Взрывы в доменных цехах

Разновидности взрывов в доменных цехах

При нормальной работе доменных печей взрывы происходят крайне редко; они возникают при остановках или при пусках доменных печей, при переводах воздухонагревательных аппаратов «на «газ» или «дутье», а также при всякого рода аварийных прорывах горна и при других неполадках на печах и в воздухонагревательных аппаратах.

Наиболее распространенными видами взрывов в доменных цехах являются взрывы вследствие встречи жидкого чугуна или шлака с водой или влажными материалами и взрывы газов. Взрыв первого вида возникает главным образом при прогарах стенок горна или лещади, в зонах леток и фурм. Взрыв второго вида происходит в газопроводах, пылеуловителях, воздухонагревателях и воздухопроводах горячего и холодного дутья.

Рассмотрим несколько случаев взрывов обоих видов, происшедших на металлургических заводах.

На доменной печи объемом 1300 м3 произошел прорыв горна, чугун подошел к телу водоохлаждаемых холодильников лещади, расплавил их, сжег броню и на глубине 1,53 м ниже оси чугунной летки вышел наружу (рис. 3).

Рис. 3. Прорыв горна на доменной печи полезным объемом 1300 м3: 1 — холодильник лещади; 2 — оставшаяся кладка лещади; 3 — место прогара кладки; 4 — гарниссаж; 5 — кладка горна; 6 — кожух горна

Во время прорыва были слышны глухие хлопки, напоминающие звуки треска или большого шума. При аварии через прожженное отверстие 3 вышло наружу 200—250 г чугуна и было выброшено много раскаленных печных газов. Печь была остановлена на ремонт горна.

После такой аварии печь уже не могла работать нормально; ее следовало бы остановить на капитальный ремонт, во время которого выломать остатки старой футеровки и выложить заново горн, лещадь, заменить деформированные холодильники и отремонтировать поврежденные места кожуха печи.

Аварии предшествовали следующие обстоятельства. Ранее печь стояла на капитальном ремонте I разряда, по время которого была заменена вся кладка печи, горна и лещади. Через месяц после ремонта и задувки печи па кожухе горна в зоне фурмы № 9 появилась трещина шириной 15 мм и длиной 2500 мм. Попытки запарить трещину и приостановить ее распространение не дали результатов, трещина все время увеличивалась в ширину, длину и изменяла направление. Одновременно 'наблюдалось повышение температуры фундамента печи. Через сравнительно короткое время термопары, заложенные в фундамент, показывали температуру 600° С и выше.

Такое повышение температуры фундамента вскоре после задувки свидетельствовало о форсированной работе доменной печи, начавшейся сразу после капитального ремонта, что и привело к неравномерному разогреву кладки горна и лещади. В результате в массиве кладки появились трещины, и, возможно, произошли срывы целых рядов кладки.

По образовавшимся трещинам чугун из горна проник глубоко в лещадь и подошел к холодильнику.

Существует еще и другое объяснение, согласно которому в дополнение к описанным обстоятельствам большое значение имел рост увеличения объема фосфористого чугуна, который выплавлялся в доменной печи. Рост этого чугуна, объясняемый большой склонностью его к графитизации при затвердевании, создал распирающие усилия, воздействовавшие на конструкцию и кладку горна и способствовавшие их разрушению.

Однако авария не произошла, потому что администрация цеха перевела печь на выплавку «холодного» чугуна (с малым расходом топлива); это мероприятие привело к затвердеванию чугуна, глубоко проникшего в кладку лещади, что и предотвратило аварию.

В дальнейшем на печи был установлен строгий режим: не допускались большие колебания в нагревах горна и печь благополучно работала до ремонта II разряда в 1955 г. После этого ремонта установленный режим перестали соблюдать; администрация, очевидно, пришла к выводу, что опасность аварии миновала и работу печи можно форсировать. Однако в результате форсированной работы печи, застывший в трещинах кладки лещади чугун расплавился и вышел в месте стыка двух рядов холодильников, где не было интенсивного охлаждения, потом отверстие прогара расширилось, чугун достиг водопроводных трубок, сжег их, и произошла ветрена чугуна с водой.

При таких условиях сильный взрыв не мог произойти, так как чугун в месте встречи с водой был в больтом количестве, а воды из трубки холодильника поступало очень мало. Кроме того, окружающая место встречи чугуна с водой газовая атмосфера была восстановительная. Чугун после выхода наружу также не встретил и влажных материалов, мокрых строительных конструкции или мусора. Этим и объясняется, что при аварии были лишь хлопки, напоминавшие треск или большой шум.

Аварии можно было бы избежать, если бы в 1952 г. печь была переведена на форсированный ход после медленного разогрева новой кладки по всей ее толще, а не сразу после задувки печи по окончании ремонта. Поскольку во время ремонта в 1955 г. выявленные ранее дефекты кладки горна и лещади не были устранены, нельзя было форсировать ход печи и после ремонта, т. е. нельзя было допускать сильных прогревов лещади до полной смены кладки.

Самым радикальным средством было бы после обнаружения разрывов кожуха горна и прогрева фундамента остановить печь и выложить кладку горна и лещади заново. Не поздно было сделать это и во время ремонта, проведенного в 1955 г.

Другой пример. В 1940 г. на одном южном металлургическом заводе, на доменной печи объемом 930 ж3 произошла авария: чугун ушел через лещадь и вышел в виде двух фонтанов — один на литейном дворе за перевалом и другой на чугуновозных железнодорожных путях. При этом одновременно с чугуном выбрасывался газ, который загорался в атмосфере, и раздавались частыe ХЛОПКИ.

После остановки печи и разборки кладки оказалось, ни) все холодильники горна остались невредимыми; чугун прошел через кладку лещади и бетон фундамент а.

Аварии предшествовали следующие обстоятельства.

Доменная печь после капитального ремонта I разряда в 1939 г. работала всего 7 месяцев. Во время ремонта старая кладка лещади и чугунный массив (козел) не были удалены полностью и новая кладка была уложена на оставшемся чугуне. Кроме того, во время ремонта печи на фундаменте было обнаружено 16 вертикальных трещин, которые были плохо залиты цементным раствором.

Причиной аварии, очевидно, явился срыв кладки лещади, уложенной на оставленном чугунном массиве. В результате повторных нагреваний массив расширился и создались распирающие усилия, действующие на окружающие конструкции, вследствие чего в оставшейся кладке, прилегающей к вертикальным холодильникам, образовались трещины.

Чугун из горна опустился вниз по трещинам в кладке, подошел к фундаменту, прошел по термическим трещинам вниз, достиг грунта и начал распространяться сначала горизонтально, а затем изменил направление, поднялся вверх и вышел наружу на литейном дворе и на чугуновозных путях.

Такое распространение чугуна объясняется рыхлостью грунта, который оказывал малое сопротивление перемещению.

Поток чугуна, прорвавшегося из горна по трещинам в кладке, имел небольшое сечение; чугун не застыл лишь потому, что на всем пути своего движения он не встретил воды, влажных конструкций или грунта. При таких условиях потери тепла чугуном были весьма небольшие, он как бы перемещался в сухих изоляционных материалах.

Хлопки появились после выхода чугуна и газов наружу при встрече с кислородом атмосферы.

Основной причиной аварии было ошибочное решение оставить чугунный массив, лежавший в яме выработанной кладки лещади, и уложить новую лещадь на этом массиве.

Еще один пример. Доменная печь объемом 930 м3 проработала около двух лет. Во время одного выпуска между шлаковыми летками послышались взрывы и хлопки. После остановки и разборки кладки было выяснено, что левый холодильник шлаковой летки и прилегающий к нему холодильник горна прогорели.

Чугун к ним подошел на стыке холодильников, обнаженные прогоревшие трубки холодильников были залиты чугуном. Причиной аварии, наиболее вероятно, явились сплавление гарниссажа и обвалы или образование трещин в оставшейся кладке стен горна. Аварии можно было избежать, если бы надзор за работой холодильников летки был более строгим.

На печи объемом 930 м3 во время выпуска чугуна, который производился с нарушением графика — с инициалом в 5 час. вместо 4 час. по графику, — произошли взрывы в области чугунной летки.

Выпуск производился через плохо просушенную леточную массу чугунной летки. Наполнение первого ковша чугуном не сопровождалось никакими происшествиями. При сливе чугуна во второй ковш произошел взрыв, которым был вырван футляр чугунной летки, после чего чугун пошел из горна мощной струей, рама была сожжена и произошло еще несколько сильных взрывов.

Причиной аварии явилось нарушение элементарных правил формовки футляра, который был сделан из слишком сырой глины. Масса набивки была настолько влажной, что она не могла просохнуть за период времени между выпусками.

Первый взрыв и выброс влажной массы футляра объясняется резким нагревом и оплавлением ее поверхности выходящим из горна чугуном. Сильный прогрев привел к испарению влаги массы футляра, образовавшийся внутри пар вследствие большой плотности массы не имел свободного выхода, и давление его, по мере нагрева, стало повышаться, пока не достигло такой величины, при которой он преодолел сопротивление и выбросил всю массу из гнезда.

Повторные взрывы, происшедшие после выброса футляра, были типичными при соприкосновениях жидкого чугуна с водой. Вода вытекала из срезанных трубок и попадала снизу в массу чугуна, образовывались фиксированных размеров пузырьки, в которых давление пара ни водорода повышалось до разрыва оболочки. Этим и объясняется то, что при аварии были слышны частые, сильные звуки взрывов.