PL167827B1 - obszary scian i cegla do wytwarzania wykladziny w zbiornikach metalurgicznychmajacych skosne obszary scian PL PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania wykladziny w zbiorni- kach metalurgicznych majacych skosne obszary scian, polegajacy na ukladaniu na wewnetrznej powierzchni scian pierscieniowych warstw cegiel klinowych, zna- mienny tym, ze w skosnym obszarze scian zbiornika, pomiedzy pierscieniowymi warstwami cegiel klino- wych uklada sie co najmniej dwie warstwy cegiel ksztaltowych majacych szesc plaskich scian, z których cztery boczne sciany ustawione sa prostopadle do pierwszej czolowej sciany, a druga czolowa sciana jest nachylona wzgledem pierwszej czolowej sciany pod katem mniejszym niz 5°. FIG . 2 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wykładziny w zbiornikach metalurgicznych mających skośne obszary ścian i cegła do wytwarzania wykładziny w zbiornikach metalurgicznych mających skośne obszary ścian.

Zbiorniki służące do obróbki metalurgicznej materiałów, zawierające stopiony metal, są wyposażone w ogniotrwałą wykładzinę zabezpieczającą konstrukcje stalowe przed działaniem wysokich temperatur. Ta ogniotrwała wykładzina zawiera jedną lub większą ilość warstw cegieł ogniotrwałych o jednakowej lub różnych jakościach, które są umieszczone w zbiornikach reakcyjnych służących do procesów metalurgicznych, jak również w zbiornikach transportowych i w urządzeniach do obróbki następczej. Stosowanie ogniotrwałego wyłożenia konieczne jest w konwertorach stalowniczych do przeprowadzania różnych procesów LD/Linza-Donawitza/, piecach martenowskich, kadziach surówki i transportowych stali, a także kadziach do

167 827 metalurgii wtórnej i reaktorach gazu węglowego oraz zbiornikach do różnych procesów redukcji wytopu.

Ze względu na zwykle symetryczny obrotowy kształt zbiornika, wykładzina jest montowana w postaci pierścieni cegieł mających standardowe kształty klinowe w jednym kierunku. Cegły o takich kształtach, nazywane cegłami poprzecznoklinowymi lub pełnoklinowymi mają jednakowe wysokości, a zatem zbiorniki cylindryczne mogą być wyłożone bez trudności pierścieniami leżącymi jeden obok drugiego.

W przypadku, gdy zbiorniki są stożkowe lub mają części skośne a cegły są ułożone w pierścienie, tak jak opisano powyżej, wykładzina ma stopnie odpowiadające kątowi nachylenia ściany, które powodują zwiększenie stopnia zużycia cegieł wraz ze wzrostem szerokości stopnia. Na przykład pomiędzy czołowymi ścianami cegieł mogą powstawać szczeliny, w wyniku pęknięć równoległych do gorącego boku cegieł ogniotrwałych.

W celu uniknięcia tej wady, występującej przy wyłożeniu skośnych lub stożkowych obszarów ścian, stosuje się sposoby wytwarzania wykładziny, które powodują przynajmniej zmniejszenie szerokości stopnia występującego pomiędzy pierścieniami. Jest znane na przykład układanie cegieł skośnie na powierzchniach skośnych ścian w związku z nachyleniem ściany. Jest korzystne w tym celu użycie między innymi cegieł z elementami mocującymi, zwykle zaciskami metalowymi o różnych konstrukcjach. W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 274 742 jest przedstawiony taki układ, a w publikacji Radex-Rundschau, nr 4,1960, str. 239 są opisane tak zwane cegły z żelaznymi zaciskami do zawieszania w zakrzywionych obszarach ścian pieców martenowskich.

Publikacja Transactions ISIJ, tom 26, 1986, P-361 opisuje wyłożenia dolnego naroża konwertora cegłami o kształcie z kulistym klinem, które nie są jednak właściwe do ułożenia w pierścienie. Kuliste kliny mają również kąty nachylenia znacznie większe niż 5°. Nie są one dostosowane do skośnego montowania z cegłami o typowym kształcie. W wyniku sposobu opisanego w tej publikacji nie uzyskuje się zwiększonej trwałości wyłożeń ogniotrwałych zbiorników.

W niemieckim opisie patentowym nr 26 07 598 jest przedstawiony sposób wytwarzania wykładziny konstrukcji ze ściętymi ścianami, w którym zaproponowano użycie cegieł o kształcie klinowym, których kąt zbieżności wynosi od 5° do 30° i które są umieszczone w pierścieniach pochyłych względem poziomu oraz których sąsiednie powierzchnie boczne są usytuowane pionowo.

Ten ostatni rodzaj wykładziny jest stosowany w praktyce, szczególnie dlatego, że umożliwia on łagodne pokrycie skośnych konstrukcji klinowych, bez znacznych szczelin pionowych, które wypełnia się zaprawą. Ta technika wyłożenia jest korzystna i tania w porównaniu ze specjalnymi konstrukcjami mocującymi, takimi jak wyżej wzmiankowane cegły z zaciskami mocującymi lub cegły z kulistymi klinami. W praktyce jednak występują również wady przy zastosowaniu tego znanego sposobu. Głównym problemem jest to, że ukształtowane cegły, znane również jako cegły wspornikowe, stosowane do wytwarzania poziomej wykładziny z pierścieni cegieł na skośnym nachyleniu, stanowią słaby punkt wykładziny. W trakcie używania powstają obszary przedwczesnego zużycia tych cegieł wspornikowych. Znane rozwiązanie polegające na zastąpieniu jednego pierścienia cegieł wspornikowych przez kilka (do pięciu) warstw adaptacyjnych, właściwie ściętych lub wstępnie ukształtowanych cegieł, z których każda ma nachylenie co najmniej 10°, również nie zapewnia znacznej poprawy warunków przedwczesnego zużycia.

Nie tylko zwiększone zużycie cegieł wspornikowych jest niekorzystne, ale także nagłe zmiany kąta w kierunku wzdłużnym wykładziny zbiornika przy przejściu z układu poziomego cegieł do układu skośnego. Okazało się również, że trudno jest dostosować warstwy cegieł do konturu zbiornika określonego przez stalową osłonę, przy użyciu tylko jednej warstwy ukształtowanych cegieł.

Znane sposoby uzyskiwania nachylonego położenia montażowego cegieł przy użyciu jednego lub kilku pierścieni z kształtowych cegieł powoduje zawsze nagłe zmiany kąta nachylenia ogniotrwałego wyłożenia. Zmiana kąta nachylenia obudowy zbiornika jest uzyskiwana w wykładzinie znanego rodzaju od warstwy do warstwy, to jest poziomy układ cegieł przechodzi bezpośrednio w nachylony układ cegieł. Ta nagła zmiana kąta nachylenia w układzie cegieł

167 827 prowadzi do odpowiednio ostrych przejść w wewnętrznym konturze wykładziny zbiornika. Zwykle obserwowane jest przedwczesne zużycie wykładziny w tych strefach przejściowych wykładzin zbiorników metalurgicznych, w których występują wysoce burzliwe przepływy w kąpieli i duże szybkości przepływu gazu odlotowego. Przypuszcza się, że w tych miejscach powstają niekorzystne przepływy, na przykład wiry, które powodują to przedwczesne zużycie materiałów ogniotrwałych.

Według wynalazku, sposób wytwarzania ogniotrwałej wykładziny w zbiornikach metalurgicznych mających skośne obszary ścian, polegający na układaniu na wewnętrznej powierzchni ścian pierścieniowych warstw cegieł klinowych, charakteryzuje się tym, że w skośnym obszarze ścian zbiornika, pomiędzy pierścieniowymi warstwami cegieł klinowych układa się co najmniej dwie warstwy cegieł kształtowych mających sześć płaskich ścian, z których cztery boczne ściany ustawione są prostopadle do pierwszej czołowej ściany, a druga czołowa ściana jest nachylona względem pierwszej czołowej ściany pod kątem mniejszym niż 5°.

Korzystnie w skośnym obszarze ścian układa się co najmniej jedną warstwę cegieł kształtowych, których pierwsza ściana czołowa ma kształt trapezowy.

Korzystnie co najmniej jedną warstwę trapezowych cegieł kształtowych układa się pomiędzy co najmniej dwiema warstwami innych cegieł kształtowych, przy czym używa się trapezowych cegieł kształtowych mających jednakową wysokość od pierwszej powierzchni czołowej do drugiej powierzchni czołowej.

Korzystnie dobiera się układane w warstwy cegły kształtowe do kształtu zewnętrznej stalowej obudowy zbiornika odwzorowując kształt obudowy' na powierzchni wykładziny.

Korzystnie układa się cegły kształtowe, których gęstość różni się względem przyjętej gęstości średniej nie więcej niż o 10%.

Korzystnie stosuje się cegły kształtowe, których druga ściana czołowa jest nachylona względem pierwszej ściany czołowej pod kątem od 2° do 3°.

Według wynalazku cegła do wytwarzania ogniotrwałej wykładziny w zbiornikach metalurgicznych mających skośne obszary ścian, posiadająca sześć płaskich ścian, z których cztery boczne ściany są prostopadłe do pierwszej czołowej ściany, charakteryzuje się tym, że druga czołowa ściana jest nachylona względem pierwszej czołowej ściany pod kątem mniejszym niż 5°.

Korzystnie pierwsza czołowa ściana jest trapezowa.

Korzystnie druga czołowa ścianajest nachylona względem pierwszej czołowej ściany pod kątem od 2° do 3°.

Korzystnie ma jednakową gęstość w całej objętości.

Wykładzina zbiorników metalurgicznych wytwarzana sposobem według wynalazku i za pomocą cegły według wynalazku ma znacznie zwiększoną trwałość. Względem znanych wykładzin jej zużycie zmniejsza się o 28%. Jest to spowodowane tym, że kierunek naprężeń powstających w cegłach kształtowych od strony ich ścian skierowanych do wnętrza zbiornika, jest bardziej korzystny względem kierunku prasowania cegieł. Cegły, montowane skośnie w sposób według wynalazku w strefie kąpieli zbiornika metalurgicznego, na przykład w dolnej części stożkowej konwertora stalowniczego, mają trwałość zwiększoną w przybliżeniu o 25%. W wyniku rozłożenia nachylenia ściany na wiele warstw cegieł można uzyskać strefy łagodnego przejścia w wewnętrznych konturach wykładziny, które mają korzystny wpływ na warunki przepływu w zbiorniku metalurgicznym i dlatego przyczyniają się do znacznej poprawy trwałości wyłożenia w tych strefach krytycznych. Wykładzina wykazuje jednorodne zużycie w krytycznym obszarze przejściowym.

Cegły kształtowe są wytwarzane bez trudności na zwykłych maszynach formujących standardowe cegły, w związku z ich małym .kątem nachylenia, mniejszym niż 5°. Wykładzina jest montowana z cegieł kształtowych bez podejmowania żadnych specjalnych środków poza powszechnie znanymi technikami układania przy użyciu lub bez użycia wkładek szczelinowych.

W sposobie według wynalazku, w którym nachylenie ścian zbiornika wykłada się stopniowo kilkoma warstwami maszynowo prasowanych cegieł kształtowych, można regulować w pewnych granicach nachylenie wykładziny względem konturów zbiornika określonych wstępnie przez stalową obudowę. Następną zaletą sposobu wedhig wynalazku jest zwiększona podatność

167 827 na dostosowania wykładziny zbiorników do określonego wstępnie konturu obudowy stalowej, a także na regulację wewnętrznych konturów zbiornika niezależnie od obudowy stalowej.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje w przekroju powierzchnię wewnętrzną zbiornika wyłożoną sposobem według wynalazku i fig. 2 - cegłę kształtową według wynalazku w widoku perspektywicznym.

Na figurze 1 jest przedstawiona w przekroju poprzecznym połowa części symetrycznego obrotowego zbiornika, mającego obudowę stalową 1 i dwuwarstwowe wyłożenie ogniotrwałe, które zawiera izolacyjną warstwę 2 i ogniotrwałą 'warstwę 3 wytworzoną sposobem według wynalazku. Pokazana w przekroju poprzecznym część zbiornika zawiera pierwszą część cylindryczną 4 o dużej średnicy wewnętrznej równej 3 m oraz drugą część cylindryczną 5 o mniejszej średnicy wewnętrznej równej 2,2 m. Te dwie części cylindryczne 4, 5 zbiornika są połączone przez stożkową część przejściową o kącie nachylenia 6 równym 20°.

W większej pierwszej części cylindrycznej 4 zbiornika układa się pierwsze warstwy z cegieł klinowych 7 o długości 500 mm. Obok nich układa się osiem drugich warstw cegieł kształtowych 8, które według wynalazku stanowią cegły klinowe mające ukształtowany drugi klin o kącie zbieżności mniejszym niż 5°, który jest układany w kierunku osiowym zbiornika. Po nich następują cztery trzecie warstwy z klinowych cegieł 9. Klinowe cegły 9 trzecich warstw odpowiadają dokładnie cegłom 7 pierwszych warstw, lecz liczba kształtek w pierścieniowej warstwie jest inna w związku z mniejszą średnicą zbiornika. W dalszej kolejności układa się osiem czwartych warstw cegieł kształtowych 10, których kliny w kierunku osiowym zbiornika są nachylone podobnie pod kątem mniejszym niż 5°, a korzystnie od 2 do 3°, lecz w kierunku przeciwnym, niż cegieł kształtowych 8 drugich warstw. Ściana mniejszej części cylindrycznej 5 zbiornika jest wyłożona klinowymi cegłami 11 tego samego rodzaju jak klinowe cegły 7, lecz w odpowiednim stosunku ułożenia.

Skośne obszary ścian zbiornika są wykładane kilkoma warstwami cegieł kształtowych 8, 10 mających mały kąt nachylenia 21. Szczególnie korzystne jest utrzymanie kąta nachylenia 21 każdej warstwy cegieł kształtowych 8, 10 mniejszego niż 5°. Nachylenie całkowite wykładziny na przykład 20° uzyskuje się układając warstwy standardowych cegieł 9 pomiędzy od sześciu do dziesięciu warstw cegieł kształtowych 8, 10.

Standardowe cegły klinowe 9 układa się na pochyłości ściany ustawionej pod kątem 25° do 40° względem poziomu. Standardowe cegły klinowe 9 są zwykle cegłami poprzecznoklinowymi, cegłami półklinowymi i cegłami pełnoklinowymi jak również cegłami prostokątnymi.

Zależnie od wymaganego całkowitego nachylenia wewnętrznej powierzchni wykładziny, korzystnie układa się od 2 do 25 pierścieniowych warstw cegieł kształtowych 8,10, a w razie potrzeby pomiędzy nimi układa się co najmniej jedną warstwę standardowych cegieł klinowych 9. Taka kombinacja warstw cegieł kształtowych 8, 10 i klinowych 9 umożliwia szczególnie łagodne przejście od poziomo ułożonych warstw cegieł klinowych 7, 11 do skośnie zamontowanych warstw cegieł klinowych 9. Odpowiednie kombinacje warstw cegieł kształtowych 8,10 i warstw standardowych cegieł klinowych 1,9, 11 według wynalazku, umożliwiają selektywne zmiany nachylenia wykładziny zbiornika. Na przykład przy pomocy dwóch warstw cegieł kształtowych 8 10 uzyskuje się nachylenie wynoszące 5° przy ułożeniu dowolnej, wymaganej liczby warstw standardowych cegieł 7, 9,11, przy czym to nachylenie może być następnie zwiększone przez ułożenie następnych warstw cegieł kształtowych 8,10.

Warstwy cegieł kształtowych 8 10 i cegieł klinowych 9 układa się w skośnych obszarach ścian zbiornika nachylonych pod kątem od 5° do 40° względem osi zbiornika. Wykładzina wytworzona sposobem według wynalazku łagodzi kształt zewnętrznej obudowy 1 zbiornika.

Jak widać na fig. 1 wykładzina zbiornika jest dopasowana do konturu jego ściany zewnętrznej 1, tworząc odpowiednią, łagodną linię. Nie występują stopnie między pierścieniami w obszarze stożkowym ściany, co ma miejsce zwykle w innych przypadkach.

Na figurze 2 przedstawiono przykład wykonania cegły kształtowej 8 według wynalazku do wytwarzania wykładziny ogniotrwałej. Cegła kształtowa 8 ma kształt ostrosłupa ściętego. Cegła kształtowa 8 ma pierwszą ścianę czołową 22, do której są prostopadłe ściany boczne 22, 23, 24, 25. Przeciwległa druga ściana czołowa 23 jest nachylona względem pierwszej ściany czołowej 22 pod kątem 21, wynoszącym od 0,5° do 5°. Kąt 21 nachylenia drugiej ściany czołowej

16*7827 względem pierwszej ściany czołowej 22 korzystnie wynosi od 1° do 4°, a szczególnie korzystnie od 2° do 3°.

Cegła kształtowa 8 korzystnie jest wykonana na bazie standardowej cegły 7,9. Wymiary takiej standardowej cegły klinowej 7,9, zaznaczone na fig. 2, są następujące: pierwsza szerokość 13-132 mm, wysokość pierwsza 14 i druga 15-100 mm, druga szerokość 16 -168 mm i długość

- 500 mm. Cegła kształtowa 8 ma takie same szerokości 13, 16, pierwszą wysokość 14 i długość 17. Druga wysokość 15 jest większa o odcinek 19 wynoszący 26 mm, dając wysokość cegły kształtowej 8 równą 126 mm. W wyniku kąt nachylenia 21 drugiej ściany czołowej 23 względem pierwszej ściany czołowej 22 jest równy 3°.

Przy ułożeniu takich cegieł kształtowych 8, 10 w pierścieniach otrzymuje się więc nachylenie równe 3° na jeden pierścień.

W cegle kształtowej 8, pokazanej na fig. 2, część dodatkowa tworząca odcinek 19 i mająca kształt klina jest dodana do pierwotnej klinowej cegły 7,9, mającej wysokości 14 i 15. Ten sam cel zostaje osiągnięty przez zmniejszenie jednej z wysokości 14 lub 15 standardowej cegły klinowej 7,9 o część mającą z jednej strony wysokość odpowiadającą odcinkowi 19.

Szczególnie korzystnym rozwiązaniem według wynalazku jest ukształtowanie części klinowej określonej odcinkiem 19 i kątem nachylenia 21, tak że częściowo jest zmniejszona pierwsza wysokość 14, a częściowo jest zwiększona druga wysokość 15 typowej cegły klinowej 9, przy czym wysoko&ć środkowa 20 aegły kształtowej 8 jest ttOka «arna jOt cegły klinowej 9. Dla pokazanej postaci poprzecznoklinowej cegły bazowej 9 oznacza to zmniejszenie jej pierwszej wysokości 14 o 13 mm i zwiększenie drugiej wysokości 15 o 13 mm. Cegły o takich korzystnych wymiarach umożliwiają łączenie cegieł kształtowych 8 ze standardowymi klinowymi cegłami 9, 10 w zamknięty pierścień, skutkiem czego jedynie części pierścienia są ułożone ukośnie.

Cegły kształtowe 8, 10 są wytwarzane na znanych maszynach formujących cegły standardowe. Nawet konieczne zmiany form prasowniczych nie stwarzają trudności w przypadku małych kątów nachylenia ścian czołowych 23, 22 i mogą być dokonane przy małych nakładach kosztów.

Cegły kształtowe 8, 10 uzyskane na tych maszynach mają, przy porównaniu ich z odpowiednimi standardowymi cegłami, takie same parametry technologiczne ze stałym rozrzutem na całym przekroju poprzecznym cegły. Dlatego nie pojawiają się nieciągłe obszary przedwczesnego zużycia w wykładzinie z cegieł kształtowych 8 9.

Różnice gęstości cegieł kształtowych 8 10 wynoszą mniej niż ± 10% wartości średniej, korzystnie mniej niż ± 5%, a najkorzystniej mniej niż ± 3%.

W sposobie według wynalazku mogą być stosowane cegły o dowolnym składzie chemicznym, wiązaniu i gęstości. Można zastosować na przykład cegły szamotowe lub cegły o zwiększonej ogniotrwałości, takie jak cegły sylimanitowe lub mulitowe czy też korundowe o różnych jakościach. Jest szczególnie korzystne montowanie cegieł o większej rozszerzalności cieplnej, takich jak cegły dolomitowe i/lub magnezytowe o różnych jakościach, przy pomocy spoiwa ceramicznego, smolistego lub żywicznego, stosując sposób według wynalazku. Cegły' dolomitowe i głównie cegły magnezytowe, również z różnymi składnikami węglowymi wzbogacającymi o zawartości węgla resztkowego 22%, mogą być korzystnie zastosowane na przykład w konwertorach stalowniczych.

Sposób według wynalazku jest szczególnie korzystny do wytwarzania wykładzin zbiorników reakcyjnych topienia metali, zwłaszcza na bazie żelaza, na przykład konwertorów stalowniczych, pieców martenowskich, kadzi transportowych, reaktorów gazu węglowego i zbiorników do procesów redukcji wytapiania. Można zastosować wraz z cegłami o wymienionej jakości cegły magnezytowo-chromowe wiązane ceramicznie o różnej jakości spieczenia, ogniotrwałe materiały budowlane z masy topionej oraz cegły pikochromitowe. Dogodne okazały się również cegły otulone blachą.

167 827

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,50 zł

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania wykładziny w zbiornikach metalurgicznych mających skośne obszary ścian, polegający na układaniu na wewnętrznej powierzchni ścian pierścieniowych warstw cegieł klinowych, znamienny tym, że· w skośnym obszarze ścian zbiornika, pomiędzy pierścieniowymi warstwami cegieł klinowych układa się co najmniej dwie warstwy cegieł kształtowych mających sześć płaskich ścian, z których cztery boczne ściany ustawione są prostopadle do pierwszej czołowej ściany, a druga czołowa ściana jest nachylona względem pierwszej czołowej ściany pod kątem mniejszym niż 5°.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w skośnym obszarze ścian układa się co najmniej jedną warstwę cegieł kształtowych, których pierwsza ściana czołowa ma kształt trapezowy.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że co najmniej jedną warstwę trapezowych cegieł kształtowych układa się pomiędzy co najmniej dwiema warstwami innych cegieł kształtowych, przy czym używa się trapezowych cegieł kształtowych mających jednakową wysokość od pierwszej powierzchni czołowej do drugiej powierzchni czołowej.
4. 4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że dobiera się układane w warstwy cegły kształtowe do kształtu zewnętrznej stalowej obudowy zbiornika, odwzorowując kształt obudowy na powierzchni wykładziny.
5. 5. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że układa się cegły kształtowe, których gęstość różni się względem przyjętej gęstości średniej nie więcej niż o 10%.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się cegły kształtowe, których druga ściana czołowa jest nachylona względem pierwszej ściany czołowej pod kątem 2° do 3°.
7. 7. Cegła do wytwarzania wykładziny w zbiornikach metalurgicznych mających skośne obszary ścian, posiadająca sześć płaskich ścian, z których cztery boczne ściany są prostopadłe do pierwszej czołowej ściany, znamienna tym, że druga czołowa ściana (23) jest nachylona względem pierwszej czołowej ściany (22) pod kątem mniejszym niż 5°.
8. 8. Cegła według zastrz. 7, znamienna tym, że pierwsza czołowa ściana (22) jest trapezowa.
9. 9. Cegła według zastrz. 7, znamienna tym, że druga czołowa ściana (23) jest nachylona względem pierwszej czołowej ściany (22) pod kątem od 2° do 3°.
10. 10. Cegła według zastrz. 7, znamienna tym, że majednakową gęstość w całej objętości.