5.6. Обжиг футеровки

Обжиг заключается в нагреве футеровки по особому режиму до 1100—1150°С. Целью обжига является обеспечение коксования связки огнеупора — смолы или пека. После обжига каждое зерно огнеупора оказывается покрытым тонкой коксовой (углеродистой) пленкой, которая скрепляет зерна, придавая огнеупору прочность, и защищает зерна от взаимодействия со шлаком. В ходе обжига в связке протекают следующие процессы. При температурах от 40 до 200—250 °С происходит размягчение и плавление смолы и пека, а в интервале 100—300 °С удаляются вода, адсорбированные газы и легкие масла. При температурах выше 350—400 °С происходит разложение (пиролиз) углеводородов связки с выделением газообразных продуктов и формирование из остатка связки коксового вещества (молекулярная ассоциация связки). Летучие вещества наиболее интенсивно выделяются в интервале температур 300— 450 °С; коксование (формирование коксового остатка) завершается при 800—1000 °С.

С учетом протекания этих процессов, как правило, разрабатывают режимы обжига. Вначале до 350—450 °С нагрев следует вести быстро, чтобы быстро пройти опасный интервал разупрочнения и возможного оползания футеровки и сформировать на поверхности плотную корочку скоксовавшегося огнеупора (обычно к этому моменту толщиной 5—10 мм). В дальнейшем, чтобы избежать бурного выделения летучих и исключить в результате этого сколы футеровки, нагрев до 700—750 °С следует вести замедленно. При этом по мере прогрева футеровки и увеличения толщины коксовавшегося слоя летучие выделяются постепенно, не вызы-вая разрыхления структуры огнеупора. Заключительный период обжига, после того как сформировался скоксованный слой достаточной толщины и прочности (от 700—750 до 1100— 1150°С), следует вести с большой скоростью, чтобы уменьшить обезуглероживание поверхностного скоксованного слоя.

На отечественных заводах обжиг обычно ведут путем сжигания в конвертере кокса в струе кислорода, подаваемого при помощи фурмы. Возможен обжиг с одноразовой загрузкой кокса до начала обжига и с порционной его подачей в процессе обжига. Обжиг с одноразовой загрузкой кокса нельзя считать рациональным, поскольку при этом в результате медленного разжигания кокса во всем его объеме, начальный период разогрева протекает медленно. Вместе с в середине обжига, когда горит основная масса кокса, разогрев происходит с большой скоростью, а в конце, по мере выгорания кокса, скорость нагрева футеровки снижается.

Рациональным является обжиг с порционной подачей кокса и изменением расхода кислорода, позволяющими регулировать скорость нагрева. Ниже приведены данные о режиме обжига футеровки на двух отечественных заводах с 350-т конвертерами:

Период обжига 1 2

Температура, °С 20 – 350 350 – 550

Скорость нагрева, °С/мин 12 – 15; 7 – 10 1,5 – 2,0; 1,4 – 1,6

Период обжига 1 2

Температура, °С 550 – 750 750 – 1150

Скорость нагрева, °С/мин 2 – 3; 10 – 15 7 – 10; 10 – 15

После нагрева до 1100 — 1200°С делается выдержка в течение 20 — 40 мин; общая длительность обжига 4,5 — 6,5 ч. Обычно вначале в конвертер загружают 3 — 4 т кокса, а затем его вводят порциями по 100 — 750 кг; для регулирования температуры изменяют массу загружаемых порций, интервал между их загрузкой и расход кислорода через фурму; общий расход кокса составляет 7 — 12 т.

В 130 — 160-т конвертерах продолжительность обжига составляет 2,5 — 4,5ч, в 300 — 350-т от 4 до 6,5ч; за это время образуется скоксовавшаяся корочка толщиной соответственно 70 — 80 и 90 — 110 мм. Это обеспечивает прочность футеровки, необходимую для проведения первой плавки.

Первая плавка проводится сразу после окончания обжига. Во избежание повреждения футеровки первую плавку обычно проводят без стального лома или с загрузкой небольшого количества лома в середине продувки. Для обеспечения необходимой прочности футеровки после ее обжига до вывода конвертера в резерв должно быть проведено без перерывов не менее 10—20 плавок.

Автоматическое регулирование обжига внедрено на ЧерМК и, как показал опыт, обеспечивает наиболее точное поддержание требуемого режима изменения температуры футеровки конвертера в процессе ее нагрева. С этой целью АСУ по заданной программе изменяет интервал между подачами порций кокса в конвертер, регулируя тем самым количество выделяющегося в единицу времени тепла для нагрева футеровки. Для уменьшения инерционности процесса масса загружаемых порций кокса выбрана небольшой (100 кг); кокс загружают через систему подачи сыпучих материалов в конвертер. Температуру контролируют при помощи термопары, установленной в канале летки; эта информация поступает на самопишущий потенциометр, который вычерчивает график нагрева (график изменения температуры во времени). Сопоставление этого графика с заданным позволяет регулировать режим загрузки порций кокса.