо полностью лежал на дне топки, либо полностью плавал в отстойнике ТМ. Во избежание износа «слоновьих лапок» следует избегать частичного плавания покойника. Из-за износа дна со временем объект, изначально полностью лежавший на дне, может стать частично плавающим. Поэтому глубина отстойника с самого начала должна быть выбрана такой, чтобы покойник мог плавать. Необходимая критическая глубина отстойника зависит от размера и способа работы доменной печи.

Следует учитывать, что изменение состава шихты может привести к изменению положения и потоков ТМ в горне при выпуске, если средняя толщина слоя шихты и, следовательно, сжимающее напряжение шихты на покойнике изменен. Примером может служить разница между работой на коксе и работой с высокой скоростью вдувания нефти или угля. Еще одной возможностью предотвращения преждевременного износа стенки пода под леткой является сужение рубашки пода и увеличение толщины стенки огнеупорной футеровки в этой зоне.

Техника нарезания резьбы и конструкция летки оказывают большое влияние на продолжительность кампании BF. Модельный расчет и испытания по выпуску были проведены на водяной модели 1:10 (диаметр 1,4 м) доменной печи с диаметром горна 14 м, имеющей уплотненный слой, имитирующий покойника. По результатам этих испытаний было рекомендовано не опорожнять доменную печь до такой степени, при которой возможен выход газа. Соблюдение этой скорости может предотвратить образование завихрений, способствующих износу, в зоне соединения дна со стенкой. Перерывы в процессе врезки должны быть как можно короче. Это предотвращает контакт горячего и ненасыщенного расплавленного металла из зоны плавления с огнеупорной футеровкой, где он может растворить углеродистый кирпич. Диаметр летки должен быть небольшим, потому что это помогает снизить общий уровень расхода.

Расчетным путем и моделированием исследовано влияние длины летки на напряжение течения стенки горна. При более длинных летках точка атаки потока смещается влево и вправо от летки. Интенсивность точки атаки снижается по мере удаления от летки. Таким образом, цель управления технологическим процессом для доменных печей состоит в том, чтобы сохранить летку как можно дольше, чтобы переместить выпускной поток со стенки пода внутрь пода.

На одной из доменных печей была установлена ​​конструкция летки, где медная герметизация не только обеспечила газонепроницаемость области летки, но и защитила ее от попадания воды.

Как правило, леточные кирпичи должны обладать превосходной стойкостью к щелочам, отслаиванию, окислению, плавлению в ТМ, шлаку и раскрытию кислородом. Для стабилизации летки были разработаны и применены в доменной печи кирпичи AI2O3-C-SiC с хорошей прочностью. Разработанный материал показал отличные характеристики, за исключением устойчивости к окислению. Кроме того, углеродные блоки имеют более низкую стойкость к плавлению в ТМ и меньшую стойкость к окислению, чем материал AI2O3-C-SiC.

Улучшенные огнеупоры

Выбор правильных огнеупоров и систем охлаждения для каждой зоны доменной печи имеет решающее значение для длительного срока службы доменной печи. Конструкции огнеупоров разрабатываются на постоянной основе, и сегодня они хорошо зарекомендовали себя в отношении их длительных кампаний производительности. Новейшие разработки и материалы применяются в комплексном подходе с учетом продолжительности кампании, технологических операций, требований к охлаждению, схемы установки и строительных процедур.

В верхней кладке, где износ в основном механический, огнеупор для футеровки доменной печи с годами превратился из обычного шамотного кирпича с содержанием Al2O3 39 % в плотную шамотную глину сухого прессования с содержанием Al2O3 около 45 %. . Его преимуществом для этой области является хорошая стойкость к истиранию и высокая устойчивость к окислению. Так как низкая стойкость к тепловому удару является проблемой, в критических зонах верхней трубы используются различные типы композитных футеровок, в том числе кирпичи с 60 % Al2O3 и карбидом кремния для повышения устойчивости к тепловому удару. Его достаточная долговечность, которую можно улучшить только при значительно больших затратах за счет использования кирпича более высокого качества, не дает повода для каких-либо ожиданий новых разработок для этой зоны.

Термическому и химическому износу дополнительно подвергаются зоны ниже верхней трубы, т. е. чаша, днище, нижняя труба до уровня фурмы. Это означает износ при высоких температурах, высоких и неустойчивых тепловых потоках и химическом воздействии щелочей, цинка, шлака и т. д. в сочетании с истиранием.

Решения по износу для этих зон также можно разделить на термические и огнеупорные.

Термическое решение представляет собой графитовые, полуграфитовые и SiC-кирпичи, причем SiC-кирпичи нашли применение в этой зоне из-за твердости исходного материала. В одной из доменных печей футеровка чаши была модернизирована по сравнению с перефутеровкой 1980 года, с комбинированной системы графита/полуграфита на полностью графитовую конструкцию, поскольку огнеупорная конструкция, полностью выполненная из графита, может лучше справляться с высокими температурами и температурными колебаниями<. /Р>

Огнеупорная система от патрубка до средней трубы представляет собой комбинацию графита и карбида кремния. Основное назначение графита — охлаждение карбида кремния до относительно низких температур, а основное назначение карбида кремния — защита графита от истирания. В качестве огнеупорного решения для чаши, днища и нижней кладки разработано использование специального корундового сиалолонового кирпича. Проводимость этого кирпича хорошая, хотя она не сильно зависит от температуры и ниже, чем у кирпичей из карбида кремния. Корунд-сиалоновые кирпичи имеют корундовое зерно и неоксидную связующую систему, аналогичную кирпичам SiC. С этими кирпичами уже достигнуты удовлетворительные результаты эксплуатации.

Огнеупоры доменной печи обычно определяют срок службы печи. Правильный выбор материала, спецификация, проверка и установка имеют решающее значение для безопасного и безаварийного горна печи.

В принципе огнеупорную футеровку топок доменных печей, построенных в последнее десятилетие, можно разделить на «черную» и «черно-белую» конструкции огнеупорной футеровки. Для черных очагов используются угольные блоки малого или большого формата различного качества. Черно-белые конструкции имеют либо керамические слои в нижней части, либо над углеродными нижними слоями, с перефутерованными стенками пода, изготовленными из углеродных блоков или добавок с различной высотой облицовки керамической крышки. Другим определением конструкции футеровки горна является «термическое решение» с использованием огнеупоров с высокой теплопроводностью в сочетании с мощным охлаждением и «огнеупорное решение» с использованием огнеупорных материалов с низкой теплопроводностью.

Вариант футеровки «термический раствор» требовал улучшения термомеханических и термохимических свойств. Свойства кирпича, на которые влияет выбор сырья и процесс изготовления кирпича, в значительной степени действуют в противоположных направлениях и должны оцениваться по их влиянию в процессе эксплуатации.

Усовершенствованные современные марки футеровочного кирпича на основе углерода направлены на улучшение одного свойства, которое считается важным, по возможности без ухудшения других. Это достигается за счет выбора сырья, производственного процесса и металлических и/или керамических добавок в сырьевой смеси. Таким образом, разные производители кирпича работают по-разному, часто в тесном сотрудничестве с доменными заводами и научно-исследовательскими институтами. Следующее привело к новым разработкам.

• Введение очень мелкодисперсного Al2O3 в связующую матрицу
• Пропитка коллоидными растворами SiO2
• Добавление Si или Si-содержащих модификаций в связующую матрицу, которые образуют связи SiC и/или Si-O-N при подходящих условиях обжига.
• Пропитка дегтем с последующим обжигом

Добавки обычно не используются в графитовых кирпичах. Добавки оксидов металлов уменьшаются при высоких температурах горения. Благодаря таким добавкам полуграфитовые кирпичи становятся микропористыми. Есть некоторые полуграфитовые кирпичи только с добавками Si и SiC, а также некоторые, в которых порошок Al2O3 смешивается во время компаундирования.

Микропористый аморфный углеродный кирпич также производится из традиционного аморфного углеродного кирпича на основе антрацита путем добавления кремния или модификаций кремния в состав кирпича. Al2O3 также добавляется при компаундировании другими производителями для улучшения устойчивости к растворению недонасыщенными ТМ. Недостаток, заключающийся в том, что Al2O3 может реагировать с проникшими щелочами, что приводит к увеличению объема и отслаиванию кирпича, следует учитывать.

Производители и пользователи считают более важным сопротивление растворению в ТМ и инфильтрации ТМ. С тенденцией к еще более мелким порам и типам кирпичей с супермикропорами сырье было оптимизировано в отношении подготовки и чистоты при приготовлении смеси. При необходимости в компаунд также включается большая доля графита.

Отмеченные потенциальные преимущества:(i) более высокая теплопроводность, (ii) уменьшенная длина блоков в направлении сквозь стену, (iii) использование цемента снимает тепловое напряжение, (iv) улучшенная теплопроводность пода, потому что кирпичи находятся в тесном контакте с клепками, (v) низкая пористость, развивающаяся во время производства за счет одновременного нагрева и давления, сводит к минимуму проникновение воды и железа, и (vi) высокая устойчивость к щелочам.

В качестве огнеупорного решения для очага заложенный в него кирпич отличается высокой стойкостью к износу механизмов при высоких температурах. Старается свести к минимуму скорость износа до применения системы охлаждения извне. Такие углеродные кирпичи производятся на основе антрацитового сырья.

К преимуществам антрацитового кирпича относят высокую прочность и низкую растворимость в ТМ. К недостаткам относят низкую теплопроводность, высокий ?-модуль и более высокий коэффициент теплового расширения по сравнению с графитом, меньшую стойкость к щелочам.

Также была предложена «керамическая чаша», которая была установлена ​​на нескольких доменных печах в качестве огнеупорного решения для горна. Из расчета изотерм видно, что изотерма 800°С, отвечающая за образование хрупкого слоя в углеродистых огнеупорах, лежит в пределах керамического материала. Керамическая чаша в сочетании с достаточной глубиной поддона является дополнительной вспомогательной мерой для предотвращения износа угольных блоков, особенно «слоновьей лапы».

Комплексный и надежный инструментарий

Поскольку горн доменной печи рассматривается как ключевой фактор, определяющий продолжительность кампании, большое значение имеет мониторинг прогресса износа в горне. Измерения температуры с помощью термопар используются для контроля степени износа топки, а термопары установлены в сетке различных уровней в стенке топки. Термопары NiCr-Ni обычно отравляются в диапазоне температур выше 600 град С и могут тогда показывать слишком низкий уровень температуры. Следовательно, термопары следует размещать только там, где не ожидаются температуры выше 400°С. Этих проблем можно избежать, используя сменные термопары с подходящей защитной трубкой.

Следует отметить, что термопары показывают только локальный износ, а всесторонний контроль возможен только при чрезвычайно высокой плотности термопар. Таким образом, вообще говоря, можно определить только среднюю степень износа. Альтернативным методом наблюдения за процессом износа является использование тепловизионной камеры или датчиков теплового потока.

В качестве исследовательской программы в кирпичную кладку горна одной доменной печи была установлена ​​серия из 12 датчиков теплового потока для непосредственного измерения плотности теплового потока. Отмечены следующие преимущества датчиков теплового потока по сравнению с термопарами.

• Датчики теплового потока могут быть установлены рядом с рубашкой доменной печи в более холодных участках огнеупорной футеровки. Поэтому долговечность выше по сравнению с термопарами.
• Облицовка из углеродного кирпича не повреждается.
• Вместо нескольких термопар для определения плотности теплового потока требуется только один датчик в месте измерения.
• Датчики теплового потока более чувствительно реагируют на повреждение огнеупорной кирпичной кладки.

Расчеты относительно оптимального локального распределения датчиков теплового потока показали, что расстояние между двумя датчиками в 3 м представляется достаточным для надежного и полного контроля износа. Для достижения такой же достоверности с термопарами их следует размещать посередине кладки из углеродистого кирпича на расстоянии друг от друга около 1 м. Профиль износа обычно рассчитывается на основе заданных данных о плотности теплового потока.

Различные типы футеровки очага и расположение датчиков теплового потока показаны на рис. 1.

Рис. 1. Различные типы футеровки очага и расположение датчиков теплового потока