CC BY
75
Трусов В.А., Трусова В.П., Трусов В.В., Макаров В.В. , Селиванов Е.П., Вершинин Н.Н. УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА ОБМУРОВКИ ГАЗОВЫХ ИНЖЕКЦИОННЫХ ГОРЕЛОК В ПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ
В настоящее время обмуровку устанавливаемых газовых инжекционных горелок в плавильные печи производят набивными массами, состав которых обычно приводится в паспорте на приобретённую горелку. Составы некоторых набивных масс можно найти в некоторых источниках по плавильным печам. В качестве примера приводим несколько марок набивных масс. Шамотная набивная масса МШФ-2 8 (число в марке соответствует массовой доле А1203, %, не менее). Температура эксплуатации до 1200 °С [1].
Марки: ММКФ-80 и ММКФ-72 - массы муллитокорундовые, ММКРФ-60 -тура эксплуатации, °С: ММКФ-80-1700, ММКФ-72-1600, ММКРФ-60 -1500. тов размерами 200х100х25 мм.
•муллитокремнеземистые. Темпера-Массы поставляют в виде брике-
Физико-химические показатели Марка
Массовая доля А1203, не менее Огнеупорность, °С, не ниже Дополнительный рост при 1600°С, %, не более
Предел прочности при сжатии, Н/мм2, не менее:
после сушки при 200°С
после обжига при 1600°С
то же при
1500°С
1200°С
Теплопроводность при 1350°С на горячей стороне ВТ/(м-К)
ММКФ-8 0
80
1750
2
15
40
ММКФ-7 2
72
1750
2
15
30
1,1-1,3
ММКРФ-60
60
1690
10
МШФ-2 8 28 1610
10
25
1,1-1,3
20
9%
0,6-0,8 3. Дополнитель-
1,3-1,5
Примечание: 1. Массовая доля Р2О5-не менее 3-6,5%. 2. Влажность- не более
ный рост при 1300°С-не более 1%. 4. Термостойкость-не менее 10 теплосмен.
Для обмуровки газовых инжекционных горелок с успехом применяются набивные муллитовые набивные массы следующих марок: МЛМ-1, МЛ-2, МЛ-3, МЛ-4.Следует отметить, что на Новосибирском заводе «
Тяжстанкогидропресс» имени Ефремова, на Ульяновском заводе тяжёлых станков, а также на многих предприятиях Сибири, Урала находят и другое применение; МЛМ-1 для механизированной набивки футе-ровок промежуточных ковшей; МЛ-2- для футеровки промежуточных ковшей; МЛ-3-для футеровки сопл фурменных приборов доменных печей; МЛ-4 - для футеровки подин нагревательных печей.
Массы с добавкой электрокорунда на связке из ортофосфорной кислоты предназначены для монолитных футеровок промежуточных ковшей установок непрерывной разливки стали, футеровок сопл фурменных приборов доменных печей и ремонта футеровок подин нагревательных печей с температурой службы по 1350°С и давлением на подину до 0,15 н/мм2 [2].
Физико-химические показатели. Массовая доля, %: А1203 - не менее 67, Бе203 - не более 1,4,
Р2О5 -2,5-3. Влажность - 4-5,5%. Потери массы при прокаливании - 1,7-2,5%.
Отличные результаты даёт при обмуровке инжекционных горелок муллитокорундовая набивная масса марки МК-80, выпускаемая по ТУ 14-8-269-78. Она также предназначена для монолитных футеровок тепловых агрегатов с температурой службы до 1650°С [3].
Физико-химические показатели. Массовая доля, %: А1203 - не менее 80, Бе203 - не более 1, Р2О5
-3-3,5. Потери массы при прокаливании - 1,7-2,5%. Влажность - 4,5-5,5%.
Хороших результатов авторы достигли, использовав для обмуровки газовых инжекционных горелок, а также для заделки щелей в блоках ВШБС, ШСУ33 и блоках тиксотропных масс (бетонах) набивную массу собственной разработки, приведенную в таблице 1.
Состав набивной массы
Табл. 1
№ п/п Наименование компонентов набивной массы Содержание компонентов в % по весу
1 Мертель шамотный МШ-39 ТУ 14-199-119-2000 54,2
2 Лигносульфанат технический ТУ 13-0281036-89 5
3 Порошок молотый глины ПГБ ТУ 1522-0 0 9-0 0190 4 95-9 9 19,2
4 Фоскон (алюмохромофосфатная смесь) ТУ 2149-150-10964029-01 2
5 Вода 19,6
Процесс изготовления набивной массы следующий: замачивают молотую глину в воде в течение 2 суток. Далее добавляется порция мертеля шамотного МШ-39 и вся масса тщательно перемешивается, и в
заключение добавляется лигносульфанат технический и вода. Полученная масса должна иметь конси-
стенцию очень густой сметаны и при сжатии в руке образовывать неразваливающийся комок. Набивную массу так же как и клеевую мастику «ТЯШМЕ» с добавкой 6-7 % молотого шамотного порошка можно
использовать при обмуровке горелок газовых ванных печей. Проведенные исследования стойкости обмуровок горелок БИГ 2-6 из набивной массы следующего состава (примем его как состав № 1): - хро-
мистый железняк 45%;
- порошок огнеупорного магнезита 45%;
- огнеупорная глина 10%;
- вода - свыше 100% до консистенции густой сметаны,
клеевой мастики «ТЯШМЕ» (состав № 2) и разработанный авторами (состав № 3), приведенный в таблице , показали следующие результаты в ООО «Эком» г. Пенза, ООО «УЗТС-Станколит» г. Ульяновск, ООО «Металл-Трейдинг» г. Саратов:
Стойкость мастик и набивных масс
Табл. 2
№ п/п Емкость печи и ее номер Стойкость (в часах) использованных составов
1 2 3
1 3-х тонная № 1 (г. Пенза) 7880 6010 7 600
2 3-х тонная № 2 (г. Пенза) 7710 5920 7490
3 6-ти тонная № 1 (г. Ульяновск) 8100 5890 7860
4 6-ти тонная № 2 (г. Ульяновск) 8040 5610 7770
5 6-ти тонная (г. Саратов) 7 990 5800 7700
Из таблицы видно, что применение разработанной авторами набивной массы для омуровки горелок дает хорошие результаты. Стойкость набивной массы, разработанной авторами, приближается к стойкости набивной массы состава 1 и больше стойкости клеевой мастики «ТЯШМЕ» (состав 2). Следует от-
метить, что набивная масса имеет особенность твердеть на воздухе, поэтому после выдержки омуро-ванных горелок на воздухе в течение суток ее сушат в течение 2-3 часов переносными горелками. Во избежание появления трещин делают наколы душником, которые после сушки замазывают набивной массой. Окончательную прокалку обмуровки горелок производят вместе с печью в течение 7 2 часов в летнее время и не менее 8 0 часов в зимнее время. Авторы предлагают для заделки швов набивную массу делать менее густой, т.е. добавляя больше воды.
Иногда, для защиты рабочей поверхности огнеупорных набивных масс от разрушающего воздействия печной среды и в целях уменьшения газопроницаемости кладки используют огнеупорные обмазки (защитные, изоляционные и уплотнительные). В состав обмазок входят тонкоизмельченные огнеупорные порошки, огнеупорная глина и клеющие добавки. Кроме того, в изоляционные обмазки добавляют до 4 0 % асбеста, а в уплотнительные - жидкое стекло, сульфидный щелок и др. Обмазки наносят на обмуровку и кладку с помощью распылителей или вручную. Важным фактором для нормальной работы плавильных печей является правильная установка горелок. Способ установки горелок в печи, т.е. определённое их положение и направление пламени, имеет большое значение для надлежащего прохождения газов через печь, эффективного использования их теплоты, попадания газов в расплавленный металл и для стойкости футеровки и тигля (в тигельных печах). В принципе горелки устанавливают горизонтально в нижней части тигельной печи. Например, в тигельных печах необходимо избегать контакта пламени горелки с тиглем (рис.1а). Горелку надо ставить так, чтобы её пламя не ударяло в тигель, а омывало футеровку печи по касательной (рис.1б). Тогда газы текут в правильном направлении и заметно снижается возможность проникновения газов в металл.
В подовых печах оси горелок должны быть, как правило, наклонены в направлении свода печи (рис.2).
При оснащении тигельной печи несколькими горелками (две или более) их устанавливают в соответствии с конструкцией печи и требованиями технологии. На рис.3 представлена пламенная тигельная печь, работающая на природном газе; печь оборудована четырьмя горелками, установленными на двух уровнях так, чтобы пламя направлялось по касательной к огнеупорной футеровке печи.
Рис. . Размещение четырех горелок в наклоняемой пламенной тигельной печи, нагреваемой светильным газом
/ газопроводы; 2—горелка; 3 — отверстие для зажигания горелки
При такой системе горелок продукты горения омывают тигель по спирали. В настоящее время широкое применение для переплава алюминиевых ломов нашли газовые однокамерные ванные печи. Однокамерные газовые плавильные печи для переплава алюминиевых ломов с торцевой загрузкой используются на предприятиях Самары, Новосибирска, Москвы, Волгограда, Саратова, Подольска, Мценска и других городов. Более широкое применение нашли однокамерные газовые плавильные печи с фронтальной загрузкой, которые успешно эксплуатируются на предприятиях Пензы, Ульяновска, Саранска, Воронежа, Москвы, Нижнего Новгорода, Санкт-Петербурга. Как правило, при больших объёмах перерабатываемого сырья разрабатываются и монтируются плавильные ванные печи с торцевой загрузкой, причём инжекционные горелки в них размещаются в боковых стенах (патент № 2365816) [4]. Существенно отметить, что го-
релки направлены и на шихту, загруженную на наклонную площадку и на ванну с расплавленным металлом (патент № 2361162 ) [5] .
Рис. Продольный разрез печи
1-печь; 2-клин торцевой ША 1 №22; 3-пятовый кирпич ША» №67; 4-прямой кирпич ША1 №5; 5-песчаная подбивка; 6-клин торцевой ША1 №23; 7-клин торцевой ША1 №22; 8-прямой кирпич ША1 №5; 9-блок перекрытия ШСУ33-1, 10-рабочее окно; 11-дымоход;
12-инжекционные горелки; 13-рабочий стол (наклонная площадка); 14-подина; 15-заслонка рабочего окна.
В однокамерных газовых печах с фронтальной загрузкой горелки всегда размещаются в торцевой лё-точной стене (патент № 2361161) [6]. Практика показала правильность такого решения, если ёмкость
ванны однокамерной печи до 6 тонн.
Рис . Продольный разрез печи.
1-лёточная стена; 2-подовые блоки; 3-рабочий стол (наклонная площадка); 4-завалочная стена; 5-песчаная подбивка; 6-лётка; 7-двутавры каркаса; 8-швеллеры каркаса; 9-бетон каркаса; 10-лёточный кирпич; 11-вертикальные швеллеры; 12-горизонтальные швеллеры; 13-свод рабочего окна; 14-свод шлакового окна.
В однокамерных газовых печах с фронтальной загрузкой, имеющих большую площадь ванны, горелки располагаются в торцевой лёточной стене и в боковой (патент № 2360983). Вполне возможно и даже оправдано расположение горелок в горелочной стене в два ряда. В нижнем ряду располагаются горелки, направленные на рабочий стол с шихтой, а в верхнем горелки, направленные на подину печи. Существенно отметить, что горелки нижнего ряда должны иметь короткий факел, а горелки верхнего ряда длинный, который бы нагревал расплавленный металл в ванне.
12 13 14 11
Рис . Продольный разрез печи.
1-лёточная стена; 2-подина печи; 3-рабочий стол (наклонная площадка); 4-фронтальная стена; 5-песчаная подбивка; 7-двутавры каркаса; 8-швеллеры каркаса; 9-бетон каркаса; 10-лёточный кирпич;
11-вертикальные швеллеры; 12-горизонтальные швеллеры; 13-перекрытие горелки (блок ШСУ33-1) ; 14-
свод; 15-горелки инжекционные БИГ 2-4; 16-горелка инжекционные БИГ 2-6; 17-блок перекрытия.
В разработке конструкций современных ванных печей большое внимание уделяется правильной установке и последующей обмуровке горелок. Наибольший эффект, как подсказала практика конструирования и эксплуатации газовых ванных печей отражательного типа, даёт установка горелок под углом 30-45° к рабочему столу печи (наклонной площадке). При этом раскалённые газы омывают шихту, расплавляя её, скользят по зеркалу расплавленного металла в ванне, далее поднимаются вдоль лёточной стены, движутся по своду завихряясь при этом и отдавая ему тепло, которое затем отражается на ванну с металлом. Лучшему прохождению газов способствует порог (козырёк), который футеруется внизу дымохода и направляет газы вначале на свод, а затем в дымоход.
Установку инжекционных горелок в стене плавильной печи авторы производили в специально выложенные проёмы, причём нижней плоскостью горелка (типа БИГ 2 - 6) опиралась на верхнюю плоскость пятовых кирпичей 2 (рис. 7). В первом способе установки горелки нижняя грань горелки совпадает с кожухом 6 печи .
В предлагаемых способах установки горелки 1 она перекрывалась подовым блоком 3 типа ШСУ33-1 или ШСУ33-11. Горелка 1 обмуровывается набивной массой 4, состав которой описан выше. В первом способе установки горелки 1, газораспределительная камера 5 не выступает за плоскость кожуха 6 печи. При втором способе установки горелка 1 и газораспределительная камера 5 выступает за плоскость кожуха 6 и штуцер подвода газа выступает за плоскость кожуха 6.
а б
Рис. 7 а-первый способ установки горелки БИГ 2-6; б-второй способ установки горелки БИГ 2-6. 1-горелка БИГ 2-6; 2-пятовый кирпич ША 1 №67; 3-блок перекрытия; 4-набивная масса; 5-
газораспределительная камера; 6-кожух печи; 7-слои теплоизоляционные; 8-футеровка печи.
Описанные выше инновационные технологии в омуровке и правильном расположении газовых инжекци-онных горелок, имеющих сменные насадки и имеющих в составе горелочный туннель позволяют получить высокую скорость плавки и, как следствие, малый угар. Обеспечив высокую теплоизоляцию стен, свода , подины и наклонной площадки получаем высокий тепловой к.п.д. и значительную экономию топлива. При использовании горелок с большой тепловой мощностью обеспечивается форсированный режим плавки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вагин А.А. и др. Топливо, огнеупоры и металлургические печи.
М.: Металлургия, 1978. - 432 с.
2. Галдин Н.М. и др. Цветное литье: справочник. - Машиностроение, 1989.-528 с.
3. Иванов В.Н. Словарь-справочник по литейному производству. М.: Машиностроение, 1990. -384 с.
4.Трусов В.А. Патент на изобретение № 2365816 «Горелка». Опубл. 27.08.2009 Бюл. №24
5. Трусов В.А. Патент на изобретение № 2361162 «Отражательная печь для переплава металла».
Опубл. 10.07.2009 Бюл. №19
6. Трусов В.А. Патент на изобретение № 2361161 «Отражательная печь для переплава металла».
Опубл. 10.07.2009 Бюл. №19
7. Трусов В.А. Патент на изобретение № 2360983 «Отражательная печь для переплава металла».
Опубл. 10.07.2009 Бюл. №19
