Дуговая сталеплавильная печь (ДСП), являющаяся ключевым оборудованием в современном производстве стали, предъявляет высокие требования к долговечности и стабильности своей футеровки, что напрямую влияет на эффективность производства и качество металла. ДСП осуществляет плавку за счёт тепла электрической дуги, возникающей между электродами и шихтой, и её основные конструктивные элементы включают свод, стенки, подину и выпускное отверстие. Каждая из этих частей работает в экстремальных условиях: высокие температуры, химическое воздействие шлака, термические удары. Ниже подробно рассматриваются огнеупорные материалы для ДСП, применяемые для различных участков ДСП.

Огнеупорные материалы для свода ДСП
Свод ДСП традиционно выкладывается высокоглинозёмистым кирпичом с содержанием оксида алюминия 75-85%. По сравнению с динасовым кирпичом, высокоглинозёмистый обладает более высокой огнеупорностью, лучшей термостойкостью и высокой прочностью на сжатие. Благодаря богатым ресурсам бокситов в Китае, высокоглинозёмистый кирпич стал основным материалом для свода ДСП, срок службы которого примерно в 2-3 раза превышает срок службы свода из динасового кирпича. Однако с развитием крупных печей сверхвысокой мощности срок службы высокоглинозёмистого кирпича снизился, что привело к переходу на использование основных кирпичей, таких как обожжённый или необожжённый магнезитовый и периклазохромитовый кирпич. Также применяются сборные бетонные огнеупорные конструкции заводского изготовления, которые по сравнению с обычной кладкой обеспечивают удобство монтажа, монолитность, высокую стойкость к дуговому излучению и хорошую термостойкость.

Огнеупорные материалы для стен ДСП
Стенки печи условно делятся на общую зону стен, шлаковую линию и участки максимального теплового воздействия (термические точки) вблизи дуги. Общая зона стен обычно выкладывается магнезитовым, доломитовым или периклазовым кирпичом; также применяются необожжённые основные кирпичи и набивные массы на основе магнезита или доломита с битумным связующим. Для ДСП сверхвысокой мощности или для выплавки специальных сталей стенки часто выкладывают периклазохромитовым кирпичом или высококачественным магнезитовым кирпичом.

Шлаковая линия и термические точки являются наиболее уязвимыми участками стен. Поскольку общий срок службы стен в значительной степени определяется степенью разрушения этих зон, к их футеровке предъявляются особые требования. Раньше здесь преимущественно использовался периклазохромитовый кирпич со сроком службы 100-250 плавок. В настоящее время широко применяется магнезито-углеродистый кирпич, который демонстрирует превосходную стойкость к высоким температурам и воздействию шлака, увеличивая срок службы до более чем 300 плавок. Для выравнивания износа стен и продления их ресурса также используются футеровки с водяным охлаждением (холодные коробки или панели), внутренняя поверхность которых покрывается огнеупорным напылением, способствующим налипанию шлака и образованию защитного слоя. Этот метод эффективно снижает удельный расход огнеупоров, однако приводит к некоторому увеличению энергопотребления.

Огнеупорные материалы для подины ДСП
Подина вместе с откосами образует ванну печи, в которой содержатся шихта и жидкая сталь. При взаимодействии футеровки подины со шлаком и оксидами железа образуется изменённый слой, который в восстановительный период может стать рыхлым из-за восстановления некоторых его компонентов, что иногда приводит к проникновению металла и всплытию футеровки. Поэтому кладка или набивная футеровка этого участка должна обладать монолитностью, однородностью, плотностью конструкции, высокой термостойкостью, прочностью, стойкостью к эрозии и истиранию, хорошей термостойкостью и объёмной стабильностью.

Для набивной футеровки используется качественный магнезитовый или электроплавленный магнезитовый порошок. При монтаже важно обеспечить перевязку между слоями, равномерность их толщины и плотности. Под набивным слоем расположены рабочий и постоянный (пожарный) слои. Рабочий слой обычно выкладывается магнезитовым кирпичом на смоляном или битумном связующем, постоянный слой – преимущественно магнезитовым кирпичом. На откосах в зоне шлаковой линии, подверженной интенсивному шлаковому воздействию, часто используется та же или аналогичная футеровка, что и для термических точек стен, например, литой или повторно спечённый периклазохромитовый кирпич. Применение магнезито-углеродистого кирпича также даёт отличные результаты.

Огнеупорные материалы для выпускного отверстия ДСП
Современные ДСП часто используют метод эксцентричного выпуска стали через отверстие в подине, что позволяет отказаться от наклонного механизма и заменить желоб для выпуска стали. Это даёт такие преимущества, как упрощение конструкции (отсутствие механизма наклона), увеличение площади водяного охлаждения, снижение износа футеровки, некоторое снижение температуры выпуска и сокращение его длительности, что в итоге снижает себестоимость. Огнеупоры для эксцентричного выпускного отверстия включают: кирпич для самого отверстия – пропитанный пеком обожжённый магнезитовый кирпич; трубчатый кирпич – магнезито-углеродистый кирпич со связующим на основе смолы и содержанием углерода около 15%; торцевой кирпич – магнезито-углеродистый кирпич со связующим на основе смолы и содержанием углерода 10-15% или Al₂O₃-C-SiC кирпич со связующим на основе смолы и 15% углерода. Для обеспечения бесперебойного выпуска стали в качестве подсыпного (напускного) материала часто используется крупнозернистый песок на оливиновой основе.

Правильный выбор и монтаж огнеупорных материалов для различных участков ДСП напрямую определяют стабильность и непрерывность процесса плавки, долговечность футеровки и общую экономическую эффективность производства стали. По мере развития технологий ДСП в сторону повышения мощности и эффективности, происходит постоянное совершенствование и оптимизация огнеупорных материалов. Эволюция от традиционных высокоглинозёмистых и магнезитовых кирпичей к высокоэффективным магнезито-углеродистым, периклазохромитовым кирпичам и сборным конструкциям отражает постоянные инновации в огнеупорной промышленности, направленные на удовлетворение требований экстремальных условий плавки. Рациональное конструирование футеровки в сочетании с вспомогательными мерами, такими как водяное охлаждение, является ключом к достижению длительного срока службы, высокой производительности и низкой себестоимости эксплуатации дуговой сталеплавильной печи.

Группа Компаний Rongsheng Огнеупор, являясь активным проводником технологических инноваций в отрасли, неизменно стремится предоставлять превосходные решения для суровых вызовов глобальной сталелитейной промышленности. В ответ на растущие требования современных дуговых сталеплавильных печей (ДСП) к мощности, эффективности и экологичности, Rongsheng, опираясь на мощный научно-исследовательский потенциал и глубокий практический опыт, разработала серию высокоэффективных индивидуальных огнеупорных продуктов.

Например, предоставленные нами решения по системе «композитной футеровки» для дуговых печей сверхвысокой мощности на нескольких крупных металлургических предприятиях позволили успешно увеличить срок службы наиболее теплонапряжённых зон стен более чем на 30%. Продукция и услуги Rongsheng уже интегрированы в производственные линии многих ведущих мировых сталелитейных компаний, став важным партнёром в обеспечении их стабильного, эффективного и экологичного производства.

Выбор Rongsheng — это не только выбор надёжных огнеупорных материалов, но и выбор приверженности делу сталеплавильного производства, стремления к технологическому совершенству и обязательства совместно создавать устойчивое будущее. Мы готовы сотрудничать с коллегами по отрасли, чтобы инновационные материалы и технологии способствовали каждому точному плавлению и новому достижению в сталелитейной промышленности.