Какой огнеупор и куда в печи?
Выберите агрегат и нажимайте на зоны футеровки. Каждой зоне нужен свой огнеупор под её нагрузку — шлак, температуру, истирание. Смотрите, что работает где и почему.
Ковш выглядит просто, но это одна из самых жёстких сред для огнеупоров: жидкая сталь при 1600–1700 °C, активный шлак на линии контакта и резкий термоцикл при каждом опорожнении и наполнении. Единой футеровки не бывает — каждая зона получает огнеупор под свою нагрузку. Нажмите на схему.
Нажмите на зону
Шлаковый пояс
1600–1700°CСамая агрессивная зона ковша — активный шлак разъедает футеровку именно здесь. Нужна стойкость к коррозии, а не только огнеупорность.
Стандарт здесь — алюмомагнезиальная шпинель и плавленый магнезит.
Стенка (обечайка)
1500–1650°CНаибольшая площадь контакта с жидкой сталью. Здесь важен баланс термостойкости, стабильности размеров и стоимости — обычно выбирают глинозёмо-шпинельный бетон.
Низкоцементный бетон на основе табулярного и реакционноспособного глинозёма.
Днище
1500–1650°CНесёт весь вес жидкой стали и принимает удар при выпуске стали из печи. Высокоглинозёмистый или шпинельный бетон с высокой прочностью на сжатие.
Высокоглинозёмистый бетон на чистом кальций-алюминатном цементе.
Стакан и засыпка
1600–1700°CКанал выпуска стали. Засыпка должна оставаться сыпучей под жидкой сталью, чтобы ковш свободно открывался при разливке — самооткрытие зависит от этого песка.
Ковшовая засыпка — хромитовая или бесхромовая оливиновая.
Защитная (постоянная) футеровка
< 1000°CСлой за рабочей футеровкой — если рабочий слой пробит, он не даёт расплаву дойти до стального кожуха и снижает теплопотери. Здесь важнее теплоизоляция, а не коррозия.
Лёгкий изоляционный кирпич за рабочей футеровкой.
Дуговая печь плавит стальной лом дугой в несколько тысяч градусов. Её футеровка выдерживает три нагрузки сразу: прямое излучение дуги, горячий активный шлак и механический удар завалки лома. Каждая зона получает огнеупор под преобладающую нагрузку.
Нажмите на зону
Горячие зоны (напротив электродов)
> 1800°CСтена напротив электродов принимает прямое излучение дуги. Самое горячее и быстро изнашиваемое место печи; здесь нужен периклазоуглеродистый кирпич с высоким содержанием графита.
Периклазоуглеродистый кирпич с плавленым магнезитом; графит повышает теплопроводность.
Шлаковый пояс
1600–1700°CЛиния контакта, где горячий шлак постоянно разъедает футеровку. Решающее значение имеет стойкость к коррозии.
Периклазоуглерод или шпинель с высокой стойкостью к коррозии.
Нижняя стена и откосы
1500–1650°CНиже шлакового пояса, в контакте с жидкой сталью. Баланс термостойкости и стоимости — обычно применяют спечённый магнезит.
Кирпич или набивная масса из спечённого магнезита.
Выпускное отверстие (EBT)
1600–1700°CЭксцентриковое донное выпускное отверстие. Засыпка должна оставаться сыпучей под сталью, чтобы выпуск шёл свободно — без хрома во избежание загрязнения.
Оливиновый песок EBT — бесхромовая замена хромитовому.
Свод (дельта)
1400–1700°CСвод принимает излучение дуги и горячие газы сверху и несёт отверстия под электроды. Высокоглинозёмистый бетон с хорошей стойкостью к термоудару.
Низкоцементный высокоглинозёмистый бетон для дельты свода.
У доменной печи самая высокая и долговечная огнеупорная футеровка в промышленности — кампания может длиться 15–20 лет. Вверху — истирание шихтой и газом, внизу — жидкий чугун и шлак. Смотрите каждую зону на разрезе.
Нажмите на зону
Колошник и верх шахты
200–800°CТвёрдая шихта — кокс, руда, флюс — постоянно падает на футеровку и истирает её. Здесь решает истирание, а не температура.
Кирпич и бетон из карбида кремния и боксита для стойкости к истиранию.
Распар и заплечики
900–1400°CЗдесь восстанавливается оксид железа и шихта начинает размягчаться. Значительна химическая атака щелочей и газа CO.
Карбид кремния — за теплопроводность и стойкость к щелочам.
Зона фурм
1400–1800°CСамая горячая зона; через фурмы вдувается горячее дутьё, горит кокс. Сочетание экстремальной температуры, истирания и химической атаки.
Нитридсвязанный карбид кремния выдерживает самые тяжёлые условия.
Горн (жидкая ванна)
1450–1550°CЗдесь скапливаются жидкий чугун и шлак. Срок всей кампании печи зависит от того, сколько прослужит горн.
Высокоглинозёмистые и углеродистые блоки; самая ответственная футеровка печи.
В отличие от ковша или домны, цементная печь горизонтальна и вращается: сырьё входит с одного конца, клинкер выходит с другого. Температура растёт ступенями вдоль печи и достигает максимума в зоне спекания. Смотрите зоны по длине.
Нажмите на зону
Зона подогрева
800–1100°CСвежее сырьё поступает и прогревается. Температура умеренная, но есть истирание сырьём и щелочная атака.
Шамотный и изоляционный кирпич; для этой зоны высокий глинозём неоправдан.
Переходная зона
1100–1400°CТемпература растёт, начинается образование клинкера. Высоки и термическое напряжение, и истирание.
Периклазошпинельный кирпич — бесхромовая замена старому периклазохромитовому.
Зона спекания
1400–1700°CСамая горячая зона; клинкер образуется при максимальной температуре. Атака клинкерного расплава и термоцикл вращения делают её самой тяжёлой.
Периклазошпинельный кирпич — мировой стандарт для зоны спекания.
Стекловаренная печь принципиально отличается от ковша или сталеплавильной печи: расплав стекла годами непрерывно контактирует с футеровкой, и любая частица, которую футеровка отдаёт, проявляется как дефект — камень или свиль — в прозрачном изделии. Коррозия здесь очень медленная, но неумолимая, поэтому нужны специальные огнеупоры. Смотрите ключевые зоны.
Нажмите на зону
Дно и стены контакта со стеклом
1400–1600°CВ прямом постоянном контакте с расплавом стекла. Стандарт — блоки AZS (оксид алюминия-диоксид циркония-кремнезём); диоксид циркония меньше всего растворяется в стекле.
Блоки из диоксида циркония и AZS; цирконий почти не растворяется в стекле.
Надстройка (над расплавом)
1500–1600°CНад поверхностью стекла, под действием летучих щелочных паров и высокой температуры. Кремнезём или глинозём-цирконий, стойкие к щелочному испарению.
Глинозём-цирконий, стойкий к коррозии щелочными парами.
Свод (арочная крыша)
1550–1650°CАрочный свод выдерживает высокую температуру пространства горения и отражает тепло обратно на поверхность стекла. Кремнезём или, в современных печах, глинозём-цирконий.
Динасовый или глинозём-циркониевый кирпич свода.
Регенератор (рекуперация тепла)
800–1450°CКирпичная насадка, накапливающая тепло отходящих газов и возвращающая его входящему воздуху, — основа энергоэффективности печи. Магнезит или шамот в зависимости от температуры каждого слоя.
Магнезитовая насадка в горячих слоях, шамот — в более холодных.
Плавка меди ставит задачу, которой нет в сталеплавильном деле. Шлак здесь не известковый, а фаялитовый: подвижный силикат железа, богатый FeO. Хуже шлака — сам сульфидный штейн, который смачивает огнеупор и проникает в мельчайшую пору. Вывод прост: низкая закрытая пористость здесь необходимость, а не преимущество.
Нажмите на зону
Печь взвешенной плавки
1200–1300°CМедный концентрат сжигается с кислородом, давая две фазы: богатый медью штейн и фаялитовый шлак. Одновременная оксидная и сульфидная атака.
Периклазохромитовый кирпич; хромшпинель устойчива к FeO.
Конвертер
1200–1350°CПродувка воздухом выжигает железо и серу, давая черновую медь. Поворот конвертера создаёт резкий термоцикл — самая агрессивная зона всего передела.
Хромомагнезит; термостойкость выше, чем у чистого магнезита.
Анодная печь
1100–1250°CОкончательное огневое рафинирование и разливка анодов. Температура ниже, но длительный контакт с расплавленной медью сохраняется.
Магнезитовый кирпич или высокоглинозёмистый бетон.
Жёлоба и лотки
1100–1300°CПуть передачи штейна и расплавленной меди между агрегатами. Истирание потоком плюс термоудар при каждом пуске и остановке.
Бетон с карбидом кремния; расплав не прилипает к SiC.
Известковая печь, вращающаяся или шахтная, обжигает известняк и удаляет CO2. Основная атака здесь — не температура, а щелочная известковая пыль, которая реагирует с кремнезёмом и глинозёмом футеровки, образуя легкоплавкие фазы. Поэтому подбор огнеупоров для извести отличается от цементного, хотя процессы выглядят схоже.
Нажмите на зону
Зона подогрева
400–900°CИзвестняк поступает и прогревается. Проблема — истирание крупным камнем, а не температура.
Износостойкий шамотный кирпич; высокий глинозём здесь — лишние деньги.
Зона кальцинации
900–1200°CКарбонат кальция разлагается и выделяет CO2. Свежеобразованная известковая пыль наиболее реакционноспособна и атакует футеровку.
Высокоглинозёмистый кирпич с низким кремнезёмом для стойкости к извести.
Зона обжига
1200–1450°CСамая горячая зона, где образуется негашёная известь. Известь соединяется с кремнезёмом футеровки, образуя легкоплавкую фазу, — поэтому футеровка должна быть с низким кремнезёмом и высоким содержанием глинозёма или магнезии.
Магнезит или высокоглинозёмистый с низким кремнезёмом; кремнезём здесь враг.
Вагранка — старейшая и до сих пор самая распространённая печь для плавки чугуна: лом, кокс и известняк загружаются сверху, воздух подаётся через фурмы. Её футеровка мала по сравнению с домной, но испытывает те же три нагрузки — истирание шихтой, горячий шлак и жар зоны плавления.
Нажмите на зону
Зона загрузки и подогрева
300–900°CТвёрдая шихта сбрасывается сверху и заполняет шахту. Преобладают механический удар и истирание шихтой.
Ударопрочный шамотный кирпич; недорогая часть печи.
Зона плавления
1450–1600°CПрямо над фурмами; горит кокс и плавится шихта. Самая горячая зона с активным шлаком и каплями жидкого чугуна.
Бетон или кирпич с карбидом кремния; шлак не прилипает к SiC.
Зона фурм
1500–1700°CПоступает дутьё, кокс интенсивно окисляется. Локальная температура поднимается выше, чем в зоне плавления.
Карбид кремния или высокоглинозёмистый бетон вокруг фурм.
Горн и лётка
1400–1500°CЗдесь скапливается жидкий чугун и выпускается через лётку. Постоянный контакт с расплавом плюс истирание потоком.
Набивная или литая футеровка горна; обновляется каждую кампанию.
Коксовая печь нагревает уголь без доступа воздуха, получая кокс. В отличие от известковой печи, динас здесь — верный выбор: при рабочей температуре кремнезём стабилен и почти не расширяется, удерживая высокие тонкие стены прямыми. Золотое правило этой печи — одна фраза: никогда не давать ей остыть. Около 600 °C кремнезём меняет фазу и резко расширяется, и одно полное охлаждение может погубить всю батарею.
Нажмите на зону
Стена камеры коксования
1100–1350°CТонкая стена, отделяющая уголь от отопительного простенка и передающая тепло. Она должна быть одновременно тонкой, теплопроводной и стабильной на протяжении 30-летней кампании.
Динасовый кирпич; стабилен и практически без ползучести при рабочей температуре.
Отопительный простенок
1200–1400°CВ этих простенках сгорает газ и передаёт тепло стене камеры. Горячее самой камеры, атмосфера окислительная.
Динас или высокоглинозёмистый шамот в более горячих участках.
Свод и загрузочные люки
900–1200°CСвод камеры и загрузочные отверстия. Истирание при загрузке угля и термоудар при каждом открытии и закрытии дверей.
Шамот и бетон; двери футеруются изоляционной массой.
Под и лещадь
1000–1300°CПод камеры, на котором лежит угольная загрузка и по которому выталкивается горячий кокс. Постоянное механическое истирание при выдаче.
Износостойкий шамот; выдача кокса истирает под.
Нагревательная печь, толкательная или с шагающими балками, доводит заготовки до примерно 1200 °C перед прокаткой. В отличие от ковша или дуговой печи здесь нет шлака и расплава — главная скрытая статья затрат это теплопотери. Конструкция футеровки строится вокруг теплоизоляции, а критичная зона там, где скользит заготовка.
Нажмите на зону
Зона подогрева
600–900°CХолодные заготовки поступают и забирают тепло отходящих газов. Температура низкая; настоящая задача футеровки — удержать тепло.
Лёгкий изоляционный кирпич и волокно; каждый потерянный градус — это топливо.
Зона нагрева
900–1200°CГорелки доводят заготовку до температуры прокатки. Окислительная атмосфера и окалина, осыпающаяся со стали.
Высокоглинозёмистый бетон с изоляционным подслоем.
Томильная зона
1150–1250°CТемпература заготовки выравнивается по сечению. Самая горячая зона, где расплавленная окалина может налипать на футеровку.
Высокий глинозём, стойкий к расплавленной окалине и FeO.
Глиссажная система
1000–1250°CВодоохлаждаемые трубы, по которым скользит заготовка. Их огнеупорная обмуровка критична: при плохой обмуровке теряется энергия и на заготовке остаётся холодный след, который становится дефектом при прокатке.
Изоляционный бетон поверх глиссажной трубы; уменьшает холодное пятно.
Туннельная печь — стандартная печь для плитки, санфаянса и лицевого кирпича: загруженные вагонетки медленно проходят длинный туннель по фиксированной температурной кривой. Огнеупорная задача здесь не шлак и не расплав, а равномерность температуры и расход энергии плюс сама печная оснастка, идущая в огонь вместе с изделием.
Нажмите на зону
Зона подогрева
200–900°CВысушенное изделие поступает, удаляются остаточная влага и органика. Нагрев должен быть плавным, иначе черепок трескается.
Лёгкий изоляционный кирпич; контроль скорости нагрева важнее огнеупорности.
Зона обжига
1100–1300°CМаксимальная температура; здесь идут спекание и остекловывание черепка. Равномерность температуры по сечению туннеля напрямую определяет качество продукции.
Карбид кремния; высокая теплопроводность выравнивает температуру.
Зона охлаждения
900–200°CОбожжённое изделие постепенно остывает. Быстрое охлаждение, особенно через кварцевое превращение, вызывает трещины.
Лёгкая изоляция; здесь регулируют скорость охлаждения, а не температуру.
Печная оснастка (вагонетки и подставки)
1100–1300°CПлиты, стойки и подставки, на которых стоит изделие, входящие в огонь с каждой загрузкой. Они переносят тысячи термоциклов — здесь важнее стойкость к термоудару, чем огнеупорность.
Карбид кремния или кордиерит-муллит; лёгкие и стойкие к удару.
Не уверены, какая марка подходит вашей печи? Свяжитесь с нашими специалистами