RU1770076C - Способ тепловой обработки футеровки металлургических емкостей - Google Patents

Abstract

Использование: сушка, обжиг и разогрев футеровки металлургических емкостей, например сталеразливочных ковшей. Сущность изобретени ; способ тепловой обработки футеровки включает ее нагрев и создание разрежени , которое создают у поверхности футеровки, противоположной нагреваемой одновременно с нагревом, Величину разрежени  измен ют обратно пропорционально величине температуры нагрева. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при сушке, обжиге и разогреве футеровки металлургических емкостей, например сталеразливочных ковшей.

Известен способ сушки футеровки металлургических емкостей (авт.св. 1222412, кл, В 22 D 41 /02), в котором нагрев футеровки чередуют с ее охлаждением. Нагрев производ т газовой горелкой в течение 4 ч до влагосодержани  поверхностного сло  футеровки , равного нулю, а охлаждение - при помощи воздуха в течение 1,5 ч.

Указанный способ имеет следующие недостатки .

Нагрев футеровки и удаление влаги осуществл етс  в противоположных направлени х , особенно в начальных стади х, что затрудн ет удаление влаги из подповерхностных слоев футеровки. Прогрев футеровки осуществл етс  только за счет ее теплопроводности , который затруднен из-за того, что футеровка представл ет собой не сплошное тело, а пористое (пористость футеровки составл ет 20-30%). Влага, поступающа  из глубины слоев к нагреваемой поверхности, охлаждает ее. Это приводит к замедлению процесса прогрева футеровки и увеличивает его длительность.

Кроме того, такое направление потока массопереноса, особенно при быстром прогреве футеровки при высокой температуре, часто вызывает разрушение как внутреннего , так и поверхностного слоев, что ухудшает качество и стойкость футеровки, а иногда приводит и к полному ее разрушению.

При этом дл  эффективной сушки необходимо несколько циклов нагрева и охлаждени , что также увеличивает продолжительность прогрева и сушки и значительно повышает энергозатраты.

Известен способ сушки футеровки металлургических емкостей, включающий нагрев футеровки с последующим удалением паров воды при изменении давлени  от 20 до 2 кПа. Нагрев футеровки производитс  электронагревательным элементом, размещенным в герметичной полости формообра (Л

оь

зующего шаблона, а удаление паров воды осуществл етс  путем создани  в этой же полости переменного пониженного давлени  При этом нагрев футеровки-и удаление паров воды производ т циклично, а врем  нагрева футеровки составл ет 1...1.5 времени удалени  паров .

Этот способ позвол ет сократить продолжительность процесса сушки в 1,7-2 раза и расход энергии более чем в 4 раза.

Недостатком известного способа  вл етс  низка  плотность футеровки, котора  приводит к снижению ее стойкости. В результате разнонаправленности потоков тепла и удал емой влаги создаютс  дополнительные микроразрушени  футеровки, наруша  ее однородность и тем самым также снижа  стойкость футеровки. Плотность футеровки определ ет ее пористость, котора  на 20-30% ниже, чем у предлагаемого способа. Более пориста  футеровка легче размываетс  жидким металлом и шлаком, что увеличивает ее износ и уменьшает стойкость .

Кроме того, известный способ не позвол ет ускорить процесс при необходимости нагрева высушенной, но остывшей футеровки Разогрев футеровки ковша осуществл ют обычно традиционным способом - подачей в полость ковша высокотемпературного факела и постепенного прогрева Футеровки Продолжительность нагрева футеровки до 900°С составл ет 2-8 ч в зависимости от емкости ковша и интенсивности подачи тепла.

Целью изобретени   вл етс  повышение стойкости футеровки и сокращение длительности процесса.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что способ тепловой обработки футеровки металлургических емкостей включает нагрев футеровки с одновременным созданием разрежени  у поверхности футеровки, противоположной нагреваемой. Причем при повышении температуры нагрева одновременно производ т снижение величины разрежени , а при снижении температуры нагрева осуществл ют повышение величины разрежени .

Сущность способа тепловой обработки, например сушки футеровки металлургических емкостей, по сн етс  представленным чертежом.

В металлургической емкости, например сталеразливочном ковше 1, изготавливают огнеупорную футеровку 2 любым известным способом, в частности набивкой. Между слоем футеровки 2 и кожухом 3- ковша 1 оставл ют полость 4, которую через патрубок 5 подключают к вакуум-насосу. В полость 6. создаваемую огнеупорной футеровкой 2. подают, например, через горелку 7 энергоноситель и нагревают поверхность футеровки. Одновременно со стороны футеровки , противоположной нагреваемой, создают разрежение, отсасыва  из полости 4 газы с помощью, например, вакуум-насоса. При создании разрежени  в полости 4 в процессе сушки облегчаетс  удаление па0 ров воды из футеровки за счет ускорени  диффузии и снижени  температуры кипени  ее при пониженном давлении. Под воздействием пониженного давлени  через пористую футеровку просасываютс  гор чие

5 газы, которые интенсифицируют процесс футеровки по толщине, одновременно захватыва  влагу, содержащуюс  в порах футеровки . Т.е. прогрев футеровки происходит не только за счет теплопроводности пори0 стой футеровки, но и за счет проход щих через поры футеровки гор чих газов.

При обжиге и разогреве футеровки также осуществл етс  просасывание гор чих газов, что интенсифицирует эти процессы.

5За счет одинакового направлени  пото , ков тепла и удал емой влаги (на чертеже показано стрелками) снижаютс  термо- влажностные напр жени  в футеровке, характерные дл  разнонаправленных потоков

0 тепла и влаги в известных процессах тепловой обработки (в этих случа х по мере прогрева футеровки влаги, перемеща сь к нагреваемой поверхности, значительно увеличиваетс  в объеме, что приводит к вспучи5 ванию и разрушению футеровки).

Снижение термовлажностных напр жений обеспечивает более однородную структуру футеровки,что, в свою очередь, снижает проникновение жидкого металла и

0 шлака через микродефекты и уменьшает размывание футеровки, повыша  ее стойкость . При этом улучшение однородности структуры футеровки обеспечиваетс  за счет:

5- доуплотнени  путем создани  разрежени  в начальный момент сушки;

-равномерной плотности футеровки ковша по высоте;

-равномерного удалени  влаги по всей 0 поверхности футеровки.

Дл  обеспечени  равномерного удалени  влаги при сушке футеровки процесс осу- ществл ют при изменении давлени  и температуры - с ростом температуры у по- 5 верхности футеровки должно расти и давление (т.е. снижатьс  величина разрежени ) у поверхности, противоположной нагреваемой . При высоком начальном содержании влаги сопротивление движению газов высоко и высока  температура у поверхности

футеровки может привести к ее вспучиванию . В этом случае достаточно иметь температуру у поверхности футеровки пор дка 150 200°С, обеспечивающую испарение влаги. При этом давление у поверхности, противоположной нагреваемой, должно быть минимальное, примерно 15 КПа, но обеспечивающее целостность футеровки. Низкое в начале процесса давление уплотн ет футеровку, способству  повышению стойкости. При более высокой температуре у поверхности футеровки давление у поверхности , противоположной нагреваемой, должно повышатьс  (т,е. снижатьс  разрежение ), обеспечива  более низкую скорость прохождени  гор чих газов через слой футеровки . В противном случае гор чие газы, проход  через слой футеровки с большой скоростью, вызовут вспучивание футеровки при ее сушке, а при подогреве и обжиге, недостаточно охлажда сь, перегреют металлический кожух ковша. При температуре у поверхности футеровки пор дка 900°С давление у поверхности футеровки, противоположной нагреваемой, должно составл ть примерно 90 КПа, чтобы обеспечить прохождение гор чих газов через футеровку , но не перегреть металлический кожух ковша свыше 150°С.

В качестве примера осуществлени  способа производ т в лабораторных услови х сушку и разогрев сталеразливочного ковша емкостью 100 кг с набивной футеровкой толщиной 70 мм. В качестве футеровоч- ной массы используют футеровочную массу из часов рского полужирного песка по ГОСТ 2138-74 со средне-й влажностью 10,6%. Нагрев поверхности футеровки производ т до 900°С. а арматурного сло  - до 150°С, Контроль нагрева ведут с помощью термопар, размещенных между арматурным слоем и футеровкой и на поверхности футеровки. Давление измер ют на патрубке дл  эвакуации газов, вмонтированном в кожух ковша вместо одного из выпоров. При этом остальные выпоры заварены Давление измер ют от 10 КПа до 91 КПа.Давление и температуру измен ют симбатно - по мере роста температуры внутренней позер - ности футеровки от 170 до 900°С давление у противоположной поверхности измен ют от 10 КПа до 91 КПа

В табл.1 приведены сравнительные результаты сушки футеровки по предлагаемому способу и способу-прототипу.

Как следует из данных табл 1. в известном способе разброс среднего значени  плотности по высоте ковша составл ет 77+5 усл.ед., т.е. отклонение составл ет 5 усл.ед. В за вл емом способе плотность набивки составл ет от 88+2 усл.ед. до 80+2 усл.ед., т.е. отклонение составл ет +2 усл.ед., что свидетельствует об улучшении равномерности уплотнени  в 2-3 раза. При 5 этом стойкость футеровки повышаетс  в 1,5 раза. При давлении в вакуумной линии менее 15 КПа значительно увеличиваетс  осыпание футеровки под воздействием вакуума, а при давлении более 40 КПа на0 блюдаетс  снижение средней плотности футеровки . При сушке с ростом температуры у поверхности футеровки повышают давление (уменьшают разрежение) у поверхности , противоположной нагреваемой.

5 обеспечива  достижение одинаковой средней конечной влажности и температуры кожуха ковша. При давлении в вакуумной линии более 40 КПа значительно увеличиваетс  врем  сушки (до 35 мин),

0Врем  сушки при выборе оптимальных

параметров (опыты 2-4) дл  данного типа ковша сокращаетс  на 10-15%.

В табл. 2 приведены сравнительные результаты разогрева футеровки по известно5 му и предлагаемому способам.

Из приведенных данных видно, что процесс разогрева футеровки сокращаетс  в 8- 10 раз по сравнению с известным способом. Однако при низком посто нном давлении

0 не удаетс  достичь заданной температуры разогрева футеровки без перегрева кожуха свыше 150°С (опыты 1-5). При нагреве кожуха ковша более 150°С опыт прекращаетс , При повышении давлени  до 85 КПа (опыт 6)

5 заданна  температура рабочей поверхности футеровки 920°С достигаетс , однако продолжительность разогрева ковша значи- ч-ельно возрастает (до 40 мин). Оптимальным  вл етс  вариант разогрева футеровки

0 с. одновременным изменением температуры у нагреваемой поверхности и давлени  у поверхности, противоположной нагреваемой (опыт 7). При согласованном изменении обоих параметров (температуры и давлени )

5 продолжительность нагрева рабочей поверхности футеровки до 920°С составл ет 16 мин, при этом температура кожуха коаша не превышает 125°С.

Предлагаемый способ можно использо0 вать не только при сушке, обжиге и разогреве футеровки металлургических ковшей, но и при сушке, обжиге и разогреве тиглей. При этом разрежение может создаватьс  с внутренней стороны тигл , а нагрев - с наруж5 ной.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ тепловой обработки футеровки металлургических емкостей, включающий ее нагрев и создание разрежени , о т л и ч аю щ и и с   тем, что, с целью повышени  стойкости футеровки и сокращени  длительности процесса, разрежение создают у поверхности футеровки, противоположной

   нагреваемой, одновременно с нагревом, при этом величину разрежени  измен ют обратно пропорционально величине температуры нагрева.

   1Продолжительность сушки

   2Коэффициент полезного использовани  энергии

   3Средн   плотность футеровки

   ( Давление в вакуумной линии

   5 Температура поверхностного сло  футе

   Примечани е.Конечна  средн   влажность после сушки 0,5 мас.%, конечна  температура комуха ковша 80-90 С.

   Таблица 1

   25 28 28

   30

   35

   Таблица2

   К Saxi/t/Mt/

   f