ФУТЕРУВАННЯ ПЕЧІ
Внутрішню частину барабана футерують (облицьовують) вогнетривкими матеріалами. Футерування барабана знаходиться в дуже важких експлуатаційних умовах: внутрішня поверхня її піддається впливу високої температури (до 1400-1500 ° С), а поверхня, прилегла до корпусу барабана, різко охолоджується і має температуру до 300 ° С. Перепад температур викликає внутрішні температурні напруги в матеріалі футерування. По внутрішній поверхні футерування безперервно переміщається матеріал і стирає її. При температурі понад 1300° З матеріал, що обпалюється, частково розплавляється. Рідкий розплав, що при цьому утворюється, також негативно впливає нафутеровку.
В результаті обертання печі поверхня футеровки за кожен оберт барабана періодично піддається дії розпечених газів і матеріалу. При цьому також виникають температурні напруження, і чим повільніше обертається піч, тим значнішими будуть ці напруження. З цих причин особливо негативно позначається на збереженні футерування переклад печі на «тихий хід», що викликається порушенням технологічного процесу.
І, нарешті, деформації корпусу печі також спричиняють напруги у футеровці та її руйнування.
Таким чином, футерування барабана є елементом печі, найбільш схильним до агресивного впливу робочого середовища. Тому якістю футеровки, безпекою її під час роботи визначається переважно коефіцієнт використання річного робочого дня печі загалом.
Стійкість футеровки характеризується числом діб робочого часу (міжфутерувальній кампанії) в ділянці барабана, що найбільш руйнується, — зоні спікання. Вона залежить від виду застосовуваних вогнетривких матеріалів, якості футерувальних робіт, продуктивної печі і виду застосовуваного палива.
Середня стійкістьнайпоширенішою хромомагнезитової футеровки по цементній промисловості в цілому становить приблизно 150 діб, знижуючись при дуже поганому виконанні футерування та експлуатації печі до 10—15 діб і підвищуючись при дотриманні всіх встановлених правил до 500 діб.
Магнезитохромітові та периклазошпінелідні вогнетривкі матеріали підвищують стійкість футерування в порівнянні з хромомагнезитової .в 1,5-2 рази.
За інших рівних умов найшвидше руйнується футерування в печах з опаленням вугіллям та мазутом; приблизно в 1,5-2 рази підвищується стійкість футерування при використанні газу.
Наведені терміни стійкості футерування відносяться, як зазначалося, до зони випалу. В інших менш температурно напружених зонах середня безпека футеровки досягає 1-2 роки.
Збільшення терміну служби футерування досягається технологічними та конструктивними факторами.
До перших належать: суворе дотримання технологічного режиму випалу клінкеру - рівномірне харчування печі сировиною та паливом, сталість хімічного складу, тонкості помелу та вологості сировини, сталість калорійності, вологості та тонкощі помелу твердого палива. Це забезпечує стабільність теплового режиму печі, виключає необхідність переведення її на уповільнену швидкість обертання, зменшує коливання температури у футеруванні та деформації корпусу печі, що найбільш руйнівно діють на футерування. Розігрівання печі після ремонту слід проводити поступово, а охолоджувати при вимушених зупинках - повільно.
До конструктивних факторів слід зарахувати:
застосування для футерування високоефективних вогнетривів, зокрема для зони спікання — магнезитохромітових та перик- лазошпінелідних;
застосування розчинів кладки відповідної якості; наприклад, для кладкимагнезіальних вогнетривів найбільш підходящим є магнезитовий розчин, зачинений рідким склом;
висока якість кладки; вона повинна мати форму кола (відхилення допускаються трохи більше ±10 мм для печей діаметром 3,6 м). Цеглини повинні щільно прилягати до корпусу печі, щоб запобігати проникненню газів у зазори, при якому футерування швидко руйнується через значну деформацію корпусу.
Кладку виконують на розчині або всуху. При сухій кладці між цеглою поміщають гладкі або рифлені металеві пластинки. При температурі випалу метал частково плавиться та скріплює цеглу. Однак досвід показав, що футерування, виконане на розчині, більш довговічне, ніж на металевих пластинках.
Щільне прилягання футерування до корпусу печі досягається застосуванням клинчастої цегли різної форми та розмірів.
До конструктивних прийомів слід віднести утворення клінкерної обмазки на поверхні футерування в зоні спікання. При температурі 1300-1450 ° С у цій зоні відбувається, як зазначалося, часткове плавлення сировинної суміші, в основному алюмінієвих сполук (плавнів). Вони взаємодіють з матеріалом футерування, налипають на неї, утворюючи при цьому шар обмазки товщиною до 200 мм і більше, добре захищає футерування від дії розпеченого середовища.
Зі збільшенням інтенсивності охолодження корпусу печі умови утворення обмазки та якість її покращуються. З цією метою застосовують штучне охолодження корпусу печі - повітряне (обдування) або водяне (зрошення). Найбільш ефективне водяне охолодження, що підвищує приблизно в тривалість служби футеровки.
Вогнетривкі матеріали, що застосовуються для футерування клінкерообпалювальних печей, повинні задовольняти наступним загальним вимогам:
вони не повиннірозплавлятися за робочої температури; повинні бути термічно стійкими, тобто повинні витримувати, не руйнуючись, різкі систематичні коливання температури (нагрівання та охолодження); хімічно стійкими - не повинні руйнуватися під дією розплаву матеріалу, що обпалюється. Вогнетривкі матеріали повинні мати достатню міцність при стисканні і здатність чинити опір стираючому впливу сировинної суміші, що обпалюється. Крім того, вони повинні володіти здатністю .не деформуватися при спільній дії високої температури і навантаження стиснення, розтягування та згинання.
Методи визначення зазначених властивостей вогнетривів наведено у відповідних ГОСТах. У 16 дано основні види вогнетривів, що застосовуються в цементній промисловості, їх показники та призначення.
Вогнетривкі матеріали для клінкерообпалювальних печей виготовляють у вигляді штучних виробів: нормальної цегли - прямокутного паралелепіпеда, і клинової (торцевої, ребрової), залежно від ділянок кладки футеровки.
Для кладки вогнетривів застосовують розчини таких складів.
Розчини для кладки шамотних вогнетривів: цемент марки не нижче 400, затворений 30—(40% води; шамотно-цементний розчин: 1 об. ч. цементу і 1—2 об. -40% води від ваги сухої суміші;
шамотно-глиняний розчин на рідкому склі: 2-3 про. ч. вогнетривкої глини та 8-19 про. ч. меленого шамоту, затворені 35-40% рідкого скла (щільність 1,13-1,35) від ваги сухої суміші;
шамотно-глиняний розчин на воді: 2-3 про. ч. вогнетривкої глини, 8-9 про. ч. меленого шамоту -10% портландцементу від ваги глини і шамоту, затворені 30-40% води за вагою всієї суміші.
Розчини для кладки магнезіальних вогнетривів: магнезіальний порошок МГЩ, зачинений рідким скломщільністю 1,35-1,38 (15-20% за вагою);
мелений магнезіальний порошок МПК - 5 об. ч. і мелена чавунна тирса - ,1 про. ч., зачинені рідким склом (25-30% за вагою) щільністю 1,35-1,38;
мелений порошок каустичного магнезиту - 4 про. ч., колчеданние недогарки 1 про. ч. і мелену чавунну тирсу 2 про. ч.,
зачинені рідким склом щільністю 1,35-Я, 38 (40% пс ваги);
мелений хромомагнезитовий порошок (бій виробів) - 2 об. ч. і мелена чавунна тирса-1 про. ч., затворені рідким склом щільністю 1,35-1,38 (15-35% за вагою);
мелений хромомагнезитовий порошок (бій виробів) - .5 об. ч. і колчеданние недогарки-1 про. ч., зачинені рідким склом щільністю 1,35-1,38 (30 40% за вагою).
В даний час дороге футерування з вогнетривких виробів починають замінювати дешевшими жаростійкими бетонами. Їх готують на глиноземистому цементі або портландцементі, а також на рідкому склі з добавкою кремнефтористого натрію. Бетони на глиноземистому цементі мають більш високу вогнетривкість.
У цементні бетони вводять тонкомолоту добавку (шамот, хроміт, магнезит, гранульований доменний шлак); як заповнювачі для бетону застосовують подрібнений хроміт, шамот, базальт, діабаз, відвальний доменний шлак, магнезит та інші подрібнені вогнетривкі матеріали.
Жаростійкі бетони поки застосовують тільки для футерування нерухомих частин печі, а також холодної зони.
Перед пуском печі після влаштування або ремонту футеровки піч ретельно просушують сухим повітрям або газом, що спеціально одержується в приставних теплових апаратах або відбирається від діючих установок.
За даними [8]дляфутеровкирафінувальних ковшів найкраще використовувати доломітовийцегласкладу, %: SiO2 0,6;А12О3 0,4; Fe2O3 1,0Піч—ківш може працювати як агрегат для плавки та витримки металу і в цьому випадку нагадує індукційну тигельнупіч.
Кам'яні конструкції, що експлуатуються в умовах високих температур, наприклад промисловіпечі, димові труби, зводять з вогнетривкоїцегли(шамотної, динасової, магнезитової та ін) на вогнетривкому розчині.
Отже,футеруванняпечіпочало відчувати додаткові навантаження. Одним із заходів, що полегшили важкий режим, стало застосування охолодження водою футеровки бічних стін і склепіння. Для кладки ковшівшамотніцеглиниі високоглиноземисті.
Вогнетривкі матеріалидляфутеровкицихпечей, як правило, підбираються з метою запобігання хімічним реакціям між газовими відходами та вогнетривами. Для кладки ковшівшамотніцеглиниі високоглиноземисті.
У більших обертових печах виконують випал каустичного і металургійного магнезиту і шамота. Цим вимогам більшою мірою задовольняють вироби, виготовлені спеціальнодляфутеровкиобертовихпечей, у тому числі:шамотнімарки.