Огнеупорные материалы черной металлургии

Верхний рабочий слой подины выполняется набивным из магнезитового порошка «Экстра» крупностью 1--4 мм. Перед набивкой кирпичную кладку пода нагревают до 60--80 °С, затем промазывают горячей смолой, после чего набивают подогретым до 100 °С магнезитовым порошком, смешанным с каменноугольным пеком.

Рис. 5.3 - Футеровка подины и стен 100 т электропечи-/ -- кирпич магнезитовый, 2 -- корпус магнезитохромитовый, 3 -- кирпич шамотный, 4 -- порошок шамотный, 5 -- порошок магнезитовый, 6 -- асбест молотый, 7 -- асбест листовой

Изготовление подин кислых дуговых печей, для которых применяется динасовый кирпич, характеризуется следующими особенностями. При нагревании динасовый кирпич увеличивается в объеме Для компенсации расширения оставляются зазоры между кирпичами, в которых устанавливаются деревянные прокладки Швы между кирпичами смежных рядов не должны совпадать Поверхностный ряд динасового кирпича смачивается жидким стеклом, затем на него насыпается слой смеси, состоящий из кварцевого песка и молотой огнеупорной глины, после чего материал утрамбовывается пневматическими трамбовками

Стены основных электропечей выкладываются преимущественно из магнезитового, а также из периклазошпинелидного, магнезитохромитового и безобжигового кирпича в кассетах Столбики и арки рабочего окна и выпускного отверстия выкладываются из термостойкого хромомагнезитового или магнезитового кирпича

Главным материалом для изготовления сводов основных и кислых дуговых печей ранее был динасовый кирпич. Уже продолжительное время своды основных дуговых печей изготавливаются из магнезитохромитовых огнеупоров. В последние годы опробованы и начали внедряться водоохлаждаемые своды плоской формы. Стойкость таких сводов значительно увеличивается и достигает 400 плавок и более.

В последние десятилетия с целью уменьшения простоев электропечей на ремонтах и снижения расходов огнеупоров начали применять различные конструкции водоохлаждаемых элементов стен и сводов печей (так называемые панели) Такие водоохлаждаемые элементы работают в электросталеплавильных цехах ряда металлургических предприятий, в том числе на Донецком металлургическом заводе Панели выполняются из стальных труб, которые в процессе эксплуатации покрываются гарнисажем толщиной 8 - 12 мм, образующимся из шихтовых материалов и шлака.

6 Огнеупорная футеровка индукционных печей

Основными элементами индукционной печи являются металлический каркас, индуктор и тигель, располагающийся внутри индуктора, через который пропускают переменный ток. Индукторы изготавливают из полых медных труб, по которым циркулирует вода для охлаждения. К индукторам подводится переменный ток от высокочастотных или машинных генераторов. Индукционные печи делятся на два типа -- питаемые током повышенной частоты (до 1000 Гц) и питаемые током промышленной частоты (50 Гц). В металле наводятся токи Фуко, вызывающие его нагрев и плавление. Обычно в индукционных печах выплавляют стали методом переплава или путем сплавления чистого железа с соответствующими ферросплавами и легирующими элементами. Вместимость индукционных печей достигает 60 т. Одной из особенностей индукционных печей является циркуляция жидкого металла, вызываемая взаимодействием электромагнитных полей, возбуждаемых токами, проходящими по индуктору, и вихревыми токами в металле. Плотность индуктируемых токов достигает максимума на поверхности металла у стенок тигля и снижается по направлению к оси тигля (поверхностный эффект).

Футеровка тиглей индукционных печей может быть основной или кислой. Для основной футеровки тиглей применяют огнеупорные смеси различных составов, чаще магнезитовый порошок. Для связки применяют огнеупорную глину, жидкое стекло, борную кислоту и др. Набивную кислую футеровку тиглей изготавливают из дробленого кварцита или кварцевого песка с добавкой в качестве связующего материала борной кислоты. Стойкость кислых тиглей до 250 плавок, основных -- до 100 плавок. Футеровка тиглей должна обладать высокой огнеупорностью и шлакоустойчивостью, термостойкостью и механической прочностью.

Перед началом плавки металлическую шихту полностью загружают в тигли, после чего включают переменный ток. Когда расплавится ванна, наводят шлак, в кислые тигли присаживают SiO2, в основные --известь В процессе плавки происходит интенсивное перемешивание металла под действием электромагнитного поля. Если возникает необходимость науглероживания металла, производят присадку электродного боя.

Плавку в индукционных печах ведут без окисления примесей. Так как шлак нагревается от верхних слоях расплавленного металла, в шлаке не индуктируется ток, шлак холоднее металла, вязкий, что затрудняет массообменные процессы. В таких условиях осуществлять дефосфорацию и десульфурацию практически невозможно В индукционных печах с основной футеровкой тиглей можно выплавлять сталь любого состава. Ферросплавы при плавке стали присаживают в следующей последовательности: феррохром, ферросилиций, ферромолибден, никель в завалку, ферромарганец, ферросилиций, феррованадий за 7--10 мин до выпуска плавки, алюминий перед выпуском

Плавка стали в индукционных печах по сравнению с дуговыми печами характеризуется следующими преимуществами: уменьшается поглощение водорода и азота, а также угар металла при плавлении, так как отсутствуют высокотемпературные дуги; имеет место незначительный угар легирующих элементов при переплаве легирующих отходов; относительно небольшой габарит индукционных печей позволяет помещать их в закрытые камеры и вести плавку и разливку в вакууме или атмосфере инертного газа; электродинамическое перемешивание обеспечивает получение однородного по составу и температуре металла.

7 Рудовосстановительные электропечи

Рудовосстановительные печи применяют для выплавки ферросплавов углеродотермическим способом - ферросилиция, силикомарганца, силикохрома, высокоуглеродистых ферромарганца и феррохрома.

Для периодических процессов ферросплавные цехи разделяются на три типа: с рафинировочными печами, металлотермические и специального назначения. В цехах с рафинировочными дуговыми печами мощностью 2,5-- 7 MB А силикотермическим способом выплавляют средне- и низкоуглеродистый ферромарганец, металлический марганец; силикотермическим или комбинированным способами в плавильных горнах или дуговых сталеплавильных печах измененной конструкции выплавляются ферротитан, феррониобий, ферробор, ферромолибден и др. В цехах специального назначения изготавливают азотированные и особо чистые ферросплавы.

По назначению рудовосстановительные или рудотермические печи разделяются на восстановительные и рафинировочные, по конструкции - на открытые или закрытые Мощность открытых (бессводовых) печей находится в пределах от 2,5 до 16,5 MB * А, а закрытых печей, оборудованных сводами, от 16,5 до 72 MB * А. Ванны ферросплавных печей могут быть стационарные и вращающиеся, по форме - круглые, прямоугольные или овальные Рафинировочные печи, подобные сталеплавильным дуговым печам, применяют для производства рафинированных ферросплавов: ферромарганца, феррохрома, ферровольфрама и других сплавов. Применение сводовых закрытых печей обеспечивает утилизацию газов, улучшение условий труда, снижение выбросов, являющихся вредными для окружающей среды.

Для ферросплавных печей с вращающимися ваннами характерны следующие преимущества - более высокие газопроницаемость шихты и стойкость футеровки, а также более ровный и устойчивый ход процессов восстановления, повышение производительности и снижение удельного расхода электродов на 5 % (по сравнению с печами стационарными). Срок службы футеровки рудовосстановительных печей достигает 10 лет, а рафинировочных - 2 года

В ферросплавных печах применяются преимущественно набивные самоспекающиеся электроды, стоимость которых значительно меньше, чем угольных и графитированных. Угольные электроды находят применение лишь при производстве кристаллического кремния, а графитированные - для выплавки безуглеродистого феррохрома, а также металлического хрома, марганца и некоторых других сплавов. Самоспекающиеся электроды цилиндрической формы изготавливают диаметром до 1,5 м. Электроды в форме пластины имеют размеры до 3,2X0,8 м. Электродную массу для таких электродов приготавливают из антрацита и каменноугольного пека.

Закрытые рудовосстановительные электропечи мощностью 33 - 63 MB.А с круглыми вращающимися ваннами являются довольно емкими металлургическими агрегатами.

8 Водные ресурсы Украины

На планете более двух третей ее поверхности занимает Мировой океан (361 млн. кв. км). Однако 97% всей воды планеты составляют воды морей и океанов, т.е. соленая вода, которая непригодна для питья и прочих технологических нужд. И только 3% воды являются пресной и удовлетворяют потребности людей и всего сущего на Земле.

Большая часть пресной воды сосредоточена в виде полярных и горных ледников (2% всей влаги Земли) и менее 1% приходится на подземные и поверхностные воды, непосредственно используемые человечеством. Основными артериями, обеспечивающими людей водой, являются реки. Но эта вода сильно загрязнена, и потому лишь одна треть населения планеты пользуется доброкачественной водой, еще треть такой водой обеспечена наполовину, а треть использует недоброкачественную воду.

Украина обеспечена водными ресурсами слабо. Запасы пресных вод составляют на одного жителя одну тысячу кубометров. Водные ресурсы состоят из местного стока и транзита. Транзит поступает по Дунаю, Днепру, Северскому Донцу и другим рекам. А общий сток Украины составляет 210 куб.км. Таким образом, пресной водой Украину обеспечивают реки, которых у нас насчитывается 73 тысячи. В основном это небольшие речки. Только 125 из них имеют длину более 100км. Большинство рек относятся к бассейну Черного и Азовского морей. Наибольшая река Украины Днепр. Значительные запасы водных ресурсов сосредоточены в озерах, которых у нас около трех тысяч. В основном это небольшие озера. Лишь 30 озер имеют площадь больше 10 кв.км.

Также в пределах страны создано около 1057 водохранилищ и около 27 тысяч прудов. Запасы подземных вод составляют около 20 куб.км. Нужно отметить, что при разумном использовании водных ресурсов Украине вполне по силам утолить свою "жажду" собственными запасами.

Водные ресурсы нашей области представлены рекой Днепр и ее притоками. Всего в области 146 рек. 26 из них - малые, общая длина их равна 385 км. Они почти полностью заилены, и поэтому их нельзя считать водными источниками. Для бытовых и технических нужд используется вода 88 зарегулированных рек нашей области, общая длина которых 1873 км. В некоторые реки поступают "хвосты" ГОКов Кривбаса и т.д. Также в нашей области есть 121 водохранилище. Суммарный запас воды в них 944.9 млн. куб. м, в том числе полезный - 741.6 млн.куб.м. Кроме того, у нас 1241 пруд, общий запас воды в которых 154.6 млн.куб.м.

Озер в области мало. Они небольшие и играют незначительную роль.

Самое большое озеро - Соленый Лиман на территории Новосмосковского района. На основании всестороннего анализа можно сделать вывод: если бы водные ресурсы области были в хорошем состоянии, то Днепропетровщина полностью удовлетворила бы ими свои потребности.

Технический прогресс приводит к сильному загрязнению водных ресурсов. Многие регионы планеты испытывают мучительный дефицит воды. Ее расход с каждым годом возрастает. Увеличение производства промышленной продукции влечет за собой и увеличение расхода воды.

Ежегодно страны мира используют 15% речного стока. К 2000 году эта цифра еще больше увеличится и проблема обеспечения чистой водой человечества на пороге третьего тысячелетия станет просто катастрофической. Потребности в воде будут расти, в среднем, на 3.1% в год. Именно вода станет основным лимитирующим фактором роста городов и промышленности. И уже сегодня вода становится предметом международной торговли.

В этой сложной ситуации человечество все-таки очень многое может сделать. Совершенствование технологических процессов позволит сократить расход воды и т.п. Разумеется, жизненно необходимо и рациональное использование, сбережение водных ресурсов.

Воду известный ученый, академик А.Е Ферсман небезосновательно назвал "самым важным минералом на земле".

Список литературы

1. Интернет сайт

2. Сталь на рубеже столетий//Под. ред. Ю.С. Карабасова. - М., МИСИС. - 2001.

3. Топливо, огнеупоры и металлургические печи //А.А. Вагин, В.А. Кивандин, И.А. Прибытков, Н.Н. Перлов /М., Металлургия, 1978 -432 с.

4. Авдеев В.А., Друян В.М., Кудрин Б. И. / Основы проектирования металлургических заводов. Справочник. - Москва, «Интермет Инжиниринг». - 2002. - 463 с.

5. Гасик М.И., Емлин Б.И. Электрометаллургия ферросплавов. - Киев-Донецк, Вища школа. - 1983. - 376с.