RU2055690C1

RU2055690C1 - Metallurgical vessel lining

Info

Publication number: RU2055690C1
Application number: RU93046128A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Тонков; М.Б. Оржех; В.В. Заболотный; А.Д. Староверов; Г.В. Огненко; И.В. Гуревич
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Россмет"
Priority date: 1993-09-29
Filing date: 1993-09-29
Publication date: 1996-03-10

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: lining of a metallurgical vessel includes a working layer and a reinforcing layer, made of dry sinterable masses. The reinforcing and the working layers of a slag zone are made of slag-resistant dry sinterable masses, and the layers of a zone under the slag one are made of metal-resistant dry sinterable masses. A boundary between the slag resistant zone and the metal resistant zone of the reinforcing layer is arranged lower, than a respective boundary of the working layer. The invention provides enhanced reliability of the lining and allows to ameliorate its heat insulation properties. EFFECT: enhanced quality of lining of metallurgical vessels. 3 cl

Description

Изобретение относится к металлургии, а именно к футеровкам металлургических емкостей, например разливочных ковшей, индукционных печей. The invention relates to metallurgy, and in particular to the linings of metallurgical tanks, for example casting ladles, induction furnaces.

Известна футеровка металлургической емкости, в частности сталеразливочного ковша, содержащая арматурный слой, выполненный из штучных огнеупоров и рабочий монолитный слой из огнеупорного бетона (а.с. СССР N 772712, кл. B 22 D 41/00, 1980). Known lining of a metallurgical tank, in particular a steel pouring ladle, containing a reinforcing layer made of piece refractories and a working monolithic layer of refractory concrete (AS USSR N 772712, class B 22 D 41/00, 1980).

Недостатком известной конструкции является низкая стойкость при эксплуатации вследствие высокой металлопроницаемости футеровки, обусловленной сквозным трещинообразованием в рабочем и арматурном слоях в результате усадочных явлений, термических напряжений и механических деформаций. A disadvantage of the known design is the low resistance during operation due to the high metal permeability of the lining due to through cracking in the working and reinforcing layers as a result of shrinkage phenomena, thermal stresses and mechanical deformations.

Кроме того, высокая теплопроводность равноплотных по толщине рабочего и арматурного слоев требует повышенного разогрева заливаемого металла, что приводит к дополнительному износу футеровки. In addition, the high thermal conductivity of equal-thickness working and reinforcing layers in thickness requires increased heating of the poured metal, which leads to additional wear of the lining.

Известна футеровка металлургической емкости, содержащая рабочий слой из сухой спекаемой массы металлоустойчивого состава (патент РФ N 1822490, кл. F 27 D 1/16, 1993). Known lining of a metallurgical vessel containing a working layer of dry sintering mass of metal-resistant composition (RF patent N 1822490, class F 27 D 1/16, 1993).

Известная конструкция устойчива к сквозному трещинообразованию в рабочем слое, однако стойкость ее недостаточна из-за повышенного износа в шлаковом поясе. Локальный износ футеровки приводит к проходу металла на следующий за рабочим слой (арматурный, теплоизоляционный, компенсационный), характеризующийся низкой надежностью из-за сквозного трещинообразования. The known design is resistant to through cracking in the working layer, however, its resistance is insufficient due to increased wear in the slag belt. Local wear of the lining leads to the passage of metal to the next layer after the working layer (reinforcing, heat-insulating, compensating), which is characterized by low reliability due to through cracking.

Кроме того, при наличии арматурного слоя его теплопроводность также делает необходимым перегрев металла перед заливкой, что служит причиной дополнительного износа футеровки. In addition, in the presence of a reinforcing layer, its thermal conductivity also makes it necessary to overheat the metal before pouring, which causes additional wear of the lining.

Наиболее близкой к патентуемой конструкции является известная из а.с. СССР N 1747242, кл. B 22 D 41/02, 1992 футеровка из монолитных рабочего и арматурного слоев, характеризующихся однородностью структуры каждого слоя, сравнительно высокой плотностью и прочностью и, следовательно, высокой теплопроводностью. Closest to the patented design is known from A.S. USSR N 1747242, cl. B 22 D 41/02, 1992 a lining made of monolithic working and reinforcing layers, characterized by the uniformity of the structure of each layer, relatively high density and strength, and therefore high thermal conductivity.

Применение этой монолитной футеровки в агрегатах электросталеплавильного производства не может быть надежным в связи с высокими температурами (1680-1750^оС) наливаемого металла в ковш, наличием основного шлака и длительным (1,5-2,5 ч) периодом разливки.The use of this monolithic lining in electric steelmaking units cannot be reliable due to the high temperatures (1680-1750 ^о С) of the metal being poured into the ladle, the presence of main slag and a long (1.5-2.5 h) casting period.

В патентуемом изобретении благодаря выполнению арматурного и рабочего слоев и сухих спекаемых масс создается в процессе спекания не монолитная футеровка, а футеровка с разноплотной и разнопрочной структурой по толщине слоя, не отличающаяся на контакте с металлом по физико-механическим показателям от огнеупорных бетонов. In the patented invention, due to the implementation of the reinforcing and working layers and dry sintering masses, not a monolithic lining is created during sintering, but a lining with a different density and different strength structure in layer thickness, which does not differ in physical and mechanical characteristics from refractory concrete in contact with metal.

Кроме того, при использовании сухих спекаемых масс исключаются проблемы, связанные с хранением масс и сушкой увлажненной до 7-9% огнеупорной футеровки. In addition, when using dry sintering masses, the problems associated with storing the masses and drying the refractory lining moistened to 7-9% are eliminated.

Проведенные нами исследования подтверждают, что теплопроводность футеровок из одного класса огнеупорных материалов, выполненных из сухих спекаемых масс, более чем в 1,5 раза ниже теплопроводности футеровок, выполненных из огнеупорных бетонов. Our studies confirm that the thermal conductivity of linings from one class of refractory materials made of dry sintering masses is more than 1.5 times lower than the thermal conductivity of linings made of refractory concrete.

Задачей патентуемого изобретения является повышение недежности футеровки из сухих спекаемых масс. The objective of the patented invention is to increase the reliability of the lining of dry sintering masses.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в повышении стойкости футеровки и улучшении ее теплоизоляции. The technical result that can be obtained using the invention is to increase the durability of the lining and improve its thermal insulation.

Для достижения указанного технического результата футеровка металлургической емкости включает рабочий и арматурный слои из сухих спекаемых масс, причем арматурный и рабочий слои в шлаковом поясе выполнены из сухих спекаемых шлакоустойчивых масс, а ниже шлакового пояса из сухих спекаемых металлоустойчивых масс. Граница между шлако- и металлоустойчивыми поясами в арматурном слое расположена ниже соответствующей границы в рабочем слоем. To achieve the technical result, the lining of the metallurgical tank includes working and reinforcing layers of dry sintering masses, and the reinforcing and working layers in the slag belt are made of dry sintering slag-resistant masses, and below the slag belt of dry sintered metal-resistant masses. The boundary between the slag and metal resistant belts in the reinforcing layer is located below the corresponding boundary in the working layer.

Наличие в патентуемой конструкции арматурного слоя из сухих набивных масс, зондирование футеровок в рабочем и арматурном слоях, а также снижение уровня границы шлаковой зоны в арматурном слое обеспечивает повышение надежности футеровки. The presence in the patented design of the reinforcing layer of dry packing materials, sensing of the linings in the working and reinforcing layers, as well as reducing the level of the boundary of the slag zone in the reinforcing layer, increases the reliability of the lining.

Выполнение арматурного слоя из сухих спекаемых масс снижает металлопроницаемость за счет исключения сквозного трещинообразования благодаря характерной для футеровок из сухих спекаемых масс разноплотной и разнопрочной по толщине структуре. The implementation of the reinforcing layer of dry sintering masses reduces metal permeability due to the exclusion of end-to-end cracking due to the structure, which is characteristic of dry sintering masses of different density and different strength in thickness.

Изготовление арматурного и рабочего слоев в шлаковой зоне из сухих спекаемых шлакоустойчивых масс повышает коррозионную стойкость и надежность футеровки. The manufacture of reinforcing and working layers in the slag zone from dry sintering slag-resistant masses increases the corrosion resistance and reliability of the lining.

В процессе эксплуатации в результате износа футеровки увеличивается вместимость емкости, что приводит к понижению границы шлак-металл. К моменту локального износа шлакового пояса рабочего слоя снижение границы шлаковой зоны в арматурном слое относительно соответствующей границы в рабочем слое позволяет повысить надежность футеровки при продолжении работы плавильного агрегата. During operation, as a result of wear of the lining, the capacity of the tank increases, which leads to a decrease in the slag-metal boundary. By the time of local wear of the slag zone of the working layer, a decrease in the boundary of the slag zone in the reinforcing layer relative to the corresponding boundary in the working layer can improve the reliability of the lining while continuing to operate the melting unit.

Наличие в футеровке нескольких слоев, каждый из которых имеет по толщине разноплотную структуру, обеспечивает снижение теплопроводности футеровки. Улучшение теплоизоляции футеровки исключает необходимость перегрева заливаемого в емкость металла, способствуя тем самым превышению стойкости футеровки емкости, а также улучшению работы плавильного агрегата: снижению его энергозатрат и повышению стойкости футеровки. The presence in the lining of several layers, each of which has a different density structure in thickness, ensures a decrease in the thermal conductivity of the lining. Improving the thermal insulation of the lining eliminates the need for overheating of the metal poured into the tank, thereby contributing to exceeding the resistance of the lining of the tank, as well as improving the operation of the melting unit: reducing its energy consumption and increasing the durability of the lining.

Предлагаемую футеровку изготавливают следующим образом. The proposed lining is made as follows.

На выравнивающий слой днища или подины металлургической емкости засыпают слой сухой спекаемой металлоустойчивой массы, который уплотняют с помощью электро- или пневмовибратора. На изготовленное днище устанавливают шаблон и осуществляют формование арматурного слоя стен емкости путем засыпки в зазор между шаблоном и кожухом емкости сначала сухой спекаемой металлоустойчивой массы, а затем шлакоустойчивой массы с последующим их уплотнением с помощью электровиброустановки. После термообработки и охлаждения отформованного арматурного слоя тем же способом производят изготовление рабочего слоя. A layer of dry sintering metal-resistant mass is poured onto the leveling layer of the bottom or bottom of the metallurgical tank, which is compacted using an electric or pneumatic vibrator. A template is installed on the manufactured bottom and the reinforcing layer of the walls of the container is formed by filling the gap between the template and the casing of the container with first dry sintered metal-resistant mass, and then slag-resistant mass, followed by compaction using an electric vibrator. After heat treatment and cooling of the molded reinforcing layer in the same way, the working layer is manufactured.

П р и м е р 1. Футеровка индукционной канальной печи для выдержки чугуна вместимостью 10 т включает рабочий и арматурный слои из сухих спекаемых масс. Шлаковый пояс арматурного и рабочего слоев высотой 250 мм изготовлен из шлакоустойчивой массы на основе плавления шпинели по ТУ 14-8-608-90 с 7-9% спекающей добавки натрийборсиликатного состава. Рабочий слой ниже уровня шлакового пояса выполнен из металлоустойчивой массы на основе смеси корунда по ТУ 14-8-304-72 и кварцита по ТУ 14-8-88-74 с добавкой 7% смеси борной кислоты и огнеупорной глины. Арматурный слой ниже шлакового пояса изготовлен из смеси кварцита мелкомолотого по ТУ 14-8-99-74 и мертеля по ГОСТ 6137-80 с добавкой 9% спекающей смеси. PRI me R 1. Lining of an induction channel furnace for holding cast iron with a capacity of 10 tons includes working and reinforcing layers of dry sintered masses. The slag belt of the reinforcing and working layers 250 mm high is made of a slag-resistant mass based on the melting of spinel according to TU 14-8-608-90 with 7-9% sintering additive of sodium borosilicate composition. The working layer below the level of the slag belt is made of a metal-resistant mass based on a mixture of corundum according to TU 14-8-304-72 and quartzite according to TU 14-8-88-74 with the addition of 7% of a mixture of boric acid and refractory clay. The reinforcing layer below the slag belt is made of a mixture of finely ground quartzite according to TU 14-8-99-74 and mortar according to GOST 6137-80 with the addition of a 9% sintering mixture.

П р и м е р 2. Футеровка сталеразливочного ковша вместимостью 130 т включает рабочий и арматурный слои из сухих спекаемых масс. Рабочий слой в шлаковой зоне высотой 450 мл изготовлен из шлакоустойчивой массы на основе шлака алюминотермического производства с содержанием 75-82% оксида алюминия с добавкой 30% плавленой шпинели и 6% спекающей смеси, ниже шлаковой зоны из металлоустойчивой массы на основе шлака алюминотермического производства и 6% спекающей смеси. PRI me R 2. The lining of a steel pouring ladle with a capacity of 130 tons includes working and reinforcing layers of dry sintered masses. The working layer in the slag zone with a height of 450 ml is made of a slag-resistant mass based on aluminum-thermal slag with a content of 75-82% alumina with the addition of 30% melted spinel and 6% sintering mixture, below the slag zone from a metal-resistant mass based on slag of aluminum-thermal production and 6 % sintering mixture.

Арматурный слой выполнен в шлаковой зоне из шлакоустойчивой массы на основе корундошпинельного порошка по ТУ 14-458-5-87 с добавкой 9% спекающей смеси (высота шлаковой зоны в арматурном слое 450 мм), ниже шлаковой зоны из металлоустойчивой массы на основе кварцитового порошка по ТУ 14-8-542-87 с добавкой 9% спекающей смеси. The reinforcing layer is made in the slag zone from a slag-resistant mass based on corundum-spinel powder according to TU 14-458-5-87 with the addition of 9% sintering mixture (the height of the slag zone in the reinforcing layer is 450 mm), below the slag zone from a metal-resistant mass based on quartzite powder according to TU 14-8-542-87 with the addition of 9% sintering mixture.

П р и м е р 3. Футеровка сталеразливочного ковша вместимостью 130 т включает рабочий и арматурный слои из сухих спекаемых масс. Рабочий слой в шлаковом поясе высотой 450 мм выполнен из шлакоустойчивой массы на основе плавленой шпинели с добавкой 6% спекающей смеси, ниже шлаковой зоны из металлоустойчивой массы в виде смеси периклазового заправочного порошка по ГОСТ 24862-81 и плавленой шпинели с добавкой 6% спекающей смеси. Арматурный слой в шлаковом поясе выполнен из шлакоустойчивого корундошпинельного порошка по ТУ 14-458-5-87 с добавкой 9% спекающей смеси и ниже шлакового пояса из металлоустойчивой массы на основе кварцитового порошка по ТУ 14-8-542-87 с добавкой 9% спекающей смеси. Граница между шлако- и металлоустойчивыми зонами в арматурном слое расположена на 200 мм ниже соответствующей границы в рабочем слое. PRI me R 3. The lining of a steel pouring ladle with a capacity of 130 tons includes working and reinforcing layers of dry sintered masses. The working layer in a slag belt 450 mm high is made of a slag-resistant mass based on fused spinel with the addition of 6% sintering mixture, below the slag zone from a metal-resistant mass in the form of a mixture of periclase refueling powder according to GOST 24862-81 and fused spinel with the addition of 6% sintering mixture. The reinforcing layer in the slag belt is made of slag-resistant corundum-spinel powder according to TU 14-458-5-87 with the addition of 9% sintering mixture and below the slag belt of metal-resistant mass based on quartzite powder according to TU 14-8-542-87 with the addition of 9% sintering mixtures. The boundary between the slag and metal-resistant zones in the reinforcing layer is located 200 mm below the corresponding boundary in the working layer.

П р и м е р 4. Футеровка сталеразливочного ковша вместимостью 130 т включает рабочий слой из сухой спекаемой металлоустойчивой массы на основе кварцита по ТУ 14-8-542-87 с добавкой 5,5% спекающей смеси и арматурный слой, выполненный из муллитокремнеземистых изделий с содержанием 45% оксида алюминия. PRI me R 4. The lining of a steel pouring ladle with a capacity of 130 tons includes a working layer of dry sintered metal-resistant mass based on quartzite according to TU 14-8-542-87 with the addition of 5.5% sintering mixture and a reinforcing layer made of mullite-siliceous products with a content of 45% alumina.

Предлагаемая конструкция (примеры 2 и 3) обеспечивает повышение стойкости и надежности по сравнению с известной футеровкой (пример 4) в 2-4 раза, а также обеспечивает повышение теплоизоляционных свойств футеровки и снижение температуры наливаемого в ковш металла на 30-50^оС. Наибольший эффект достигается в примере 3, когда граница между шлако- и металлоустойчивыми зонами в арматурном слое расположена ниже соответствующей границы в рабочем слое.The proposed design (Examples 2 and 3) provides increased durability and reliability as compared with the known lining (Example 4) 2-4 times, and also enhances the insulating properties of the liner and reduction in temperature of the metal poured into the ladle at 30-50 ° ^C. The greatest the effect is achieved in example 3, when the boundary between the slag and metal-resistant zones in the reinforcing layer is located below the corresponding boundary in the working layer.

Claims

1. Lining of a metallurgical vessel, comprising reinforcing and working layers made of unformed refractories, having a slag belt, characterized in that the reinforcing and working layers of the lining, including the slag belt, are made of dry sintered masses.

2. The lining according to claim 1, characterized in that the reinforcing and working layers in the slag belt of the lining are made of dry sintered spinel, corundum spinel, periclase-containing or corundum-containing masses, and below the slag belt are made of dry sintered quartzite, corundum-quartzite, spinel or corundum-containing.

3. Lining according to claim 1 or 2, characterized in that the height of the slag belt of the reinforcing layer exceeds the height of a similar section of the working layer.