Форма имеет значение

Новшества, применённые Группой Магнезит на предприятии «Карабашмедь», значительно увеличили стойкость футеровки фурменной зоны горизонтального конвертера и сократили межремонтный период агрегата.


Идея воплощена совместными усилиями специалистов, которые трудятся в разных уголках Европейского континента. Проект был выполнен в Сатке – управлением инжиниринга проектов и производства работ (УИППР). Расчёты были сделаны в Санкт-Петербурге – группой математического моделирования тепловых процессов УИППР. Партия изделий новой конфигурации для футеровки фурменной зоны была произведена на предприятии SLOVMAG – филиале Группы Магнезит в городе Любеник (Словакия). Новое решение было воплощено сотрудниками предприятия «Магнезит Монтаж Сервис» (ММС), базирующегося на Саткинской производственной площадке.



Эффект домино


На «Карабашмеди», наряду с другим оборудованием, применяются горизонтальные конвертеры «Kumera» ёмкостью 110 тонн. Раз в год на этих тепловых агрегатах производится капитальный ремонт футеровки и каждые три месяца – частичный ремонт. Во время капремонта полностью убирают старую футеровку, очищают конвертер, а затем, при участии инжиниринга и ММС, заново производится кладка – огнеупорами Группы Магнезит. Частичный ремонт состоит в замене изношенной футеровки фурменной, подфурменной и надфурменной зон, также при этом приходится выламывать и часть свода конвертера, не подвергшегося сильному износу.


– Футеровка фурменного пояса горизонтального конвертера подвергается наиболее агрессивному воздействию, – поясняет руководитель проекта УИППР Василий Федосов. – Эта зона выложена составными блоками с технологическими отверстиями, через которые проходят фурмы – специальные трубки для продува расплава воздухом. В процессе продувки происходит выгорание серы, сопровождающееся повышением температуры. Эти реакции в условиях возобновляемого технологического цикла происходят в режиме частых теплосмен (нагрев сменяется охлаждением). Разница температур составляет 200-300 градусов. В результате в футеровке усиливаются термомеханические напряжения. Основная проблема кроется в фурменных блоках, которые надеваются на трубки. Они во время эксплуатации разрушаются и выпадают, что приводит к разрушению других зон, согласно «эффекту домино».


Решение проблемы


– Специалистами инжиниринга был разработан новый проект футеровки фурменной зоны, – продолжает Василий Федосов. – В их основу были положены научные исследования, проведённые кандидатом технических наук Андреем Заболотским – сотрудником группы математического моделирования УИППР из Санкт-Петербурга. Расчёты показали, какие напряжения возникают в футеровке конвертера во время его эксплуатации, какие зоны надо усилить.


Проблема разрушения огнеупорной футеровки в фурменной зоне была решена за счёт изменения конфигурации фурменных блоков. Изначально здесь применялись составные изделия прямоугольной формы (в виде параллелепипеда), производимые на Саткинской площадке. А примерно полгода назад, согласно инженерному решению, были использованы клиновидные блоки, представляющие собой сегменты тора (кольца), которые выкладываются по окружности агрегата (они также состоят из двух частей). Нестандартные блоки для нового проекта были произведены на предприятии SLOVMAG.


Были проведены испытания, в ходе которых новые фурменные блоки простояли 5,5 месяца, при этом конвертер выдержал около 300 плавок. В сравнении: стандартные блоки производства Саткинской площадки ранее служили 3-3,5 месяца. Прямые изделия, где каждый элемент кладки закреплён вышестоящим, разрушались и выпадали во время эксплуатации, а усечённые (составленные по горизонтали), заклиниваются по всей окружности. Экспериментальная футеровка проявила и другие свои преимущества. Металл плавно распределяется по ровной кладке. А в случае использования прямых огнеупоров, которые выкладываются ступеньками, их износ происходит неравномерно и более интенсивно.


Основной эффект от применения нового проекта футеровки – увеличение межремонтного периода. Теперь вместо трёх частичных ремонтов можно ограничиться одним, а затем провести капитальный ремонт – в момент, когда достигнута минимальная толщина лещади (основания конвертера). Но чем больше конвертер работает, тем больше изнашиваются и другие зоны. Поэтому думаем, как усилить футеровку лещади, а также надфурменной и подфурменной зон агрегата (свод, у которого при частичном ремонте остаётся большой запас прочности, в усилении не нуждается).



На перспективу


После проведения испытаний огнеупоры новой конфигурации будут ставиться на «Карабашмеди» планово. Следующая партия блоков уже в пути. Помимо нового проекта футеровки, партнёрам предложен специальный график плавного разогрева конвертера, разработанный группой математического моделирования УИППР. Применяется и опыт, в ходе которого была установлена недопустимая скорость разогрева. Важен контроль со стороны шефнадзора. Первый разогрев конвертера после капремонта всегда производится в присутствии представителей инжиниринговой службы.


– Делается всё руками ММС и под шефнадзором УИППР, – констатирует Василий Федосов. – При выломке футеровки ведём статистику, сколько плавок она выдержала, какой износ. Если агрегат выходит из строя аварийно, отправляем образцы изделий в лабораторию материаловедения «Магнезита», где проверяют, как изменился ли состав изделий после службы. При этом смотрим, не поменялся ли режим плавки на предприятии, не появились ли более агрессивные шлаки.


– Если техническим управлением Группы Магнезит разрабатываются какие-то новые марки огнеупоров, стараемся их применить, а для этого проводим работу по испытаниям. Периодически испытываем новинки и на «Карабашмеди», – продолжает Василий. – Изначально в фурменной зоне конвертеров применялись составные желобковые изделия производства SLOVMAG. Затем эту технологию освоили на Саткинской площадке, что рациональнее с точки зрения логистики. Ранее минусом изделий была недостаточная герметичность. Позже были разработаны составные прямоугольные блоки. Сейчас отстояли клиновидные блоки, состоящие из двух частей. Но уже решаем задачу кладки фурменной зоны из цельных изделий. Если будет эффект, будем стараться увеличить стойкость надфурменноой и подфурменной зон. В этом направлении Группой Магнезит ведётся активная работа. В арсенале компании есть составы, разработанные под данные условия. Для этих целей, по совместному согласованию с руководством «Карабашмеди», привозим в нашу лабораторию их шлаки, штейн (полуобогащённый продукт для выплавки меди), и здесь, в экспериментальной печи, проводятся испытания с этими материалами. Постоянно подстраиваемся под меняющиеся требования предприятий, вносим свои предложения, предоставляем цифровые расчёты.


Благодарим за иллюстрации специалистов УИППР и сайта РМК