RU2139773C1 - Футеровка емкости для транспортировки и разливки жидкого алюминия и его сплавов - Google Patents
Футеровка емкости для транспортировки и разливки жидкого алюминия и его сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2139773C1 RU2139773C1 RU98108584A RU98108584A RU2139773C1 RU 2139773 C1 RU2139773 C1 RU 2139773C1 RU 98108584 A RU98108584 A RU 98108584A RU 98108584 A RU98108584 A RU 98108584A RU 2139773 C1 RU2139773 C1 RU 2139773C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lining
- vessel
- thickness
- layer
- alloys
- Prior art date
Links
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 7
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title abstract 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 abstract 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 38
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 14
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 5
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 2
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000002925 chemical effect Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к футеровке огнеупорными материалами емкостей, предназначенных для заливки, транспортирования и разливки расплава алюминия и сплавов на его основе. Футеровка емкости для жидкого алюминия и его сплавов состоит из двух слоев набивной массы жароупорного бетона с различным содержанием Аl2O3. Толщина внутреннего слоя боковой поверхности 0,85 - 0,95 толщины наружного слоя, контактирующего с жидким металлом. Для донной части это соотношение составляет 0,75 - 0,85. Содержание Аl2O3 в бетоне внутреннего слоя составляет не менее 82%, а наружного слоя - не менее 94%. Толщина футеровки боковой поверхности емкости составляет 0,09 - 0,11 среднего диаметра емкости, а толщина футеровки донной части - 0,1 - 0,12 высоты емкости. При применении заявляемой футеровки емкости более чем в два раза возрастает срок службы емкости при практической неизменной ее вместимости, резко снижаются потери металла на окисление, не происходит перехода Si в расплав из футеровки. 1 з.п.ф-лы, 1 табл. , 1 ил.
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности, к футеровке огнеупорными материалами емкостей, предназначенных для заливки, транспортирования и разливки расплавов алюминия и сплавов на его основе.
Известна футеровка емкости для транспортировки жидкого алюминия, включающая примыкающий к стальному кожуху емкости теплоизоляционный слой, выполняемый из асбеста, каолиновой ваты и др., теплоизоляционно-буферный слой из шамотной крошки и глинозема и слой, выкладываемый из шамотного кирпича, который контактирует с жидким алюминием (см. Плавка и литье алюминиевых сплавов. Алюминиевые сплавы. Справочное рук-во под ред. Добаткина В.И. -М.: Металлургия, 1970). Обычно слой футеровки, контактирующий с расплавом, выкладывают из шамотного кирпича, содержащего менее 70% Al2O3 и свыше 25% SiO2.
Основной недостаток этой футеровки заключается в быстром "зарастании" емкостей прогрессивно растущим по толщине гарнисажем из оксида алюминия и шпинелей, что является следствием сравнительно неплохого смачивания шамота жидким алюминием и химического взаимодействия последнего с компонентами шамотного кирпича. Результатом этого является снижение вместимости емкости, повышение потерь металла, разрушение шамотного материала и переход в расплав кремния.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является футеровка емкости для заливки и разливки жидкого алюминия, включающая теплоизоляционный слой из асбеста, теплоизоляционно-буферный слой из шамотной крошки и глинозема, слой из шамотного кирпича и облицовочный слой, контактирующий с жидким металлом, выполняемый из жароупорных бетонных набивных масс (см. Куликов А. Ф. Применение жаростойкого бетона в печах для плавки алюминиевых сплавов. -Технология легких сплавов, 1993, М, с.31-33).
Основной недостаток футеровки-прототипа заключается в том, что толщина облицовочного слоя из жароупорного бетона значительно меньше суммарной толщины остальных слоев футеровки, что вследствие заметного расхождения коэффициентов линейного и объемного расширения шамотного кирпича и жароупорного бетона приводит к быстрому растрескиванию последнего в процессе эксплуатации. Следствием этого является также затекание жидкого металла в трещины, способствующее формированию гарнисажа, зарастанию емкости и разрушению облицовочного слоя футеровки. В результате этих негативных явлений возрастают потери металла, повышается загрязненность расплава примесями, снижается срок службы емкости. Технической задачей изобретения является снижение потерь металла на окисление и степени загрязнения расплава примесями, повышение срока службы емкости с сохранением ее вместимости за счет уменьшения вплоть до исключения возможности зарастания емкости.
Техническая задача решается тем, что футеровку емкости для транспортировки и разливки жидкого алюминия, выполненную из огнеупорного бетона, выполняют из двух слоев набивной массы с различным содержанием Al2O3, причем толщина внутреннего слоя боковой поверхности емкости составляет 0,85 - 0,95 толщины наружного слоя, контактирующего с жидким металлом, а для донной поверхности это соотношение составляет - 0,75 - 0,85. Кроме того, содержание Al2O3 в бетоне для внутреннего слоя составляет не менее 82%, а для наружного - не менее 94%. Толщина футеровки боковой поверхности емкости составляет 0,09 - 0,11 среднего диаметра (длины среднего сечения) емкости, а толщина футеровки донной части - 0,1 - 0,12 высоты емкости. Между внутренним слоем и емкостью может быть дополнительно помещен слой асбеста или каолиновой ваты.
Выбранные параметры футеровки лимитируются следующими соображениями.
Для удобства принимаем следующие обозначения параметров футеровки:
а - толщина внутреннего слоя боковой поверхности емкости;
b - толщина внутреннего слоя донной поверхности емкости;
c - толщина наружного слоя боковой поверхности емкости;
d- толщина наружного слоя донной поверхности емкости;
h - высота внутренней части емкости (по кожуху);
l - средний диаметр (длина среднего сечения) емкости (по кожуху).
а - толщина внутреннего слоя боковой поверхности емкости;
b - толщина внутреннего слоя донной поверхности емкости;
c - толщина наружного слоя боковой поверхности емкости;
d- толщина наружного слоя донной поверхности емкости;
h - высота внутренней части емкости (по кожуху);
l - средний диаметр (длина среднего сечения) емкости (по кожуху).
Исследованиями установлено, что при выборе a < 0,85 c и b < 0,75 d, вследствие недостаточной толщины внутреннего теплоизоляционного слоя футеровки, имеет место перегрев стального кожуха емкости, что приводит к искажению его геометрии, потере прочностных свойств и разрушению футеровки. Выполнять футеровку при условии, что a > 0,95 c и b > 0,85 d - экономически нецелесообразно, так как показано, что при соблюдении выбранного соотношения этих параметров рабочая температура стального кожуха не превышает 50oС, что вполне допустимо для материала кожуха, поскольку не приводит к его деформированию и потере механических свойств.
При выборе (a+c) < 0,09 l и (b + d) < 0,l l имеет место как перегрев выше допустимой температуры кожуха емкости с описанными выше негативными последствиями, так и появление отдельных очагов растрескивания футеровки в зоне границы раздела фаз расплав-воздух, а при разливке - на обнажающейся поверхности футеровки. В случае выполнения футеровки, когда (a+c) > 0,11 l и (b + d) > 0,12 l имеет место непроизводительный расход набивных масс бетона, т. к. экспериментально показано, что при соблюдении выбранных пределов этих параметров исключается недопустимый перегрев кожуха и растрескивание футеровки.
Выбор состава набивной массы из жароупорного бетона с различным содержанием Al2O3 для каждого слоя футеровки обосновывается необходимостью обеспечения требуемой величины предела прочности материала на сжатие. В связи с тем, что слой футеровки, контактирующий с металлом, помимо химического и температурного воздействия испытывает силовое (металлостатическое давление) и эрозионные (размывающий эффект) нагрузки, величина предела прочности этого слоя должна быть выше, чем у слоя, выполняющего в основном теплоизоляционные функции.
В слое, контактирующем с расплавом, предел прочности на сжатие должен быть не менее 55 н/мм2, что обеспечивается при содержании Al2O3 в бетоне не менее 94%. В слое бетона, примыкающем к кожуху емкости, предел прочности бетона может быть ниже 55 н/мм2. Во избежание межслойного растрескивания футеровки, что обеспечивается небольшим различием коэффициентов линейного и объемного расширения материала слоев, предел прочности материала этого слоя должен быть не меньше 45 н/мм2, что достигается при содержании Al2O3 не менее 82%.
Изобретение поясняется чертежом, где показан поперечный разрез футеровки емкости, на котором в стальном кожухе 1 размещен примыкающий к донной части кожуха внутренний теплоизоляционный слой 2, на котором размещается наружный облицовочный слой 3, контактирующий с расплавом, а на боковой поверхности емкости расположен примыкающий к кожуху внутренний теплоизоляционный слой 4, на котором размещен наружный облицовочный слой 5, контактирующий с металлом.
Футеровка емкости изготовлена и испытана в промышленных условиях.
Выполнение футеровки емкости - ковша вместимостью 5 т для заливки, транспортировки и разливки алюминиевого расплава набивными массами из жароупорного бетона осуществляли следующим образом. Параметры футеровки: a = 70 мм (a = 0,875 c); h = 1800 мм; b = 80 мм (b = 0,8 d); l = 1700 мм; c = 80 мм; (a+c) = 150 мм [(a+c) = 0,09l]; d = 100 мм, (b+d) = 180 мм [(b+d) = 0,1h] . Вначале заливали слой, примыкающий к кожуху 1 (см.чертеж) ковша в следующем порядке: в первую очередь заливали донную часть (2) с применением вибратора, делали выдержку в естественных условиях в течение суток, после чего ковш клали на бок и сегментами заливали боковую поверхность ковша (4) с использованием глубинного вибратора и вновь делали выдержку в естественных условиях в течение суток. Аналогичным образом заливали контактирующий с расплавом слой донной части (3) и слой боковой поверхности (5).
Перед запуском в работу футеровку ковша разогревали газовой горелкой по следующему режиму:
1. от 0 до 100oC скорость нагрева 20oC/ч;
2. при 100oC выдержка 5 ч;
3. от 100 до 160oC скорость нагрева 20oC/ч;
4. при 160oC выдержка 5 ч;
5. от 160 до 46oC скорость нагрева 30oC/ч;
6. при 460oC выдержка 7 ч;
7. от 460 до 610oC скорость нагрева 30oC/ч;
8. при 610oC выдержка 4 ч;
9. от 610 до 700oC скорость нагрева 30oC/ч;
10. при 700oC выдержка 3 ч.
1. от 0 до 100oC скорость нагрева 20oC/ч;
2. при 100oC выдержка 5 ч;
3. от 100 до 160oC скорость нагрева 20oC/ч;
4. при 160oC выдержка 5 ч;
5. от 160 до 46oC скорость нагрева 30oC/ч;
6. при 460oC выдержка 7 ч;
7. от 460 до 610oC скорость нагрева 30oC/ч;
8. при 610oC выдержка 4 ч;
9. от 610 до 700oC скорость нагрева 30oC/ч;
10. при 700oC выдержка 3 ч.
После разогрева футеровки ковша по указанному режиму в него из печи заливали 5000 кг вторичного сплава АК5М2, после чего его устанавливали на гидроопрокидыватель и осуществляли разливку на конвейере.
Проведенные исследования показали, что при применении заявляемой футеровки ковша потери металла на окисление по абсолютной величине невысоки и хотя несколько возрастают с увеличением числа заливок и разливок, но даже после 150 заливок и разливок не превышают 25 кг на 5000 кг сплава (0,5%). При этом образующаяся пленка оксидов легко снимается при чистке ковша, что позволяет практически сохранить его первоначальную вместимость. Перехода кремния из футеровки в расплав не зафиксировано.
Исследовалась также заявляемая футеровка емкости с запредельными и предельными значениями выбранных параметров. Исследовалась и известная футеровка емкости (прототип). Результаты исследований представлены в таблице. Из данных таблицы следует, что при применении заявляемой футеровки емкости в сравнении с футеровкой по прототипу резко снижаются потери металла на окисление: с ростом числа заливок и разливок расплава они вначале снижаются более чем на порядок, а после 100 заливок и разливок - почти в 60 раз. При этом более чем в два раза возрастает срок службы футеровки емкости при практически неизменной ее вместимости, в то время, как при использовании футеровки по прототипу вместимость емкости снижается почти на 30% после 100 заливок и разливок расплава. Кроме того, при применении футеровки-прототипа имеет место переход кремния в расплав (до 0,15%), что является следствием частичного растрескивания облицовочного слоя футеровки, проникновения расплава к слою шамотного кирпича с высоким содержанием SiO2 и взаимодействия с последним расплава.
Claims (2)
1. Футеровка емкости для жидкого алюминия и его сплавов, выполненная из огнеупорного бетона, отличающаяся тем, что она выполнена двухслойной с содержанием Al2O3 в наружном слое не менее 94%, а во внутреннем слое не менее 82%, при этом толщина внутреннего слоя боковой поверхности емкости составляет 0,85 - 0,95 толщины наружного слоя боковой поверхности, а толщина внутреннего слоя донной части емкости составляет 0,75 - 0,85 толщины наружного слоя донной части.
2. Футеровка по п.1, отличающаяся тем, что толщина футеровки боковой поверхности равна 0,09 - 0,11 среднего диаметра емкости, а толщина футеровки донной части - 0,1 - 0,12 высоты внутренней части емкости.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98108584A RU2139773C1 (ru) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | Футеровка емкости для транспортировки и разливки жидкого алюминия и его сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98108584A RU2139773C1 (ru) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | Футеровка емкости для транспортировки и разливки жидкого алюминия и его сплавов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2139773C1 true RU2139773C1 (ru) | 1999-10-20 |
Family
ID=20205637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98108584A RU2139773C1 (ru) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | Футеровка емкости для транспортировки и разливки жидкого алюминия и его сплавов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2139773C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2270409C1 (ru) * | 2004-07-22 | 2006-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Промтрейдинтелл" | Футеровка ванны металлургической емкости |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4149705A (en) * | 1977-06-08 | 1979-04-17 | Caterpillar Tractor Co. | Foundry ladle and method of making the same |
| SU1668032A1 (ru) * | 1989-05-15 | 1991-08-07 | Челябинский Электрометаллургический Комбинат | Футеровка ковша дл разливки кремнистых ферросплавов |
-
1998
- 1998-04-30 RU RU98108584A patent/RU2139773C1/ru active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4149705A (en) * | 1977-06-08 | 1979-04-17 | Caterpillar Tractor Co. | Foundry ladle and method of making the same |
| SU1668032A1 (ru) * | 1989-05-15 | 1991-08-07 | Челябинский Электрометаллургический Комбинат | Футеровка ковша дл разливки кремнистых ферросплавов |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Куликов А.Ф. Применение жаростойкого бетона в печах для плавки алюминиевых сплавов, - Технология легких сплавов, 1993, N 1, с.31-33. Симонов Н.Н., Ларионов А.А. и др. Испытание безотходной технологии футеровки разливочных ковшей. - Металлург, 1982, N 5, с.23-24. * |
| Огнеупоры. Технология строительства и ремонта печей. Перевод с японского. - М.: Металлургия, 1980, с.171-174. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2270409C1 (ru) * | 2004-07-22 | 2006-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Промтрейдинтелл" | Футеровка ванны металлургической емкости |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU697401B2 (en) | Casting part comprising an external layer appropriate to form a gas impervious layer, and implementation process | |
| EP0696716A1 (en) | A crucible assembly for a vacuum melting furnace | |
| JPH0413308B2 (ru) | ||
| CA2778438C (en) | Molten metal-containing vessel and methods of producing same | |
| EP1372888B1 (en) | Refractory plug or brick for injecting gas into molten metal | |
| US3687437A (en) | Metallurgical furnaces or vessels | |
| RU2139773C1 (ru) | Футеровка емкости для транспортировки и разливки жидкого алюминия и его сплавов | |
| US5947180A (en) | Rising pipe for light metal melts | |
| JP3659759B2 (ja) | 金属溶湯濾過収容槽及びその内張り煉瓦 | |
| JP3016124B2 (ja) | 溶湯容器およびアルミニウム溶湯保持炉 | |
| JPH0743221B2 (ja) | 誘導炉 | |
| AU2002244555B2 (en) | Refractory plug or brick for injecting gas into molten metal | |
| JP4087474B2 (ja) | ポーラスプラグおよびその製造方法 | |
| JP2706160B2 (ja) | 溶融金属用セラミック内張り溶器の施工方法 | |
| RU2055690C1 (ru) | Футеровка металлургической емкости | |
| JP4475724B2 (ja) | 強度および耐スポール性に優れた密充填構造を有する不定形耐火物の製造方法 | |
| JP2673625B2 (ja) | 溶融金属注湯用ノズル内充填構造 | |
| JP2672605B2 (ja) | 溶銑予備処理用耐火構造体の不定形耐火物 | |
| RU2085324C1 (ru) | Изложница для разливки кремния | |
| AU2002244555A1 (en) | Refractory plug or brick for injecting gas into molten metal | |
| RU79816U1 (ru) | Сталеразливочный ковш | |
| JPH11229028A (ja) | 溶鋼真空脱ガス装置の内張り構造 | |
| JPH02180755A (ja) | 非鉄溶融金属用含炭素セラミック複合体 | |
| Migal | Development of highly efficient state-of-the-art materials. | |
| GB2121150A (en) | Linings for molten metal holders |