книги / Неформованные огнеупоры. Свойства и применение неформованных огнеупоров Сост. И. Д. Кащеев [ др.]; Под ред. И. Д. Кащеева

Рис. 7.6. Методическая печь с шагающим подом: 1 — загрузочный шлеппер; 2 — внутрипечной рольганг выдачи; 3 — машина поштучной выдачи

Рис. 7.7. Методическая печь с шагающими балками: 1— торцевые горелки; 2 — сводовые горелки; 3— боковые горелки; 4 — ось рольганга загрузки; 5 — ось рольганга выдачи

• рабочий слой должен быть газонепроницаемым для исключения прососа теплоно­ сителя между слоями футеровки;

• скорость нагрева и охлаждения печей должна обеспечивать сохранность структу­ ры огнеупора.

Свойства неформованных огнеупоров и места их применения в футеровке нагрева­ тельных печей приведены в табл. 7.2.

Как правило, подины нагревательных печей выполняют многослойными. При этом

рабочий слой может быть изготовлен из штучных изделий, огнеупорных бетонов и набивных масс.

При применении огнеупорного бетона подину нагревательных печей выполняют из однослойных и двуслойных блоков и панелей; из многослойных блоков и панелей, состоящих из огнеупорного бетона, теплоизоляционного материала и металлического основания, которое может быть кожухом печи; из многослойных конструкций, в кото­ рых укладку теплоизоляционных и плотных монолитных слоев производят непосред­ ственно в тепловом агрегате. Для изготовления бетонных блоков и панелей применя­ ют корундовые, высокоглиноземистые, шамотные, форстеритовые бетоны.

Корундовые блоки массой 80 кг на алюмофосфатной связке в футеровке подин ме­ тодических печей имеют стойкость в несколько раз выше стойкости кирпичной футе­ ровки. Панели (плиты) размерами 700x500x150 мм для футеровки подин изготовляют из форстеритового бетона на связке из портландцемента с добавкой тонкомолотого хромита. Футеровка шагающей подины нагревательной печи с использованием ко­ рундового и шамотного бетонов показана на рис. 7.8. Подину выполняют многослой­ ной. На металлическое основание укладывают огнеупорные теплоизоляционные ма­ териалы, поверх изделий заливают шамотный бетон, прикрепляющийся металличес­ кой арматурой к основанию. Рабочий слой изготовляют из корундового бетона, к кото­ рому предъявляют требования высокой прочности, окалиноустойчивости и термостой­ кости. Через каждый метр по длине подины выполняют температурный шов.

Для футеровки балок в нагревательных печах с шагающим подом применяют зара­ нее изготовленные обожженные и безобжиговые блоки или футеровку делают моно­ литной. Использование огнеупорного бетона с высоким содержанием А120 3 для футе­ ровки верхнего рабочего слоя позволяет отказаться от металлической облицовки ба­ лок, выполняемой из дорогостоящего жароупорного стального литья. При этом также улучшается качество и экономичность нагрева, так как металлическая облицовка спо­ собствует интенсивному отводу тепла в щели между балками, в результате чего уве­ личиваются неравномерность нагрева заготовок и расход топлива. В качестве изоля­ ции применяют волокнистые материалы. Наиболее распространены футеровки шага-

Рис. 7.8. Футеровка шагающей подины нагревательной печи: 1 — корундовый плотный бетон; 2 — шамотный плотный бетон; 3,4 — теплоизоляционные изделия; 5 — волокнистые плиты

к—л

Рис. 7.11. Стеновая многослойная панель: 1— плотный бетон; 2 — анкерный кирпич; 3 — теплоизо­ ляционный бетон; 4 — усадочные швы

плит или рулонного материала, второй слой выполняется из легковесных огнеупор­ ных изделий. Через оба слоя проходят шарнирно соединенные с облицовкой металли­ ческие крепящие элементы, которые привязывают рабочий слой футеровки через ке­ рамические анкера к каркасу. Смотровые окна, гляделки и прочие отверстия в стенах обрамляют огнеупорным монолитным бетоном или бетонными изделиями, изготов­ ляемыми заранее. Рабочий слой стен выполняют набивной пластичной массой в сколь­ зящей опалубке или заливкой огнеупорным бетоном. Изготовление футеровки произ­ водят отдельными панелями шириной 1,5-2 м по длине печи.

Известен положительный опыт использования кирпичных панелей в стенах, привя­ занных к каркасу. При этом непременным условием является монолитность футеров­ ки за счет использования спекающегося мертеля. С точки зрения механизации фугеровочных работ предпочтение отдается футеровке из блоков или панелей, однако для сложных профилей торцовых стен применяют набивные пластичные алюмосиликат­ ные массы на фосфатной связке.

Бетон в стеновых многослойных бетонных панелях с анкерным креплением выпол­ няет функцию рабочего слоя, воспринимая усилия, возникающие при транспортиро­ вании, монтаже и эксплуатации. Крепление панелей к каркасу печи должно обеспечи-

Рис. 7.13. Фрагмент блочной футеровки свода: 1— кера­ мический анкер; 2— теплоизоляционный бетон; 3—теп­ лоизоляционные изделия; 4 — вкладыш; 5 — плотный бетон

вать независимое расширение каркаса и футеровки. На рис. 7.11 показана конструк­ ция стеновой многослойной панели, на рис. 7.12 — методическая печь из сборных панелей.

Футеровку сводов выполняют из огнеупорных шамотных изделий марки ША, масс

и бетонов. Подвесной свод из штучных изделий неплотен, что вызывает большие по­ тери тепла и фильтрацию продуктов сгорания. Более эффективны подвесные моно­ литные своды из огнеупорных масс и бетонов или блочные своды с двумя анкерными керамическими подвесками. Рабочую часть монолитных сводов толщиной 150-200 мм набивают массой отдельными панелями размерами 2x1,5 м. Подвеску панелей произ­ водят ребристыми анкерными керамическими изделиями, прикрепленными к каркасу свода металлическими крепящими элементами. Изоляцию свода толщиной 100-150 мм производят теплоизоляционным бетоном до уровня металлических крепящих элемен­ тов после разогрева свода. Футеровка свода из предварительно изготовленных бетон­ ных блоков на двух анкерных подвесках показана на рис. 7.13.

Для изготовления бетонных блоков применяют бетон с содержанием А120 3 не ме­ нее 50 %. Такой бетонный свод обладает высокой газоплотностью, хорошими тепло­ изолирующими свойствами; его стойкость превосходит стойкость свода из фасонных огнеупоров в 5-10 раз.

Сводовые горелочные камни также выполняют из высокоглиноземистого бетона на высокоглиноземистом цементе. Их готовят предварительно и монтируют вместе с металлической горелкой до изготовления футеровки свода. Повышению стойкости горелочных камней способствует переход от изготовления горелочных камней спосо­ бом пневмотрамбования из полусухих масс и ручной набивки из пластичных масс к механизированной технологии формования — вибролитью. Вибролитые горелочные камни по своим свойствам существенно превосходят трамбованные или изготовлен­ ные ручным формованием. Характеристика вибролитых горелочных камней: массо­ вая доля, %: А120 3 91,7-92,6,8Ю2 6,0, Ре20 3 0,16-0,43; огнеупорность 1990 °С, предел

прочности при сжатии 63,5-123,1 МПа, открытая пористость 17,4-21,4 %; дополни­ тельная усадка при 1400 °С и выдержке 1 ч отсутствует.

7.3. Термические печи

Печи для термической обработки имеют более низкие температуры по сравнению с нагревательными. Температура термической обработки стальных изделий: отпуск 400700 °С, изотермическая выдержка 500-600 °С, отжиг 700-800 °С, закалка и нормали­ зация 800-950 °С, термообработка легированных сталей 900-1180 °С. Режим полной термообработки изделий обычно состоит из периодов нагрева, выдержки, регулируе­ мого (замедленного) и ускоренного охлаждения. Нагрев, выдержка и регулируемое

охлаждение осуществляются в футерованных камерах. В термических печах приме­ няется как газовый, так и электрический нагрев. Часто используют специальные ат­ мосферы контролируемого состава, предназначенные для защиты изделий от окисле­ ния или для их химико-термической обработки (обезуглероживание, науглерожива­ ние, цементация и др.). В этом случае при газовом нагреве применяют муфелирование садки или нагрев радиационными трубами.

Термические печи делятся на печи непрерывного действия (проходные и протяж­ ные) и периодического действия, или садочные (колпаковые и камерные).

Среди проходных термических печей наиболее распространены печи с роликовым подом. Рабочее пространство проходных печей имеет обычно прямоугольную в попе­ речном сечении форму, одинаковую по всей длине печи. Поперечное сечение печи с роликовым подом для нагрева под закалку (880-890 °С) с прямым отоплением боко­ выми горелками показано на рис. 7.14, а для отжига (720 °С) с защитной атмосферой

ирадиационными трубами — на рис. 7.15.

Протяжные печи могут быть горизонтальными и вертикальными (башенными). Го­

ризонтальные протяжные печи по конструкции аналогичны печам с роликовым по­ дом. Башенные печи имеют более сложную конструкцию. Их высота может достигать 30 м, поэтому надо применять специальные меры для сохранения устойчивости клад­ ки и компенсации температурных расширений. На рис. 7.16 показана камера нагрева вертикальной протяжной печи с защитной атмосферой и радиационными трубами.

Среди печей периодического действия наибольшее распространение получили га­ зовые колпаковые печи с защитной атмосферой. В этих печах применяется муфелиро­ вание металла и организуется циркуляция защитной атмосферы. На рис. 7.17 показа­ на конструкция газовой колпаковой печи с защитной атмосферой для отжига рулонов полосы.

Использование огнеупорных волокнистых материалов для футеровки термических печей позволяет значительно снизить удельный расход топлива в период эксплуата­ ции печей, трудозатраты на строительство печей, расход огнеупоров, металла, а также перейти на панельные конструкции печей и выполнение футеровки до монтажа печи. Вследствие повышенной стоимости огнеупорное волокно и изделия из него рекомен­ дуется применять при температуре выше 600 °С.

Огнеупорные волокнистые материалы и изделия могут использоваться в качестве рабочих и теплоизоляционных слоев футеровок. Волокнистые материалы в качестве рабочего слоя выбирают при отсутствии механических воздействий на футеровку.

Слой футеровки, обращенной в рабочее пространство, при скоростях движения га­ зов внутри печного пространства менее 7 м/с и температуре до 850 °С выполняют из войлока, при скоростях до 40 м/с — из формованных плит на глиняной связке или теплоизоляционных композиций с пределом прочности при сжатии не менее 1 МПа. При скоростях движения газов более 40 м/с или наличии истирающего воздействия футеровку из волокнистых огнеупорных материалов защищают от эрозии слоем огне­ упорного кирпича или огнеупорного бетона.

Плоский свод термических печей из стекловолокнистых плит (ШВП, МКРП) пока­ зан на рис. 7.18.

Конструкции футеровки из волокнистых материалов показаны на рис. 7.19.