RU2167206C1 - Tuyere for bottom blowing of metal, method for making tuyere and apparatus for its embodiment - Google Patents
Tuyere for bottom blowing of metal, method for making tuyere and apparatus for its embodiment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2167206C1 RU2167206C1 RU2000108264A RU2000108264A RU2167206C1 RU 2167206 C1 RU2167206 C1 RU 2167206C1 RU 2000108264 A RU2000108264 A RU 2000108264A RU 2000108264 A RU2000108264 A RU 2000108264A RU 2167206 C1 RU2167206 C1 RU 2167206C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressing
- refractory
- punch
- tuyere
- cones
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Описываемая группа изобретений относится к черной металлургии, в частности к фурмам для донной продувки инертными газами металла в сталеразливочных и промежуточных ковшах и других сталеплавильных агрегатах, к способу изготовления фурм и устройству для реализации способа. The described group of inventions relates to ferrous metallurgy, in particular to tuyeres for bottom blowing metal with inert gases in steel casting and intermediate ladles and other steelmaking units, to a method for manufacturing tuyeres and a device for implementing the method.
Известен газопродуваемый кирпич для металлургических емкостей и способ его изготовления (см. описание изобретения к патенту РФ N 2127650, МПК B 22 D 1/00, опубл. 20.03.99). Газопродуваемый кирпич выполнен в виде огнеупорной конусной детали, в которой предусмотрен по меньшей мере один канал для прохода газа в виде зазора, проходящего от холодной к горячей стороне кирпича. Согласно изобретению в зазоре выполнены плоские мостики из огнеупорного материала, полученные методом заливки огнеупорной литейной массы в изложницу с установленной в ней конической втулкой для образования зазора, при этом боковые поверхности втулки имеют отверстия, которые и образуют плоские мостики, монолитно соединяющие друг с другом противоположные стенки зазора. Known gas-blowing brick for metallurgical tanks and the method of its manufacture (see the description of the invention to the patent of the Russian Federation N 2127650, IPC B 22 D 1/00, publ. 20.03.99). The gas-blown brick is made in the form of a refractory conical part, in which at least one channel for the passage of gas is provided in the form of a gap extending from the cold to the hot side of the brick. According to the invention, flat bridges of refractory material are made in the gap, obtained by pouring the refractory casting mass into the mold with a conical sleeve installed therein to form a gap, while the side surfaces of the sleeve have holes that form flat bridges that seamlessly connect opposite walls to each other clearance.
Способ изготовления газопродуваемого кирпича включает установку в изложницу по форме огнеупорной фасонной детали по меньшей мере один открытый полый корпус (коническую втулку) из расплавляемого или обжигаемого вещества, боковые стенки которого имеют плоские отверстия. После заливки изложницы огнеупорной литейной массой и последующего связывания огнеупора или при сушке пластический материал втулки сжигается или расплавляется и оставляет после себя желаемые полости. A method of manufacturing a gas-blown brick includes installing at least one open hollow body (conical sleeve) from a melt or fired substance, the side walls of which have flat holes, into the mold in the form of a refractory shaped part. After casting the mold with a refractory casting mass and subsequent bonding of the refractory or during drying, the plastic material of the sleeve is burned or melted and leaves the desired cavities.
Недостатком этого технического решения является то, что приготовленный методом литья продувочный узел фурмы имеет довольно высокую пористость, характерную для литых материалов, низкую термостойкость высокоглиноземистого огнеупорного материала, обусловленную высоким коэффициентом термического расширения корунда. The disadvantage of this technical solution is that the lance blowdown unit prepared by casting has a rather high porosity characteristic of cast materials, low heat resistance of high-alumina refractory material, due to the high coefficient of thermal expansion of corundum.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату для группы изобретений являются фурма для донной продувки металла, содержащая металлическую оболочку с газоподводящей трубкой, в которой размещен продувочный узел, изготовленный прессованием в виде отдельных деталей из огнеупорного материала, состоящий из наружных и внутреннего блоков, выполненных в виде, по крайней мере, одного полого и сплошного усеченных конусов, соответственно, сопряженных с образованием между ними щелей для подачи газа; способ изготовления фурмы для донной продувки металла, включающий изготовление прессованием из огнеупорного материала отдельных деталей в виде внутреннего сплошного и, по крайней мере, одного полого усеченного конусов, их сборку в продувочный узел путем установки полых усеченных конусов на сплошной усеченный конус с формированием между сопрягаемыми конусными поверхностями щелей для подачи газов, последующую термообработку и установку продувочного узла в металлическую оболочку с газоподводящей трубкой; устройство для изготовления огнеупорных блоков продувочного узла фурмы, выполненных в виде полых усеченных конусов, содержащее формовочную коробку с матрицей, образующей наружную коническую поверхность огнеупорных блоков, пуансон, верхняя часть которого выполнена в виде цилиндрической головки, взаимодействующей с верхним прессующим штемпелем, средняя часть пуансона выполнена в виде усеченного конуса, формирующего внутреннюю поверхность огнеупорного блока, а его нижняя часть выполнена в виде удлиненного цилиндрического хвостовика, взаимодействующего с нижним штемпелем, и выталкиватель, известные из патента Российской Федерации N 2132395, МПК C 21 C 7/072, C 04 B 35/00, C 04 B 38/00, B 22 D 1/00, опубл. 27.06.1999 и описания к нему. The closest in the set of essential features and the technical result achieved for the group of inventions are a lance for bottom purging of metal, containing a metal shell with a gas supply tube, in which a purge assembly made by pressing in the form of separate parts of refractory material, consisting of outdoor and indoor units, is placed made in the form of at least one hollow and continuous truncated cones, respectively, conjugated with the formation between them of gaps for feeding ha and; A method of manufacturing a tuyere for bottom metal blowing, including the manufacture by pressing from refractory material of individual parts in the form of an internal continuous and at least one hollow truncated cones, assembling them into a purge assembly by installing hollow truncated cones on a continuous truncated cone with the formation between mating conical the surfaces of the slots for supplying gases, subsequent heat treatment and installation of the purge assembly in a metal shell with a gas supply tube; a device for the manufacture of refractory blocks of the blowdown unit of the tuyere, made in the form of hollow truncated cones, containing a molding box with a matrix forming the outer conical surface of the refractory blocks, a punch, the upper part of which is made in the form of a cylindrical head interacting with the upper pressing stamp, the middle part of the punch is made in the form of a truncated cone forming the inner surface of the refractory block, and its lower part is made in the form of an elongated cylindrical shank, interacting with the lower stamp, and the ejector, known from the patent of the Russian Federation N 2132395, IPC C 21 C 7/072, C 04 B 35/00, C 04 B 38/00, B 22 D 1/00, publ. 06/27/1999 and descriptions to it.
Известные из прототипа устройство и способ позволяют изготовить фурмы для донной продувки металла, имеющие огнеупорные блоки с точечными, полученными путем выплавления закладных каналообразующих элементов, каналами диаметром 0,1-1,8 мм, расположенными по окружности; с каналами в виде щелей толщиной 0,1-0,7 мм и шириной до 33 мм, расположенными по окружности. Число щелей можно регулировать при прессовании изделий. The device and method known from the prototype make it possible to produce tuyeres for bottom metal blowing, having refractory blocks with point ones obtained by smelting embedded channel forming elements, channels with a diameter of 0.1-1.8 mm, located around a circle; with channels in the form of slits with a thickness of 0.1-0.7 mm and a width of up to 33 mm, located around the circumference. The number of slots can be adjusted when pressing products.
Приведенный выше прототип имеет следующие недостатки: низкая термостойкость продувочного узла фурмы из-за низкой термостойкости высокоглиноземистого и магнезиального материалов, обусловленной, в освою очередь, высоким коэффициентом термического их расширения; при высоком градиенте температур (1700oC - рабочая поверхность фурмы и 900-1000oC - приповерхностный, охлаждаемый газом слой) в приповерхностном слое огнеупора параллельно поверхности образуются микротрещины, которые увеличиваются до макротрещин, по которым происходит скол - отслаивание. Последнее усугубляется эрозионным воздействием перемешиваемого металла и кавитационным воздействием аргона; довольно высокая пористость продувочной пробки после обжига (15-20%), обусловленная недостаточно высоким удельным давлением прессования сырца из-за необходимости иметь изделия с невысокими прочностными характеристиками, чтобы при дальнейшем соединении отдельных элементов конусов с предварительно установленными на одном из конусов (более плотного), каналообразующими при совместном их прессовании происходило вдавливание в тело другого конуса (менее плотного) каналообразующих, что предопределяет повышенную пористость огнеупоров и, как следствие, усиливает создание дефектов структуры приповерхностного слоя огнеупора в результате насыщения его железисто-силикатными составляющими шлака; огнеупорность слоя снижается и он легко смывается под истирающим воздействием металла; нестабильная подача инертного газа в результате локальных разрывов каналообразующих элементов частицами огнеупоров при сопряжении внутренней части канальной пробки с ее внешней частью при совместном их прессовании; недостаточно высокая газопропускная способность пробки, обусловленная точечными или дискретными щелевидными, длиной до 33 мм, каналами, расположенными по кольцу сопряжения составных элементов продувочного блока; неравномерный износ поверхности продувочной пробки в службе из-за разноплотности составных ее элементов, закладываемый требованиями предлагаемой технологии их формования.The above prototype has the following disadvantages: low heat resistance of the blowdown unit of the tuyere due to the low heat resistance of high alumina and magnesian materials, due, in turn, to a high coefficient of thermal expansion; at a high temperature gradient (1700 o C - the working surface of the lance and 900-1000 o C - the surface layer, gas-cooled) in the surface layer of the refractory, microcracks are formed parallel to the surface, which increase to macrocracks, along which chip-peeling occurs. The latter is exacerbated by the erosive effect of the stirred metal and the cavitation effect of argon; rather high porosity of the purge plug after firing (15-20%), due to insufficiently high specific pressing pressure of the raw material due to the need to have products with low strength characteristics, so that when further connecting the individual elements of the cones with pre-installed on one of the cones (denser) , channel-forming, when pressed together, another channel (less dense) channel-forming was pressed into the body, which determines the increased porosity of the refractories and, as with the effect enhances the creation of structural defects in the surface layer of the refractory as a result of saturation of the slag with iron-silicate components; the fire resistance of the layer is reduced and it is easily washed off under the abrasive effect of the metal; unstable inert gas supply as a result of local ruptures of channel-forming elements by refractory particles when the inner part of the channel plug is mated to its outer part when they are pressed together; insufficiently high gas transmission capacity of the tube due to point or discrete slit-shaped channels up to 33 mm long located along the conjugation ring of the constituent elements of the purge unit; uneven wear of the surface of the purge plug in the service due to the diversity of its constituent elements, laid down by the requirements of the proposed technology for their molding.
Кроме того, известный из прототипа способ формования составных элементов блока с верхним прессующим пуансоном не обеспечивает получение равноплотных по высоте прессовок, в особенности тонкостенных полых конусов. При этом "плавающая форма" доуплотняет формовку, но не решает кардинально вопрос получения равноплотных изделий. При этом не представляется возможным при формовании тонкостенных полых усеченных конусов при удельных давлениях не менее 120 Н/мм2 и получении изделий с высокой плотностью вытолкнуть сформованное изделие из пресс-формы. Из известной литературы также не найдено готового рационального решения этого вопроса.In addition, the method of forming the constituent elements of the block with the upper pressing punch, known from the prototype, does not provide pressings of equal density in height, in particular thin-walled hollow cones. In this case, the "floating form" completes the molding, but does not fundamentally solve the issue of obtaining equal-density products. However, it is not possible when molding thin-walled hollow truncated cones at specific pressures of at least 120 N / mm 2 and obtaining products with high density to push the molded product out of the mold. From the well-known literature, no ready-made rational solution to this issue was found either.
Задачей, на решение которой направлена группа изобретений, связанных между собой единым изобретательским замыслом (конструкция фурмы, способ ее изготовления и устройство для реализации способа), является создание фурмы для донной продувки металла с высокими эксплуатационными свойствами: повышенный срок службы, стабильность потока инертного газа на выходе из фурмы, надежность и безопасность в работе, а также технологичность в изготовлении, и низкой себестоимостью. The task to which the group of inventions are connected, connected by a single inventive concept (lance design, method of its manufacture and device for implementing the method), is to create lances for bottom blowing of metal with high operational properties: increased service life, stability of the inert gas flow to exit from the lance, reliability and safety at work, as well as manufacturability in manufacturing, and low cost.
Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в использовании углеродсодержащего огнеупорного материала и получении высокоплотной структуры продувочного узла фурмы с пониженной открытой пористостью за счет прессования сплошных и пустотелых тонкостенных конусов при удельном давлении не менее 120 Н/мм2, снижении расхода огнеупорного материала, получении геометрически стабильных параметров щелевых каналов.The technical result that can be obtained by using the invention is to use a carbon-containing refractory material and to obtain a high-density structure of the tuyere purge assembly with reduced open porosity by pressing solid and hollow thin-walled cones at a specific pressure of at least 120 N / mm 2 and reducing the consumption of refractory material, obtaining geometrically stable parameters of the slotted channels.
Это достигается тем, что в известной фурме для донной продувки металла, содержащей металлическую оболочку с газоподводящей трубкой, в которой размещен продувочный узел, изготовленный прессованием в виде отдельных деталей из огнеупорного материала, состоящий из наружных и внутреннего блоков, выполненных в виде, по крайней мере, одного полого и сплошного усеченных конусов, соответственно, сопряженных с образованием между ними щелей для подачи газа, по изобретению, наружный и внутренний блоки продувочного узла выполнены из огнеупорной массы, содержащей 3-15% углерода, с кажущейся плотностью не менее 3,0 г/см3, при этом щели для подачи газа образованы при помощи закладных элементов, установленных между сопрягаемыми конусными поверхностями продувочного узла.This is achieved by the fact that in the known tuyere for bottom purging of metal containing a metal shell with a gas supply tube, in which a purge assembly made by pressing in the form of individual parts of refractory material, consisting of external and internal blocks made in the form of at least , one hollow and continuous truncated cones, respectively, associated with the formation between them of slots for gas supply, according to the invention, the outer and inner blocks of the purge unit are made of refractory oil sys containing 3-15% carbon, with an apparent density of at least 3.0 g / cm 3 , while gas supply slots are formed using embedded elements installed between the mating conical surfaces of the purge assembly.
Кроме того, верхний диаметр D сплошного усеченного конуса может быть равен 30-45 мм, а верхний диаметр сопрягаемого с ним и каждого последующего полых конусов равен 2D, 3D и т.д., соответственно, при этом угол при вершине конусов равен 5-15o.In addition, the upper diameter D of a continuous truncated cone can be equal to 30-45 mm, and the upper diameter of the conjugate with it and each subsequent hollow cones is 2D, 3D, etc., respectively, while the angle at the top of the cones is 5-15 o .
Закладные элементы могут быть выполнены в виде струнной проволоки или металлических полосок. Embedded elements can be made in the form of a string wire or metal strips.
Это достигается также тем, что в известном способе изготовления фурмы для донной продувки металла, включающем изготовление прессованием из огнеупорного материала отдельных деталей в виде внутреннего сплошного и, по крайней мере, одного полого усеченного конусов, их сборку в продувочный узел путем установки полых усеченных конусов на сплошной усеченный конус с формированием между сопрягаемыми конусными поверхностями щелей для подачи газов, последующую термообработку и установку продувочного узла в металлическую оболочку с газоподводящей трубкой, по изобретению, в качестве огнеупорного материала используют углеродсодержащую массу с содержанием углерода 3-15% и насыпной плотностью не менее 1,7 г/см3, при этом полый и сплошной усеченный конуса формируют двухсторонним прессованием при удельном давлении не менее 120 Н/мм2 до получения открытой пористости не более 8%, а щели для подачи газа выполняют путем предварительного нанесения при сборке продувочного узла на сопрягаемые поверхности конусов закладных элементов, причем термообработку собранного продувочного узла проводят при температуре 150-1400oC.This is also achieved by the fact that in the known method of manufacturing a tuyere for bottom blowing of metal, comprising manufacturing by pressing from a refractory material individual parts in the form of an internal continuous and at least one hollow truncated cones, their assembly in the purge unit by installing hollow truncated cones on continuous truncated cone with the formation between the mating conical surfaces of the slots for gas supply, subsequent heat treatment and installation of the purge unit in a metal shell with gas supply with a box tube, according to the invention, a carbon-containing mass with a carbon content of 3-15% and a bulk density of at least 1.7 g / cm 3 is used as a refractory material, while a hollow and continuous truncated cone is formed by double-sided pressing at a specific pressure of at least 120 N / mm 2 to obtain open porosity of no more than 8%, and the gap for the gas supply is carried out by first applying during assembly purge assembly on the mating surfaces of the cones fitting members, wherein the heat treatment of the assembled unit purge Provo ny at 150-1400 o C.
В качестве закладных элементов могут быть использованы струнная проволока или металлические полоски. As embedded elements can be used a string wire or metal strips.
Это достигается также тем, что известное устройство для изготовления огнеупорных блоков продувочного узла фурмы, выполненных в виде полых усеченных конусов, содержащее формовочную коробку с матрицей, образующей наружную коническую поверхность огнеупорных блоков, пуансон, верхняя часть которого выполнена в виде цилиндрической головки, взаимодействующей с верхним прессующим штемпелем, средняя часть пуансона выполнена в виде усеченного конуса, формирующего внутреннюю поверхность огнеупорного блока, а его нижняя часть выполнена в виде удлиненного цилиндрического хвостовика, взаимодействующего с нижним штемпелем, и выталкиватель, по изобретению, снабжено подвижной втулкой с нижней прессующей головкой, установленной на удлиненном цилиндрическом хвостовике с возможностью перемещения относительно него, при этом нижний прессующий штемпель выполнен с возможностью взаимодействия с подвижной втулкой и имеет отверстие для пуансона. This is also achieved by the fact that the known device for the manufacture of refractory blocks of the blowdown unit of the tuyere, made in the form of hollow truncated cones, containing a molding box with a matrix forming the outer conical surface of the refractory blocks, a punch, the upper part of which is made in the form of a cylindrical head interacting with the upper by pressing stamp, the middle part of the punch is made in the form of a truncated cone forming the inner surface of the refractory block, and its lower part is made in the form a long cylindrical shank interacting with the lower stamp, and the ejector, according to the invention, is equipped with a movable sleeve with a lower pressing head mounted on an elongated cylindrical shaft with the ability to move relative to it, while the lower pressing stamp is made to interact with the movable sleeve and has an opening for punch.
Кроме того, устройство может быть снабжено регулирующими шайбами, установленными на верхней и нижней прессующих головках. In addition, the device can be equipped with adjusting washers mounted on the upper and lower pressing heads.
Нижний прессующий штемпель, взаимодействуя через выталкиватель с подвижной втулкой и регулирующей шайбой, осуществляет выталкивание сформованного изделия из пресс-формы, т.е. втулка выполняет две функции: нижнего пуансона и непосредственно выталкивателя. The lower pressing stamp, interacting through the ejector with the movable sleeve and the regulating washer, ejects the molded product from the mold, i.e. The sleeve performs two functions: the lower punch and directly the ejector.
При этом матрицы, конусные пуансоны, подвижные втулки с нижней прессующей головкой и регулирующие шайбы выполнены разновеликими для изготовления составных элементов продувочного блока различных типоразмеров. In this case, the matrices, conical punches, movable bushings with a lower pressing head and adjusting washers are made of different sizes for the manufacture of components of the blowing unit of various sizes.
В основе применения углеродсодержащих огнеупоров лежит резкое улучшение важнейших эксплуатационных свойств при добавлении к ним углерода путем пропитки пеком, введением твердых носителей углерода (графит, технический углерод, сажа), применения органических связующих в виде пека и смолы. The use of carbon-containing refractories is based on a sharp improvement in the most important operational properties when carbon is added to them by impregnation with pitch, the introduction of solid carbon carriers (graphite, carbon black, soot), and the use of organic binders in the form of pitch and resin.
Повышенная теплопроводность и низкое термическое расширение углерода обеспечивают значительную термостойкость изделий. Кроме того, углерод предотвращает проникновение шлака в огнеупоры, что связано с низкой его смачиваемостью шлаком и способностью восстанавливать оксиды железа в шлаке, повышая вязкость и температуру плавления шлака. При этом углеродсодержащие огнеупоры обладают повышенной шлакоустойчивостью, так как они отличаются пониженной реакционной способностью по отношению к шлаку. Increased thermal conductivity and low thermal expansion of carbon provide significant thermal stability of products. In addition, carbon prevents the penetration of slag into refractories, which is associated with its low wettability by slag and the ability to reduce iron oxides in the slag, increasing the viscosity and melting temperature of the slag. In this case, carbon-containing refractories have increased slag resistance, since they are characterized by a reduced reactivity with respect to slag.
Изобретения поясняются чертежами, где на фиг. 1 изображена фурма для донной продувки металла; на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - устройство для прессования пустотелых огнеупорных блоков продувочного узла, процесс засыпки массы; на фиг. 4 - то же, процесс прессования; на фиг. 5 - то же, процесс выталкивания конусного пуансона и спрессованного пустотелого огнеупорного блока; на фиг. 6 - установка закладных элементов в виде струнной проволоки на поверхностях конусных блоков; на фиг. 7 - установка закладных элементов в виде металлических полосок. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a lance for bottom blowing metal; in FIG. 2 is a section along AA in FIG. 1; in FIG. 3 - a device for pressing hollow refractory blocks of the purge unit, the process of filling the mass; in FIG. 4 - the same process of pressing; in FIG. 5 - the same, the process of pushing the cone punch and the pressed hollow refractory block; in FIG. 6 - installation of embedded elements in the form of a string wire on the surfaces of conical blocks; in FIG. 7 - installation of embedded elements in the form of metal strips.
Фурма для донной продувки металла газами содержит продувочный узел, собранный из спрессованных огнеупорных блоков с кажущейся плотностью не менее 3,0 г/см3, выполненных в виде внутреннего сплошного усеченного конуса 1, на который установлены наружные полые усеченные конуса 2 и 3 (фиг. 1). Огнеупорные блоки имеют одинаковую конусность (с углом при вершине конусов 5-15o). Между сопрягаемыми поверхностями конусов установлены закладные элементы в виде, например, струнной проволоки 4 с образованием щелей для подачи газа (фиг. 2). Собранный из огнеупорных конусных блоков 1, 2 и 3 продувочный узел установлен в газонепроницаемую металлическую оболочку 5 с фланцем 6, к которому приварена газоподводящая трубка 7. Для предохранения от проникновения расплавленного металла после износа продувочного узла между фланцем металлической оболочки и основанием продувочного узла уложен пористый наполнитель из монофракционного огнеупорного материала 8 с образованием полости 9 для продувочного газа. Для экономии огнеупорного материала и снижения веса фурмы верхние диаметры наружного и сопрягаемого с ним и каждого последующего полых внутренних конусов равны соответственно 2D, 3D и т.д., где D - верхний диаметр сплошного усеченного конуса и равен 30-45 мм.The lance for the bottom metal gas purging contains a purge assembly assembled from compressed refractory blocks with an apparent density of at least 3.0 g / cm 3 made in the form of an internal continuous truncated cone 1 on which external hollow truncated cones 2 and 3 are installed (Fig. 1). Refractory blocks have the same taper (with an angle at the apex of the cones 5-15 o ). Between the mating surfaces of the cones are embedded elements in the form of, for example, a
Фурма для донной продувки металла в ковше работает следующим образом. A lance for bottom purging of metal in the bucket works as follows.
Инертный газ по газоподводящей трубке 7 поступает в полость 9 фурмы и через пористый наполнитель из монофракционного материала 8 под давлением равномерно проникает к щелевидным каналам между конусными поверхностями сопрягаемых блоков 1, 2 и 3. На выходе из фурмы струи инертного газа проникают в жидкий металл и перемешивают его в пространстве ковша. Inert gas through the gas supply tube 7 enters the
Ниже приводится пример осуществления способа по изготовлению фурмы для донной продувки металла инертными газами. The following is an example implementation of a method for manufacturing a lance for bottom blowing metal with inert gases.
Огнеупорную массу для прессования блоков сплошных и пустотелых усеченных конусов продувочного узла фурмы готовят в смесительных бегунах из углеродсодержащей шихты при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Зернистый наполнитель - 53-64
Молотый наполнитель - 23-28
Углеродсодержащий наполнитель - 3-15
Органическое связующее - 3,5-6
При подготовке фурменного узла для более жестких условий службы, например для службы в агрегате АСЕА-СКФ, где огнеупоры испытывают дополнительные нагрузки, связанные с электромагнитным перемешиванием металла во время его продувки через фурмы инертным газом в условиях вакуумирования, предлагаемая масса для формования углеродсодержащего огнеупора дополнительно содержит антиоксидант.A refractory mass for pressing blocks of solid and hollow truncated cones of the lance blowing unit is prepared in mixing runners from a carbon-containing mixture in the following ratio of components, wt.%:
Granular filler - 53-64
Ground Filler - 23-28
Carbon-containing filler - 3-15
Organic Binder - 3.5-6
When preparing the tuyere assembly for more severe service conditions, for example, for service in the ASEA-SKF unit, where refractories experience additional loads associated with electromagnetic stirring of the metal during its purging through the tuyeres with an inert gas under vacuum conditions, the proposed mass for molding carbon-containing refractory additionally contains antioxidant.
Предлагаемое изобретение реализуется при использовании в качестве зернистого наполнителя - электрокорунда, обожженного глинозема, шпинели, периклаза и их смесей, в качестве углеродсодержащего компонента - графита, графитовой спели (графитсодержащие металлургические отходы), силицированного графита и др., в качестве органической связки - фенолформальдегидной смолы или этиленгликоля совместно со связующим фенольным порошкообразным (СФП), а в качестве антиоксиданта металлический Al, его сплав с Mg, металлический Si, карбид кремния, бор аморфный, бескислородные борсодержащие соединения и др. The present invention is implemented when used as a granular filler - electrocorundum, calcined alumina, spinel, periclase and mixtures thereof, as a carbon-containing component - graphite, graphite spell (graphite-containing metallurgical waste), siliconized graphite, etc., and as an organic binder - phenol-formaldehyde resin or ethylene glycol in conjunction with a phenolic powder binder (TFP), and as an antioxidant metal Al, its alloy with Mg, metal Si, silicon carbide, boron amorph first, oxygen-free boron-containing compounds and others.
При изготовлении углеродсодержащей массы предлагается следующее соотношение фракций в зернистом и молотом материалах, %:
фр. 1,5-1,0 мм - 25
фр. 1,0-0,5 мм - 25
фр. 0,5-0 мм - 20
фр. менее 0,063 мм - 30
Содержание зерен менее 0,063 мм в молотой смеси должно быть не менее 98%, а насыпная плотность массы не менее 1,7 г/см3.In the manufacture of carbon-containing mass, the following ratio of fractions in granular and ground materials is proposed,%:
fr. 1.5-1.0 mm - 25
fr. 1.0-0.5 mm - 25
fr. 0.5-0 mm - 20
fr. less than 0,063 mm - 30
The grain content of less than 0.063 mm in the ground mixture should be at least 98%, and the bulk density of the mass of at least 1.7 g / cm 3 .
Из приготовленной огнеупорной массы формируют двухсторонним прессованием и полые усеченные конусные блоки продувочного узла на гидравлических прессах при удельном давлении не мене 120 Н/мм2, обеспечивающем получение открытой пористости не более 8%.From the prepared refractory mass, the hollow truncated conical blocks of the purge assembly on hydraulic presses are formed by double-sided pressing at a specific pressure of at least 120 N / mm 2 , which provides an open porosity of not more than 8%.
При прессовании корундографитовых элементов блока сырец сформованных изделий имеет кажущуюся плотность выше 3,2 г/см3, корундошпинельнографитовых - 3,15 г/см3, периклазошпинельноуглеродистых - выше 3,05 г/см3 и периклазоуглеродистых - выше 3,0 г/см3.When pressing corundum-graphite elements of the block, the raw material of the molded products has an apparent density of more than 3.2 g / cm 3 , corundum-spinel-graphite - 3.15 g / cm 3 , periclase-spinel carbonaceous - above 3.05 g / cm 3 and periclase-carbonaceous - above 3.0 g / cm 3 .
Спрессованные сплошной и полые усеченные конуса притирают между собой по сопрягаемым конусным поверхностям. Compressed solid and hollow truncated cones are rubbed together along mating conical surfaces.
Перед сборкой продувочного узла на наружные поверхности сплошного и одного или нескольких полых спрессованных конусов по образующей сверху вниз через 120o по окружности наносят равномерный слой клеевой углеродсодержащей композиции шириной 2-3 мм и толщиной 0,1-0,2 мм. В слой композиции по образующей конусов вдавливают закладные элементы - струнную проволоку диаметром 0,05- 0,2 мм или металлические полоски толщиной 0,05-0,2 мм, которые выполняют функцию калибровки ширины щелей продувочного узла фурмы. На сплошной усеченный конус с закладными элементами устанавливают последовательно полые усеченные конуса. Последний - внешний усеченный полый конус составного фурменного блока устанавливают без нанесения на его наружную поверхность закладных элементов.Before assembling the purge assembly, on the outer surfaces of the continuous and one or several hollow pressed cones, a uniform layer of a carbon-containing adhesive composition 2-3 mm wide and 0.1-0.2 mm thick is applied from top to bottom through 120 o around the circumference. The embedded elements are pressed into the layer of the composition along the generatrix of the cones - a string wire with a diameter of 0.05-0.2 mm or metal strips with a thickness of 0.05-0.2 mm, which perform the function of calibrating the width of the slots of the lance blowing unit. On a continuous truncated cone with embedded elements set sequentially hollow truncated cone. Last - the external truncated hollow cone of the composite tuyere block is installed without applying mortgage elements to its outer surface.
В предложенном выше способе установки закладных элементов продувочный блок фурмы в процессе эксплуатации, по мере его износа, постепенно увеличивает газопропускную способность, что в отдельных случаях не желательно для стабильного металлургического процесса. In the method for installing embedded elements proposed above, the lance blowdown unit during operation, as it wears, gradually increases gas transmission capacity, which in some cases is not desirable for a stable metallurgical process.
Поэтому с целью обеспечения равномерной подачи инертного газа по площади сечения кольцевых щелей продувочного блока установка закладных элементов из струнной проволоки осуществляется следующим способом: скручиваются, как показано на фиг. 6, две струнные проволоки, которые являются одним закладным элементом, начало скрутки устанавливается в верхней части конуса, а свободные концы закладного элемента располагаются по поверхности конуса, образуя в секущей плоскости конуса равносторонний треугольник, что иллюстрируется фиг. 6, при этом угол раскрытия между свободными концами закладных элементов, расположенных по поверхности конуса, будет определяться соотношением
A = (L-l)/3,
где A - длина окружности нижнего основания конуса, заключенного между свободными концами закладного элемента;
l - длина окружности верхнего основания конуса;
L - длина окружности нижнего основания конуса.Therefore, in order to ensure a uniform supply of inert gas over the cross-sectional area of the annular slots of the blowing unit, the installation of embedded elements from the string wire is carried out in the following way: they are twisted, as shown in FIG. 6, two string wires, which are one embedded element, the beginning of twisting is set in the upper part of the cone, and the free ends of the embedded element are located on the surface of the cone, forming an equilateral triangle in the secant plane of the cone, as illustrated in FIG. 6, while the opening angle between the free ends of the embedded elements located on the surface of the cone will be determined by the ratio
A = (Ll) / 3,
where A is the circumference of the lower base of the cone, enclosed between the free ends of the embedded element;
l is the circumference of the upper base of the cone;
L is the circumference of the lower base of the cone.
Участок поверхности конуса, заключенный между образующими закладного элемента, покрывают клеевой композицией толщиной 0,1-0,2 мм. A portion of the surface of the cone, enclosed between the generators of the embedded element, is coated with an adhesive composition 0.1-0.2 mm thick.
Также при использовании металлических полос (фиг. 7) изготавливают шаблон - развертку плоскости, заключенной между образующими закладного элемента, с использованием струнной проволоки и по шаблону вырезают необходимое число фигур, на которые с одной стороны наносят равномерный слой углеродсодержащей композиции толщиной не более 0,1 мм с последующим их наклеиванием на поверхность конуса. При этом вершину наклеиваемого закладного элемента располагают в верхнем основании усеченного конуса так, чтобы нижняя широкая часть совпала с окружностью нижнего основания конуса. После нанесения закладных элементов и сборки продувочных блоков из составных его элементов, последние термообрабатываются при температуре 150-1400oC. При t = 150-220oC термообработку проводят в слабоокислительной среде, например, в отходящих газах, отобранных от туннельных печей. При высоких температурах 1100-1400oC термообработку проводят в восстановительной среде. Низкотемпературная термообработка производится по режиму термообработки углеродсодержащих изделий со скоростью подъема температур 15oC в час с выдержкой при конечной температуре 3-4 часа и скоростью охлаждения 20-30oC в час, при этом из сырца огнеупора удаляются низкотемпературные компоненты связки, в т.ч. фенольные составляющие, идет процесс карбонизации и отвердения углеродистой связки с образованием полукокса, прочностные характеристики огнеупора при этом повышаются.Also, when using metal strips (Fig. 7), a template is made - a scan of the plane enclosed between the generators of the embedded element, using a string wire and the required number of figures are cut out from the template, onto which a uniform layer of carbon-containing composition with a thickness of not more than 0.1 is applied mm with their subsequent gluing to the surface of the cone. In this case, the top of the glued mortgage element is placed in the upper base of the truncated cone so that the lower wide part coincides with the circumference of the lower base of the cone. After applying the embedded elements and assembling the purge blocks from its constituent elements, the latter are heat treated at a temperature of 150-1400 o C. At t = 150-220 o C, the heat treatment is carried out in a slightly oxidizing environment, for example, in exhaust gases taken from tunnel kilns. At high temperatures 1100-1400 o C, the heat treatment is carried out in a reducing environment. Low-temperature heat treatment is performed according to the heat treatment of carbon-containing products with a temperature rise rate of 15 o C per hour with exposure at a final temperature of 3-4 hours and a cooling rate of 20-30 o C per hour, while low-temperature binder components are removed from the refractory raw material, in t. h phenolic components, the process of carbonization and hardening of the carbon binder with the formation of semi-coke, the strength characteristics of the refractory increase.
При высокотемпературной обработке в восстановительной среде, при температуре до 600oC происходит удаление летучих продуктов деструкции связки и превращения связующего полимера в кокс. Дальнейшее повышение температуры до 900-1000oC приводит к упрочнению коксовой связки, которая связывает между собой зерна наполнителя и графита. При температурах > 1000oC происходит формирование более плотной структуры углеродистокерамической связки, что способствует образованию плотной и прочной структуры углеродсодержащих изделий, препятствующей диффузии в них кислорода при эксплуатации их в тепловых агрегатах. Наряду с этими процессами при высоких температурах термообработки возможны процессы дополнительного насыщения огнеупора углеродом за счет пироуглерода, образующегося при пиролизе коксовой засыпки.When high-temperature processing in a reducing environment, at temperatures up to 600 o C is the removal of volatile products of the degradation of the binder and the transformation of the binder polymer into coke. A further increase in temperature to 900-1000 o C leads to hardening of the coke binder, which binds together the grains of the filler and graphite. At temperatures> 1000 o C, a denser structure of the carbon-ceramic bond is formed, which contributes to the formation of a dense and durable structure of carbon-containing products, which prevents the diffusion of oxygen in them when they are used in thermal units. Along with these processes at high temperatures of heat treatment, processes of additional saturation of the refractory with carbon due to pyrocarbon formed during the pyrolysis of coke backfill are possible.
Для сборки фурмы (фиг. 1) используют конусную металлическую обечайку 5, фланец 6 с газоподводящей трубкой 7. В металлическую обечайку, предварительно нагретую до температуры 800-1000oC, вставляют собранный и термообработанный продувочный узел. Для предохранения от проникновения расплавленного металла после износа продувочного узла пространство между донной частью продувочного узла и нижним срезом конусной обечайки заполняют набивной массой из монофракционного огнеупорного материала с образованием полости для газа.To assemble the lance (Fig. 1), use a
Сравнительные показатели фурм, изготовляемых по прототипу и предлагаемому способу, приведены в таблице 1. Comparative indicators of tuyeres manufactured by the prototype and the proposed method are shown in table 1.
Устройство для реализации способа изготовления фурмы, связанного с процессом прессования огнеупорных блоков продувочного узла, выполненного в виде сплошного и полых усеченных конусов, содержит формовочную коробку 10 с матрицей (фиг. 3), образующей наружную коническую поверхность огнеупорных блоков, пуансон, состоящий из средней, выполненной в виде усеченного конуса части 11, формирующей внутреннюю поверхность полого блока, верхней части, выполненной в виде цилиндрической прессующей головки 12, взаимодействующей с верхним прессующим штемпелем, и нижней части, выполненной в виде удлиненного цилиндрического хвостовика 13. Цилиндрический хвостовик 13 снабжен подвижной втулкой 14 с нижней прессующей головкой 15, установленной в формовочную коробку 10. На прессующие головки 12 и 15 могут устанавливаться регулирующие шайбы 16 и 17. A device for implementing a method for manufacturing a tuyere associated with the process of pressing refractory blocks of a purge assembly made in the form of continuous and hollow truncated cones, comprises a
Прессование полых усеченных конусов огнеупорного блока осуществляется следующим образом. Pressing hollow truncated cones of the refractory block is as follows.
Процесс засыпки огнеупорной массы производят при поднятом вверх конусном пуансоне с верхней прессующей головкой 12 и при крайнем нижнем положении подвижной втулки 14 с нижней прессующей головкой 15 (фиг. 3). После засыпки огнеупорной массы 18 в формовочную коробку 10 приводят в движение верхний 19 и нижний 20 прессующие штемпели и происходит двустороннее прессование пустотелого усеченного конуса (фиг. 4). Прессование ведут при удельном давлении не менее 120 Н/мм2, что обеспечивает открытую пористость изделия 21 не более 8% и кажущуюся плотность не менее 3,0 г/см3. Процесс извлечения спрессованного изделия осуществляется выталкивателем 22 (фиг. 5), который вначале выталкивает конусный пуансон, а затем подвижную втулку 14 с нижней прессующей головкой 15 совместно с изделием 21 из формовочной коробки 10. Прессование полых изделий с другими типоразмерами осуществляется этим же устройством, но с соответствующими размерами матрицы, конусного пуансона, подвижной втулки и регулирующих шайб.The process of filling the refractory mass is carried out with the cone punch raised upward with the upper pressing
Прессование сплошных усеченных конусов осуществляется аналогичным образом, только без использования конусного пуансона, а вместо нижней регулирующей шайбы 17 установлен сплошной диск. The pressing of solid truncated cones is carried out in a similar way, only without using a conical punch, and instead of the
Конструкция фурмы, состоящая из отдельно спрессованных конусных блоков с кажущейся плотностью не менее 3,0 г/см3, применение углеродсодержащего огнеупора для изготовления фурм с насыпной плотностью не менее 1,7 г/см3 и открытой пористостью не более 8% после двухстороннего прессования при удельном давлении не менее 120 Н/мм2, притирка сопрягаемых конусных поверхностей перед сборкой и установка между ними металлических щелеобразующих элементов позволяет получить стабильную, приближенную к расчетной, газопропускную способность фурмы.The lance design, consisting of separately pressed cone blocks with an apparent density of at least 3.0 g / cm 3 , the use of carbon-containing refractory for the manufacture of tuyeres with a bulk density of at least 1.7 g / cm 3 and open porosity of not more than 8% after double-sided pressing at a specific pressure of at least 120 N / mm 2 , lapping of the mating conical surfaces before assembly and the installation of metal slit-forming elements between them makes it possible to obtain a stable, close to the calculated, gas transmission capacity of the lance.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000108264A RU2167206C1 (en) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | Tuyere for bottom blowing of metal, method for making tuyere and apparatus for its embodiment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000108264A RU2167206C1 (en) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | Tuyere for bottom blowing of metal, method for making tuyere and apparatus for its embodiment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2167206C1 true RU2167206C1 (en) | 2001-05-20 |
Family
ID=20232790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000108264A RU2167206C1 (en) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | Tuyere for bottom blowing of metal, method for making tuyere and apparatus for its embodiment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2167206C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2659507C2 (en) * | 2015-08-31 | 2018-07-02 | Пуянг Рефракториз (Груп) Ко., Лтд. | Blowing device, blowing composite brick and method for manufacturing a blowing composite brick |
| RU2791945C1 (en) * | 2022-09-14 | 2023-03-14 | Александр Соловьев | Section for treatment of liquid metal with gases |
-
2000
- 2000-04-05 RU RU2000108264A patent/RU2167206C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2659507C2 (en) * | 2015-08-31 | 2018-07-02 | Пуянг Рефракториз (Груп) Ко., Лтд. | Blowing device, blowing composite brick and method for manufacturing a blowing composite brick |
| RU2791945C1 (en) * | 2022-09-14 | 2023-03-14 | Александр Соловьев | Section for treatment of liquid metal with gases |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ42896A3 (en) | Part for steel casting and process for producing thereof | |
| CN102838360B (en) | Composite fireproof material and preparation method thereof | |
| WO1993021128A1 (en) | Improved magnesia-carbon refractory compositions for slide gate plates and method of manufacture | |
| US4647020A (en) | Gas-permeable element of a refractory material | |
| CN114292095A (en) | Preparation method of low-carbon corundum spinel impact brick suitable for smelting various steels | |
| RU2167206C1 (en) | Tuyere for bottom blowing of metal, method for making tuyere and apparatus for its embodiment | |
| CN102164695A (en) | Refractory for nozzle used in continuous casting and nozzle for continuous casting | |
| CA1154250A (en) | Prefabricated multiple density blast furnace runner | |
| CA2200666C (en) | Well brick of vessel for molten metal | |
| US5523150A (en) | Metal-impregnated refractory product | |
| CN112759369A (en) | Magnesia-carbon brick with high thermal shock stability | |
| US5411997A (en) | Mud material used for iron tap hole in blast furnace | |
| US6645425B1 (en) | Refractory batch, in particular for the production of a shaped body, and process for producing the shaped body | |
| US4917276A (en) | Sliding gate nozzle for special steel | |
| US6872344B2 (en) | Gas blowing plug and manufacturing method therefor | |
| JPS6132378B2 (en) | ||
| JPS6046168B2 (en) | Molded body for gas injection | |
| JP4456443B2 (en) | Pitch-containing difficult adhesion continuous casting nozzle | |
| CN114988855B (en) | Converter slag-blocking baking-free soaking-free composite sliding plate brick and preparation method thereof | |
| RU2148049C1 (en) | Spinel-periclase-carbonic refractory material | |
| JPS62158562A (en) | Nozzle for low-temperature casting of molten steel | |
| JP2540214B2 (en) | Refractory material | |
| JP4589151B2 (en) | Nozzle for continuous casting and continuous casting method | |
| US20230028785A1 (en) | Refractory product | |
| RU2255118C1 (en) | Device for bottom blowing of metal with gas, method of manufacture of blowing monoblock unit and refractory material for manufacture of such monoblock unit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090406 |