Износ футеровки

Публикация: 07.02.2023
Время чтения: 7 мин.
Просмотров: 1420

Ключевая причина сокращения в производстве срока эксплуатации футеровки – износ. На степень износа влияют следующие факторы:

химическое и механическое воздействие расплавленного металла;
расслаивание наружного слоя огнеупоров из-за перепада температур во время вынужденных простоев между плавками;
истираемость во время загрузки скрапа;
абразивный износ.

Устойчивость футеровки к факторам износа формируют огнеупоры, качество, вид и способ кладки которых различается в каждом отдельном случае. Важно точно определить степень износа огнеупоров, чтобы вовремя произвести замену футеровочного слоя.

Метод определения износа футеровки

Уровень износа футеровки определяют замерами уровня радиоактивности шлака и расплавленного металла. Для этого на этапе кладки по всей толщине футеровки монтируют радиоактивный стержень из металла, один конец которого расположен заподлицо с функциональной поверхностью футеровочного слоя.

В процессе эксплуатации верхний слой футеровки постепенно изнашивается. По мере разрушения огнеупоров часть радиоактивного стержня попадает в металл и шлак. Толщина разрушенного слоя огнеупоров и расплавленного радиоактивного стержня одинакова, поэтому уровень концентрации радиоактивного материала в шлаке и расплавленном металле прямо пропорционален уровню износа футеровочного слоя.

Благодаря снятию показания радиоактивности каждую плавку, образуется непрерывное информирование о состоянии футеровки.

Износ футеровки индукционных печей

Спекание и растрескивание футеровки индукционных печей связано в первую очередь с химическим воздействием на огнеупорный слой. Сложность определения степени износа заключается в неравномерности воздействия на футеровку. В каждой зоне печи наблюдается разная химическая реакция, быстро или медленно влияющая на износ.

Футеровка лакового пояса тигля теряет огнеупорные свойства из-за активного перенасыщения силикатными расплавами. Насыщенный силикатами огнеупорный слой меняет свои свойства на противоположные и затем разрушаются.

Степень износа стен тигля значительно ниже. Силикатных расплавов в эту область поступает меньше, футеровка разрушается медленнее.

Подина печи подвергается большему воздействию расплавами, чем шлаковый пояс. Но процесс взаимодействия проходит с высокой скоростью и отсутствует агрессивное взаимодействие непосредственно со шлаком.

Формованные огнеупорные изделия медленнее насыщаются силикатными расплавами, соответственно, дольше служат. Чем выше располагается рабочий слой огнеупоров от пода печи к шлаковому поясу, тем больше количество силикатов в расплаве и выше износ футеровки.

Разрушение футеровки области индуктора крайне опасно. Для охлаждения внутри индуктора циркулирует холодная вода и при попадании расплавленного металла происходит взрыв.

Разрушение футеровки доменной печи

Футеровка доменной печи подвержена разрушению в такой же степени, как и огнеупорные системы защиты других подобных устройств. Это снижает эффективность работы установки, увеличивает затраты на ее обслуживание.

Процесс износа и повреждения носит многоэтапный характер.

Огнеупор насыщается элементами плавки, которые, взаимодействуя с ним, образуют сложные соединения;
Новообразования разрушаются реагентами, которые применяются для воздействия на металлические материалы обработки;
Происходит постепенное снижение прочности огнеупора, его деформация, растрескивание.

Наиболее распространенными причинами, ускоряющими данный процесс, являются также нарушения технологии и режима плавки, резкие температурные колебания. Это приводит к появлению трещин, отслаиванию защитного слоя.

Определяется состояние огнеупора с помощью визуального осмотра, применения оптических инструментов, оборудования для инфракрасной термографии, позволяющего измерить его толщину. При значительном сокращении требуется замена или ремонт материала.

Регулярные осмотры и специальные методы диагностики после производственных циклов позволяют обнаружить проблемы, принять меры по их устранению.

Механизм износа футеровки конвертеров

Огнеупоры конвертера в результате физико-химических реакций производят массобмен с воздействующей средой. Основная деформация футеровки всех участков происходит в момент продувки шихты кислородом и расплавления шихты. В процессе поднятия температуры до предельных значений происходит разрушение наружного слоя футеровки, соприкасающегося с расплавленной массой. Основными факторами износа футеровки конвертеров являются:

предельно высокая температура и ее перепады;
ввод определенных добавок в расплавленную сталь;
процесс расплавления шихты;
продувка кислородом.

Больше всего подвержена износу футеровка шлакового пояса, так как она вступает в непосредственный контакт со шлакометаллической эмульсией, которая образуется на поверхности под влиянием продува кислородом.

Износ футеровки промковшей

Футеровка промышленного ковша подвергается воздействию расплавленного металла от нескольких часов до суток. Это существенно сказывается на ее износе. Дополнительные нагрузки на огнеупоры оказывает остывание футеровки вместе с остатками расплавленного металла, который удаляется механически. Перепады температур и механическое воздействие увеличивает степень износа.

При формировании футеровки промковшей необходимо учитывать следующие факторы:

слой футеровки должен обеспечивать сохранность корпуса промышленного ковша от разрушения;
предотвращать теплопотери расплавленной стали;
создавать условия для оптимального движения потоков стали в промышленном ковше;
защищать расплавленный металл от вторичного окисления при промежуточных переливах.

Все эти работы изнашивают футеровку, оказывая физическое, химическое и механическое воздействие. Существенно сохраняет арматурный слой огнеупоров торкретирование. Рабочий слой из нанесенной набрызгом монолитной массы действует один цикл, но сохраняет от износа арматурный и теплоизоляционный слой футеровки.

Разрушение футеровки котлов

Серьезной проблемой, с которой сталкиваются многие предприятия и энергетические компании, является частичное или полное разрушение футеровки котлов. Часто это случается после двух-трех лет эксплуатации. Помимо повышенных температурных режимов опасность заключается в коррозии. Ее образование вызывают агрессивные химические вещества, содержащиеся в воде или сгоревшем топливе. Большое физическое воздействие на основы футеровки оказывают скачки давления, вибрации. Частой причиной становятся нарушения технологических процессов.

Для увеличения периода эксплуатации необходимо:

Регулярно обслуживать – помогает своевременно обнаружить трещины, другие повреждения;
Правильно настраивать режим работы – снижается нагрузка на стенки футеровки и котла;
Использовать специальные защитные покрытия, особенно в проблемных местах, – увеличивают устойчивость кирпича, другого огнеупора к тепловым и химическим воздействиям.

Данные меры позволяют предотвратить или замедлить разрушение огнеупора, увеличить срок его службы на два-три года.