Ключевые факторы термоустойчивости огнеупоров в системе сухого тушения кокса для повышения срока службы футеровки доменных печей

Ключевые факторы термостойкости огнеупорного кирпича в системах сухого тушения кокса

Современные мартеновские и доменные печи в сталелитейных заводах интенсивно эксплуатируются в условиях циклического термического воздействия. Системы сухого тушения кокса, являясь критическим элементом производственного процесса, подвергаются частым термическим ударам, что ведет к разрушению огнеупорных материалов. В этом контексте особое внимание заслуживает высокоалюминиевый муларовый огнеупорный кирпич, применяемый в футеровках, поскольку его термоустойчивость напрямую влияет на срок службы печи, безопасность производства и уровень внеплановых остановок.

Проблематика: термошок и его последствия в зоне футеровки

Термошок характеризуется резкими перепадами температуры, вызывающими напряжения в материале огнеупора. В системах сухого тушения кокса огнеупорные кирпичи регулярно испытывают циклы нагрева и охлаждения, что приводит к поверхностному шелушению и внутренним трещинам. В практических условиях зафиксированы случаи, когда после 150–200 термоциклов площадь отслоений достигала до 12% рабочей поверхности, что существенно сокращает ресурс печи и повышает риск аварийных простоев.

Четыре ключевых фактора, влияющих на устойчивость к термическим ударам

1. Соотношение муларо-корундового сырья: баланс фаз муларита и корунда определяет прочностные и термостойкие характеристики кирпича. Оптимальный диапазон 70–80% муларита с 20–30% корунда предоставляет максимальную термоустойчивость без потери механических свойств.

2. Микроструктурные параметры: равномерное распределение пор и крепкие кристаллические границы существенно повышают сопротивление термоциклическому разрушению. Избыточная пористость может служить зоной концентрирования напряжений, в то время как плотная кристаллическая сетка способствует прочности.

3. Контроль параметров обжига: скорость нагрева не выше 5°C/мин и выдержка при максимальной температуре около 1600°C в течение 8 часов обеспечивает окончательное формирование прочной структуры без дефектов. Быстрый нагрев ведёт к избыточным внутренним напряжениям, ухудшающим стойкость.

4. Условия эксплуатации — частота термоициклов: высокая цикличность (более 300 циклов в год) требует усиленной термостойкости, иначе ресурс кирпича снижается вдвое по сравнению с эксплуатацией при 100–150 циклах.

Практическое сравнение различных рецептур на основе промышленных данных

В одном из заводов было проведено испытание трех типов муларовых кирпичей с разной пропорцией корунда. Через 180 циклов кирпич с соотношением 75% муларита и 25% корунда сохранил целостность на 93%, а с соотношением 60% муларита – лишь на 78%. Анализы отслоений показали, что микроструктура с равномерной пористостью и сильными кристаллическими связями уменьшала трещинообразование более чем на 30%.

Рекомендации для оптимизации и повышения долговечности футеровки

Отбор сырья с приоритетом пропорций около 75% муларита и 25% корунда;

Жесткий контроль технологических параметров обжига с применением программируемых печей;

Внедрение мониторинга условий эксплуатации и оптимизация графиков загрузки системы тушения кокса для снижения числа термоциклов;

Периодический осмотр и оценка микроструктуры в эксплуатации для раннего выявления начальных этапов разрушения.

«Точное соответствие техническим нормам и грамотный подбор сырья могут увеличить срок службы кирпича до 30%, значительно снижая риск внеплановых простоев в сталелитейном производстве.» — эксперт в области огнеупоров, Институт металлургии

Вопросы для обсуждения

- Каким образом ваши текущие поставщики обеспечивают стабильность микроструктуры и состава огнеупорного кирпича?
- Применяете ли вы в производстве мониторинг тепловых циклов и их влияние на материалы футеровки?
- Какие ощутимые результаты удалось получить после внедрения новых рецептур или технологий обжига?