RU2663447C2 - Method for drying and heating steel casting ladle lining - Google Patents
Method for drying and heating steel casting ladle lining Download PDFInfo
- Publication number
- RU2663447C2 RU2663447C2 RU2016124906A RU2016124906A RU2663447C2 RU 2663447 C2 RU2663447 C2 RU 2663447C2 RU 2016124906 A RU2016124906 A RU 2016124906A RU 2016124906 A RU2016124906 A RU 2016124906A RU 2663447 C2 RU2663447 C2 RU 2663447C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lining
- bucket
- heating
- drying
- plasmatron
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
- B22D41/005—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like with heating or cooling means
- B22D41/01—Heating means
- B22D41/015—Heating means with external heating, i.e. the heat source not being a part of the ladle
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для сушки и нагрева футеровки сталеразливочных ковшей.The invention relates to metallurgy and can be used for drying and heating the lining of steel pouring ladles.
В настоящее время подогрев футеровки сталеразливочных ковшей на большинстве металлургических предприятий производится на стендах сушки и подогрева при помощи газовоздушных горелок. Наибольшая температура рабочей поверхности футеровки ковшей после такого нагрева составляет 1200°С. Для осуществления нагрева пустой ковш устанавливается под крышку, с установленной в ней горелкой, при этом эвакуация отходящих газов осуществляется через газоход. (Современные горелочные устройства (конструкции и технические характеристики): Справочное издание. Винтовкин А.А. и др. – М.: Машиностроение-1, 2001. - 496 с.Currently, the lining of steel pouring ladles at most metallurgical enterprises is heated at the drying and heating stands using gas-air burners. The highest temperature of the working surface of the lining of ladles after such heating is 1200 ° C. For heating, an empty bucket is installed under the lid, with a burner installed in it, while the evacuation of exhaust gases is carried out through the gas duct. (Modern burner devices (designs and specifications): Reference publication. Vintovkin A.A. et al. - M.: Mashinostroenie-1, 2001. - 496 p.
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению, принятым за прототип, является способ сушки и нагрева сталеразливочного ковша (патент РФ №2119844) с помощью газовоздушной горелки, вмонтированной в крышку. При этом расстояние от нижнего торца горелки до внутренней поверхности крышки составляет от 0,001 до 0,2 м. Нагрев осуществляют в два этапа. На первом осуществляют сушку ковша, а на втором - нагрев футеровки до 800-1200°С. Основным недостатком указанного способа является низкая максимальная температура поверхности футеровки, которая не превышает 1200°С. Это приводит к снижению стойкости футеровки из-за термомеханических напряжений, возникающих при контакте футеровки с жидким металлом, имеющим температуру 1600-1650°С. Кроме того, аккумуляция тепла недостаточно нагретой футеровкой ковша требует перегрева плавки в сталеплавильном агрегате перед ее выпуском в ковш. Также расположение горелки в верхней части ковша не позволяет добиться равномерности прогрева футеровки по высоте ковша, что снижает стойкость футеровки и приводит к дополнительным тепловым потерям металла в ковше. А при использовании для футеровки ковша углеродсодержащих огнеупоров окислительная атмосфера во внутреннем пространстве ковша приводит к выгоранию углерода из поверхностного слоя огнеупоров, что снижает их стойкость.The closest analogue to the claimed invention, adopted as a prototype, is a method of drying and heating a steel pouring ladle (RF patent No. 2119844) using a gas-air burner mounted in a lid. The distance from the lower end of the burner to the inner surface of the lid is from 0.001 to 0.2 m. Heating is carried out in two stages. On the first, the bucket is dried, and on the second, the lining is heated to 800-1200 ° C. The main disadvantage of this method is the low maximum surface temperature of the lining, which does not exceed 1200 ° C. This leads to a decrease in the resistance of the lining due to thermomechanical stresses arising from the contact of the lining with liquid metal having a temperature of 1600-1650 ° C. In addition, the accumulation of heat by an insufficiently heated ladle lining requires overheating of the melting in the steelmaking unit before it is discharged into the ladle. Also, the location of the burner in the upper part of the bucket does not allow uniform heating of the lining along the height of the bucket, which reduces the resistance of the lining and leads to additional heat loss of metal in the bucket. And when using carbon-containing refractories for lining the bucket, the oxidizing atmosphere in the inner space of the bucket leads to carbon burnout from the surface layer of refractories, which reduces their resistance.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в разработке способа сушки и разогрева футеровки сталеразливочного ковша, не имеющего вышеуказанных недостатков.The problem to which the claimed invention is directed, is to develop a method of drying and heating the lining of a steel pouring ladle that does not have the above disadvantages.
Для решения поставленной задачи разработан способ сушки и нагрева футеровки сталеразливочного ковша, накрытого крышкой, включающий размещение источника тепловой энергии во внутреннем пространстве сталеразливочного ковша, и нагрев футеровки, осуществляемый в два этапа, на первом из которых осуществляют сушку футеровки. Согласно изобретению, в качестве источника тепловой энергии используют низкотемпературную плазму, генерируемую в плазмотроне с использованием инертного плазмообразующего газа, при этом плазмотрон вводят в ковш через отверстие в крышке вертикально по оси ковша до достижения нижним торцом плазмотрона точки, удаленной от нижней точки днища ковша на расстояние, равное 0,5-0,6 от среднего диаметра ковша. На втором этапе футеровку нагревают до достижения на ее рабочей поверхности температуры 1600-1650°С. После этапа нагрева футеровки повышают мощность плазмотрона для оплавления рабочей поверхности футеровки, при этом плазмотрон перемещают сверху вниз по вертикальной оси ковша.To solve this problem, a method has been developed for drying and heating the lining of a steel pouring ladle, covered with a lid, including placing a source of thermal energy in the inner space of the steel pouring ladle, and heating the lining, carried out in two stages, in the first of which the lining is dried. According to the invention, a low-temperature plasma is used as a source of thermal energy, generated in a plasmatron using an inert plasma-forming gas, while the plasmatron is introduced vertically along the axis of the bucket into the bucket through the hole in the lid until the lower end of the plasmatron reaches a point remote from the bottom of the bottom of the bucket equal to 0.5-0.6 of the average diameter of the bucket. At the second stage, the lining is heated until a temperature of 1600-1650 ° C is reached on its working surface. After the stage of heating the lining, the plasma torch power is increased to melt the working surface of the lining, while the plasmatron is moved from top to bottom along the vertical axis of the bucket.
Технический результат заключается в увеличении стойкости футеровки и снижении затрат энергии при выплавке и внепечной обработке стали.The technical result is to increase the durability of the lining and reduce energy costs during the smelting and after-treatment of steel.
Увеличение стойкости футеровки достигается за счет нагрева футеровки на номинальной мощности плазмотрона до достижения температуры рабочей поверхности футеровки ковша до 1600-1650°С и использования инертного газа для генерации плазмы.An increase in the lining resistance is achieved by heating the lining at the rated power of the plasma torch until the temperature of the working surface of the ladle lining reaches 1600-1650 ° C and the inert gas is used to generate plasma.
После нагрева осуществляют оплавление слоя рабочей поверхности футеровки на мощности плазмотрона, увеличенной относительно мощности в период нагрева футеровки, для образования защитного слоя огнеупоров, при этом плазмотрон перемещают сверху вниз по вертикальной оси ковша для равномерного оплавления поверхностного слоя огнеупоров, что позволяет повысить их шлакоустойчивость и абразивостойкость и приводит к увеличению стойкости футеровки ковша.After heating, the layer of the working surface of the lining is melted at a plasma torch power increased relative to the power during the heating of the lining to form a protective layer of refractories, while the plasmatron is moved from top to bottom along the vertical axis of the bucket to uniformly melt the surface layer of refractories, which improves their slag resistance and abrasion resistance and increases the durability of the lining of the bucket.
Снижение затрат энергии при выплавке и внепечной обработке стали происходит за счет снижения тепловых потерь металла при аккумуляции тепла футеровкой при выпуске в ковш. Для этого на второй стадии осуществляют нагрев на номинальной мощности до достижения температуры рабочей поверхности футеровки ковша до 1600-1650°С. Температура футеровки выбрана таким образом, чтобы снизить градиент температур между футеровкой и горячим металлом, заливаемым в ковш, имеющим температуру 1600-1650°С. Таким образом, снижаются тепловые потери металла, что приводит к снижению затрат энергии при выплавке и внепечной обработке стали.Reducing energy costs in the smelting and out-of-furnace processing of steel occurs due to a decrease in the heat loss of the metal during heat storage by the lining when released into the ladle. To do this, in the second stage, heating is carried out at rated power until the temperature of the working surface of the lining of the bucket is reached up to 1600-1650 ° C. The temperature of the lining is selected so as to reduce the temperature gradient between the lining and the hot metal poured into the ladle having a temperature of 1600-1650 ° C. Thus, the heat loss of the metal is reduced, which leads to lower energy costs during steelmaking and after-furnace treatment of steel.
Способ осуществляют следующим образом. Вновь зафутерованный ковш подают на стенд сушки и закрывают крышкой, затем в ковш, через отверстие в крышке, вертикально по оси ковша опускают плазмотрон до достижения нижним торцом плазмотрона точки, удаленной от нижней точки днища ковша на расстояние, равное 0,5-0,6 от среднего диаметра ковша. Расположение плазмотрона выбрано таким образом, чтобы плазменная струя находилась на одинаковом расстоянии от стен и днища ковша. При ином расположении плазмотрона (меньше 0,5 или больше 0,6 среднего диаметра) будет наблюдаться неравномерный разогрев футеровки днища и стенки ковша, что не позволит достичь технического результата. На плазмотрон подается электрическое напряжение и, с использованием инертного плазмообразующего газа, генерируется плазменный разряд.The method is as follows. The newly lined bucket is fed to the drying stand and closed with a lid, then the plasmatron is lowered vertically along the axis of the bucket through the hole in the lid until the bottom end of the plasmatron reaches a point that is 0.5-0.6 distance from the bottom of the bottom of the bucket from the average diameter of the bucket. The location of the plasma torch is selected so that the plasma jet is at the same distance from the walls and bottom of the bucket. With a different arrangement of the plasma torch (less than 0.5 or more than 0.6 of the average diameter), uneven heating of the lining of the bottom and the wall of the bucket will be observed, which will not allow to achieve a technical result. An electric voltage is supplied to the plasmatron and, using an inert plasma-forming gas, a plasma discharge is generated.
На первом этапе процесса осуществляют сушку футеровки ковша. Температурный режим и длительность сушки выбирается в зависимости от типа и толщины огнеупорной футеровки. На втором этапе проводят нагрев на номинальной мощности до достижения температуры рабочей поверхности футеровки ковша до 1600-1650°С. Температура футеровки выбрана таким образом, чтобы снизить градиент температур между футеровкой и горячим металлом, заливаемым в ковш, имеющим температуру 1600-1650°С. Кроме того, при такой температуре нагрева футеровки снижаются тепловые потери металла за счет аккумуляции тепла футеровкой при выпуске в ковш, что приводит к снижению затрат энергии при выплавке и внепечной обработке стали.At the first stage of the process, the ladle lining is dried. The temperature regime and the drying time are selected depending on the type and thickness of the refractory lining. At the second stage, heating is carried out at rated power until the temperature of the working surface of the lining of the bucket reaches 1600-1650 ° C. The temperature of the lining is selected so as to reduce the temperature gradient between the lining and the hot metal poured into the ladle having a temperature of 1600-1650 ° C. In addition, at such a temperature in the heating of the lining, the heat loss of the metal is reduced due to the accumulation of heat by the lining when it is discharged into the ladle, which leads to a reduction in energy costs during steelmaking and after-furnace treatment of steel.
Один из вариантов настоящего способа сушки и нагрева заключается в том, что после нагрева осуществляется оплавление слоя рабочей поверхности футеровки огнеупора, на мощности плазмотрона, увеличенной относительно мощности в период нагрева футеровки, для образования защитного слоя огнеупоров, при этом плазмотрон перемещают сверху вниз по вертикальной оси ковша для получения равного по высоте ковша оплавленного слоя футеровки. Оплавление поверхностного слоя огнеупоров позволяет повысить их шлакоустойчивость и абразивостойкость, что приведет к увеличению стойкости футеровки ковша.One of the options of this drying and heating method is that after heating, the layer of the working surface of the refractory lining is melted at the plasma torch power increased relative to the power during the heating of the lining to form a protective layer of refractories, while the plasmatron is moved from top to bottom along the vertical axis bucket to obtain an equal height bucket melted layer of the lining. Reflowing the surface layer of refractories can increase their slag resistance and abrasion resistance, which will lead to an increase in the durability of the lining of the bucket.
Известно, что во время сушки и нагрева углеродсодержащих футеровок в окислительной атмосфере при температуре выше 500-600°С происходит выгорание углерода из поверхностного слоя огнеупоров, что приводит к их разрыхлению и снижению стойкости. Так как в качестве плазмообразующего газа используется инертный газ, в ковше во время сушки и подогрева создается нейтральная атмосфера, позволяющая предотвратить окисление углерода, а значит повысить стойкость углеродсодержащей футеровки.It is known that during drying and heating of carbon-containing linings in an oxidizing atmosphere at a temperature above 500-600 ° C, carbon burns out from the surface layer of refractories, which leads to their loosening and a decrease in resistance. Since an inert gas is used as the plasma-forming gas, a neutral atmosphere is created in the ladle during drying and heating, which prevents the oxidation of carbon and, therefore, increases the durability of the carbon-containing lining.
Пример 1Example 1
Способ был экспериментально реализован в ОАО «СКБ Сибэлектротерм». В крышку ковша вместимостью 3 тонны с футеровкой (марки ШКУ-39) установили плазмотрон.The method was experimentally implemented at OJSC SKB Sibelectroterm. A plasmatron was installed in the lid of a bucket with a capacity of 3 tons with a lining (ShKU-39 brand).
Расстояние от катодного сопла плазмотрона до дна ковша установили равным 0,45 м. Затем включили плазменный разряд на 0,5 номинальной мощности для удаления влаги из футеровки. После сушки футеровки в течение 1 часа увеличили мощность плазменного разряда до номинального значения и осуществили нагрев рабочего слоя футеровки до температуры 1600°С. Далее, согласно п. 2 формулы заявляемого способа, проводилось оплавление слоя рабочей поверхности футеровки.The distance from the cathode nozzle of the plasma torch to the bottom of the bucket was set equal to 0.45 m. Then a plasma discharge was turned on at 0.5 rated power to remove moisture from the lining. After drying the lining for 1 hour, the plasma discharge power was increased to the nominal value and the working layer of the lining was heated to a temperature of 1600 ° C. Further, according to paragraph 2 of the formula of the proposed method, the layer of the working surface of the lining was melted.
Для этого увеличили мощность плазменного разряда до 1,3 номинального и перемещая плазмотрон по вертикальной оси провели равномерное оплавление стен футеровки ковша.To do this, they increased the plasma discharge power to 1.3 nominal and moving the plasmatron along the vertical axis, uniformly melted the walls of the lining of the bucket.
Отобрали образец футеровки для химического и фазового анализа. Поверхность огнеупора была покрыта стеклофазой с нулевой открытой пористостью толщиной 2-4 мм. На толщине 5-6 мм от поверхности фазовый состав соответствует неизмененному шамоту. Таким образом, оплавленная футеровка приобретает повышенную стойкость, не теряя при этом своих огнеупорных и теплоизолирующих свойств.A lining sample was taken for chemical and phase analysis. The surface of the refractory was coated with a glass phase with zero open porosity of 2-4 mm thickness. At a thickness of 5-6 mm from the surface, the phase composition corresponds to unchanged chamotte. Thus, the molten lining acquires increased resistance, without losing its refractory and heat-insulating properties.
Пример 2Example 2
Футеровка ковша вместимостью 3 тонны с периклазоуглеродистой футеровкой (типа МС95/10 по ISO 10081-3) сушилась и нагревалась согласно п. 1. формулы заявляемого способа. Макро- и микроскопический анализ образца кирпича показал, что выгорание углерода из огнеупора практически отсутствует, толщина обезуглероженного слоя не превышала 2 мм. В то же время, по данным (Матвеев М.В. Повышение стойкости периклазоуглеродистых футеровок сталеразливочных ковшей на основе применения ресурсосберегающих технологий разогрева: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.16.02 / Матвеев Максим Валерьевич - Новокузнецк. 2013. - 22 с.) при сушке периклазоуглеродистой футеровки с помощью газовой горелки, толщина обезуглероженного слоя достигает 8-10 мм. Учитывая, что в течение первых нескольких плавок этот слой обычно полностью пропитывается металлом и шлаком, а также, что средняя скорость износа ПУ футеровки составляет 1,5 мм за плавку, применение новой технологии сушки повысит стойкость футеровки на 6-7 плавок или 10-15%.The lining of a bucket with a capacity of 3 tons with periclase-carbon lining (type MC95 / 10 according to ISO 10081-3) was dried and heated according to paragraph 1. of the formula of the proposed method. Macro and microscopic analysis of a brick sample showed that carbon burnout from the refractory is practically absent, the thickness of the decarburized layer did not exceed 2 mm. At the same time, according to (Matveev M.V. Increasing the durability of periclase-carbon lining of steel casting ladles based on the use of resource-saving heating technologies: abstract of dissertation of the candidate of technical sciences: 05.16.02 / Matveev Maxim Valerievich - Novokuznetsk. 2013. - 22 C.) when drying periclase-carbon lining with a gas burner, the thickness of the decarburized layer reaches 8-10 mm Considering that during the first few heats this layer is usually completely impregnated with metal and slag, and also that the average wear rate of PU linings is 1.5 mm per melt, the use of new drying technology will increase the lining resistance by 6-7 heats or 10-15 %
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016124906A RU2663447C2 (en) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | Method for drying and heating steel casting ladle lining |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016124906A RU2663447C2 (en) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | Method for drying and heating steel casting ladle lining |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016124906A RU2016124906A (en) | 2017-12-26 |
RU2663447C2 true RU2663447C2 (en) | 2018-08-06 |
Family
ID=63142617
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016124906A RU2663447C2 (en) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | Method for drying and heating steel casting ladle lining |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2663447C2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB449739A (en) * | 1934-11-22 | 1936-07-02 | Gutehoffnungshuette Oberhausen | An improved drying and burning arrangement for the linings of ladles and the like used in steel works |
RU2119844C1 (en) * | 1997-10-24 | 1998-10-10 | Арендное предприятие "Молдавский металлургический завод" | Process of drying and heating of lining of casting ladle |
RU2138365C1 (en) * | 1998-01-29 | 1999-09-27 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | Method for drying and heating of steel-teeming ladle multilayer lining |
US20120146267A1 (en) * | 2007-06-11 | 2012-06-14 | Nucor Corporation | Preheaters for preheating steelmaking ladles |
RU2012155327A (en) * | 2012-12-20 | 2014-06-27 | Закрытое акционерное общество "ТЭК-98" (ЗАО "ТЭК-98") | INSTALLATION FOR ELECTRIC HEATING OF LADIES |
RU2572902C2 (en) * | 2014-04-25 | 2016-01-20 | Акционерное общество Акционерная холдинговая Компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (АО АХК "ВНИИМЕТМАШ") | Method of drying and heating of carbon containing lining of steel-pouring ladles |
-
2016
- 2016-06-21 RU RU2016124906A patent/RU2663447C2/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB449739A (en) * | 1934-11-22 | 1936-07-02 | Gutehoffnungshuette Oberhausen | An improved drying and burning arrangement for the linings of ladles and the like used in steel works |
RU2119844C1 (en) * | 1997-10-24 | 1998-10-10 | Арендное предприятие "Молдавский металлургический завод" | Process of drying and heating of lining of casting ladle |
RU2138365C1 (en) * | 1998-01-29 | 1999-09-27 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | Method for drying and heating of steel-teeming ladle multilayer lining |
US20120146267A1 (en) * | 2007-06-11 | 2012-06-14 | Nucor Corporation | Preheaters for preheating steelmaking ladles |
RU2012155327A (en) * | 2012-12-20 | 2014-06-27 | Закрытое акционерное общество "ТЭК-98" (ЗАО "ТЭК-98") | INSTALLATION FOR ELECTRIC HEATING OF LADIES |
RU2572902C2 (en) * | 2014-04-25 | 2016-01-20 | Акционерное общество Акционерная холдинговая Компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (АО АХК "ВНИИМЕТМАШ") | Method of drying and heating of carbon containing lining of steel-pouring ladles |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016124906A (en) | 2017-12-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2852500C (en) | Reduction processing apparatus for steel-making slag and reduction processing system for steel-making slag | |
JP2005509832A (en) | Method and apparatus for melting metal | |
CN101586908B (en) | Metallurgical oven | |
JP2012225568A (en) | Structure for cooling firebrick of converter, and method for cooling the same | |
CN108290211B (en) | Sliding closure on spout of metallurgical vessel | |
JP5406630B2 (en) | Dezincing apparatus and dezincing method | |
JP2011002199A (en) | Movable type tilting crucible furnace | |
US20180202012A1 (en) | Method of making steel using a single installation, and installation | |
RU2663447C2 (en) | Method for drying and heating steel casting ladle lining | |
US10801083B2 (en) | Method for melting metal material in a melting plant and relative melting plant | |
WO2011024244A1 (en) | Dezincing apparatus and dezincing method | |
CN106735150A (en) | A kind of tundish lining refractory material and its manufacturing process | |
RU2572902C2 (en) | Method of drying and heating of carbon containing lining of steel-pouring ladles | |
RU199207U1 (en) | Multifunctional laboratory electric resistance furnace | |
Biswas et al. | Refractory Practice in Electric Arc Furnace | |
JPH0985398A (en) | Tundish | |
JP3546843B2 (en) | Arc electric furnace for steelmaking | |
RU2094479C1 (en) | Method of smelting steel in arc furnaces | |
Kuznetsov et al. | Optimizing the conditions for pre-start heating of the refractory lining of steel-teeming ladles | |
JP2002107065A (en) | Method for flame-spray repairing refractory | |
RU72227U1 (en) | INSTALLATION OF ELECTRIC SLAG REFINING OF CAST IRON CHIP | |
CN102735060B (en) | Flame gunning technique | |
JPH024756Y2 (en) | ||
RU2197533C2 (en) | Method of making steel in open-hearth furnace | |
Balanov et al. | Experience in repair of mixer lining by method of ceramic surfacing |