Желоб для выпуска чугуна доменной печи является каналом, соединяющим доменную печь с ковшом для жидкого чугуна. Его рабочая среда крайне агрессивна: постоянное воздействие высоких температур, эрозии жидким чугуном и химической коррозии. Поэтому требования к огнеупорным материалам очень строгие. Они должны обладать высокой термостойкостью, износостойкостью и шлакоустойчивостью, а также достаточной механической прочностью и стабильностью.
В процессе эксплуатации желоб подвергается воздействию:
-
Эрозии потоком жидкого чугуна,
-
Химическому воздействию шлака,
-
Окислению воздухом,
-
Термическим напряжениям из-за колебаний температуры.
Основной желоб наиболее критичен, так как через него проходит быстрый поток чугуна с высокой температурой, а также совместное воздействие чугуна и шлака. Шлаковый желоб и чугунный желоб подвергаются меньшему воздействию, так как скорость потока ниже, температура меньше, и эрозия огнеупорной футеровки происходит медленнее.
В крупных доменных печах (обычно с 2–3 летками) в основном используют литые огнеупоры (бетоны), а в малых и средних печах (обычно с одной леткой) применяют трамбовочные массы или быстросохнущие литые смеси. Однако благодаря прогрессу в огнеупорных технологиях, даже некоторые малые печи теперь используют литые материалы. Независимо от типа (литые или трамбовочные), огнеупоры для желобов доменных печей в основном представляют собой Al₂O₃–SiC–C-смеси, то есть относятся к низкоцементным или сверхнизкоцементным литым огнеупорам, а также трамбовочным и ремонтным составам.
1. Al₂O₃–SiC–C-литые огнеупоры для желобов доменных печей
С развитием неформованных огнеупоров были разработаны различные связующие системы:
-
Глиносвязующие,
-
На основе алюминатного цемента,
-
Кремнезольные,
-
На основе ρ-Al₂O₃,
-
На основе фосфата алюминия.
Также были созданы новые типы материалов:
-
Беспрогревные литые смеси,
-
Быстросохнущие,
-
Самотечные,
-
Экологически безопасные.
Однако все они остаются в категории Al₂O₃–SiC–C-материалов.
Для ускорения сушки в литые смеси добавляют быстросохнущие добавки или антивзрывные агенты, такие как:
-
Алюминиевый порошок,
-
Лактат алюминия,
-
Полистирольные волокна,
-
Углеродные волокна.
Классификация литых огнеупоров для желобов:
-
Высококачественные (на основе электроплавленного корунда или табулярного глинозема) – для крупных и средних печей.
-
Среднего качества (на основе коричневого электрокорунда) – для малых и средних печей.
-
Низкокачественные (на основе высокоглиноземистого шамота).
Использование табулярного глинозема (вместо электроплавленного) в составе литых смесей для шлаковой линии основного желоба значительно снижает растрескивание и отслаивание, улучшает термостойкость и устраняет внутренние напряжения.
Для повышения термостойкости в состав вводят андалузит различной грануляции. С уменьшением размера зерен андалузита снижается пористость, а термостойкость улучшается.
2. Al₂O₃–SiC–C-трамбовочные массы и быстросохнущие литые смеси для малых и средних печей
2.1. Набивные массы
Поскольку малые и средние печи обычно имеют один леточный канал, интервалы между выпусками чугуна короткие, и нет времени на сушку и прогрев обычных литых смесей. Поэтому здесь применяют набивные массы, не требующие сушки.
Состав набивных масс для малых печей:
-
Al₂O₃: 15–69%,
-
SiC + C: 10–25%.
Состав для шлаковых желобов:
-
Al₂O₃: 35–45%,
-
SiC + C: 15–30%.
Требования к сырью:
-
Низкое содержание примесей,
-
Высокая степень спекания (водопоглощение <4,5%).
Гранулометрия:
-
8–2 мм: 40–60%,
-
2–0,074 мм: 30–40%,
-
Карбид кремния (<100 меш).
В качестве связующего используют каменноугольную смолу + битум (без воды), что позволяет сразу после трамбовки запускать чугун.
2.2. Быстросохнущие бетонные смеси
Для чугуновозных желобов применяют составы на основе:
-
Электрокорунда,
-
Коричневого электрокорунда,
-
Карбида кремния,
-
Микрокремнезема,
-
Глиноземистого цемента.
С добавлением комплексных антивзрывных добавок такие смеси выдерживают до 3 месяцев непрерывной работы (например, на печи 580 м³ с пропуском >180 тыс. т чугуна).
3. Ремонтные составы для желобов доменных печей
3.1. Торкрет-массы
Используются для быстрого горячего ремонта (температура 100–1450°C). Al₂O₃–SiC–C-составы на фосфате алюминия показывают высокую эффективность. В качестве отвердителя добавляют магнезит (1–2%).
3.2. Саморастекающиеся ремонтные массы
Используют те же материалы, что и для основных желобов, но с комбинированным связующим (смола + битум). Благодаря оптимальной рецептуре и пластификаторам, такие смеси обладают высокой текучестью и удобны в нанесении. Срок службы после ремонта увеличивается на 10–20%.
3.3. Саморастекающиеся бетонные смеси
Для ремонта передней части основного желоба (наиболее подверженной эрозии) применяют самотечные составы. Их гранулометрия должна быть:
-
Крупная фракция: 20%,
-
Средняя: 45%,
-
Мелкая: 35%.
При соотношении ультратонкого порошка к мелкому 0,35–0,5 достигается оптимальная текучесть. На печи 2000 м³ такие смеси позволяют продлить срок службы желоба до >100 тыс. т пропущенного чугуна.
