RU79816U1

RU79816U1 - Сталеразливочный ковш

Info

Publication number: RU79816U1
Application number: RU2008132790/22U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Андреевич Воронов; Евгений Валерьевич Кебенко; Сергей Викторович Прохоров; Владимир Юрьевич Снегирев; Станислав Викторович Шевченко
Original assignee: Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат"
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2008-08-08
Publication date: 2009-01-20

Abstract

Полезная модель относится к металлургии, конкретнее к сталеразливочным ковшам, применяемым при непрерывной разливке. Техническая задача, решаемая полезной моделью - повышение стойкости огнеупорной футеровки, снижение простоев ковша на ремонте. Сущность полезной модели заключается в том, Сталеразливочный ковш, включающий металлический корпус, огнеупорную футеровку стен и днища, в котором выполнено гнездо для разливочного стакана, состоящую из теплоизоляционного, арматурного и рабочего слоя, причем рабочий слой футеровки стен выполнен из периклазуглеродистых кирпичей, отличается тем, что рабочий слой футеровки днища выполнен из периклазошпинельноуглеродистых кирпичей, содержащих плавленную алюмомагниевую шпинель (MgO·Аl₂О₃) в количестве от 20 до 30% при содержании углерода от 5 до 9%, а теплоизоляционный слой выполнен из муллитокремнеземистого картона МКРКГ-400.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к металлургии, конкретнее к большегрузным сталеразливочным ковшам, применяемым при непрерывной разливке металлов.

Известен сталеразливочный ковш, содержащий металлический кожух, арматурный и рабочий слои футеровки из кирпичей, на основе периклаза гнездовые кирпичи с разливочными стаканами, установленными в днище ковша (А.С. №1743687 В22Д 41/02).

Недостатком известного ковша является низкая стойкость футеровки. Это объясняется тем, что в процессе его наполнения сталью происходит интенсивное размывание рабочего слоя футеровки днища ковша струей металла.

Наиболее близким по технической сущности является сталеразливочный ковш, содержащий металлический кожух и футеровку стен и днища, в котором выполнены гнезда для разливочных стаканов.

Футеровка содержит теплоизоляционный слой из листового асбеста, арматурный слой стен и днища выполненный из шамотного кирпича, рабочий слой стен, выполненный из периклазоуглеродистого кирпича, рабочий слой днища, выполненный из периклазохромитового кирпича, гнездовой кирпич выполнен из муллитокорунда. (патент RU 2095192 С1 В22Д 41/02).

Недостатком ближайшего аналога является также низкая стойкость футеровки днища ковша и высокая стоимость периклазохромитовых огнеупоров используемых в футеровке днища.

Это происходит в результате того, что периклазохромитовые огнеупоры имеют высокую пористость (16-22%) и низкую термическую стойкость (3 теплосмены), что приводит в процессе службы ковша к образованию трещин

и пропитке кирпича расплавом конечного шлака, имеющего высокое содержание двуокиси кремния (SiO₂>20%) и окиси кальция (СаО>50%) и образованию в кирпиче двухкальциевого силиката (2CaO·SiO₂), который при межплавочном охлаждении ковша в результате модификационных превращений переходит в гамма-форму (γ) с большим увеличением объема (удельная поверхность 1 гр порошка - 30.000 см²) рассыпанием в мелкодисперсный порошок и в итоге к глубоким сколам периклазохромитовых огнеупоров и разрушению футеровки днища.

Недостатком ближайшего аналога являются также высокие затраты на футеровку днища, так как стоимость периклазохромитовых огнеупоров составляет ~ 52000 руб/т.

Технической задачей, решаемой полезной моделью, является повышение стойкости сталеразливочного ковша, сокращение затрат на выполнение футеровки ковша.

Решение технической задачи достигается тем, что в сталеразливочном ковше, включающем металлический корпус, огнеупорную футеровку стен и днища, в котором выполнено гнездо для разливочного стакана, состоящую из теплоизоляционного, арматурного и рабочего слоя, причем рабочий слой футеровки стен выполнен из периклазуглеродистых кирпичей, в отличие от ближайшего аналога рабочий слой футеровки днища выполнен из периклазошпинельноуглеродистых кирпичей, содержащих плавленную алюмомагниевую шпинель (MgO·Аl₂О₃) в количестве от 20 до 30% при содержании углерода от 5 до 9%, а теплоизоляционный слой выполнен из муллитокремнеземистого картона МКРКГ-400.

Повышение стойкости сталеразливочного ковша будет происходить вследствие того, что периклазошпинельноуглеродистые кирпичи имеют высокую термическую стойкость и низкую пористость (3,5-3,8%), что исключает их растрескивание и пропитку шлаковым расплавом, высокую устойчивость к механическим нагрузкам (ударным и истирающим)

вследствие высокой плотности и твердости шпинели, а также ее химической инертности к шлакометаллическому расплаву.

Сущность полезной модели заключается в том, что с целью снижения износа огнеупоров в днище ковша за счет предотвращения их растрескивания и пропитки шлакометаллическим расплавом периклазоуглеродистые кирпичи содержат плавленную алюмомагниевую шпинель в количестве от 20 до 30% и углерод в количестве от 5 до 9%.

В результате снижается скорость износа футеровки днища, повышается стойкость ковша, снижаются затраты на футеровку и простои ковша на ремонте.

Если содержание алюмомагниевой шпинели в периклазошпинельноуглеродистом кирпиче будет меньше 20%, то повысится пористость огнеупора, снизится его механическая прочность, возрастет скорость износа кирпича.

Если содержание алюмомагниевой шпинели будет больше 30%, то значительно возрастет стоимость огнеупора и увеличится износ прессформы при формовании кирпича, что снизит эффективность предложенной футеровки.

Если содержание углерода в кирпиче будет меньше 5%, то увеличится пористость кирпича за счет повышения трения между зернами периклаза и шпинели при формовании огнеупора, что приведет к увеличению пропитки кирпича шлакометаллическим расплавом и снижению стойкости футеровки.

Если содержание углерода в кирпиче будет больше 9%, то будет снижаться механическая прочность кирпича за счет повышения доли монофракционных мелкозернистых зерен и пластичности углерода, что также приведет к увеличению износа кирпича и снижению стойкости футеровки ковша.

Кроме того, теплоизоляционный слой предложенного ковша выполнен из муллитокремнеземистого картона марки МКРКГ-400, теплопроводность которого составляет 0,11 Вт/м°К, плотность 0,40-0,45 г/см³.

Это позволит существенно снизить потери тепла через футеровку ковша жидкой сталью, предотвратить образование на футеровке шлакометаллических настылей и повысить стойкость футеровки.

Сущность полезной модели поясняется чертежом.

На фигуре показан сталеразливочный ковш, продольный разрез.

Сталеразливочный ковш включает: металлический корпус 1, теплоизоляционный слой 2, выполненный из муллитокремнеземистого картона марки МКРКГ-400 толщиной 10 мм, арматурный 3 слой стен и днища, выполненный, например, из шамотных кирпичей марки ШК-4 толщиной 105 мм в стенках ковша и 315 мм в днище ковша, рабочий слой 4 стен, выполненный из периклазоуглеродистого кирпича, например, марки ПУПК-С-2 толщиной 200 мм, рабочий слой 5 днища, выполненный из плавленого периклазошпинельноуглеродистого кирпича марки ШПУП-Д-11 толщиной 300 мм, гнездовой муллитокорундовый кирпич 6 и разливочный стакан 7.

Сталеразливочный ковш работает следующим образом.

Из конвертера в сталеразливочный ковш емкостью 360 т подается сталь марки Ст3сп. Рабочий слой 4 образует поверхность боковых стен ковша, рабочий слой 5 образует поверхность днища ковша. Наполненный сталью ковш подается на установку непрерывной разливки стали.

Из сталеразливочного ковша жидкая сталь через разливочный стакан 7, установленный в гнездовом кирпиче 6 днища ковша сливается в промежуточный ковш и далее в кристаллизаторы, из которых вытягиваются непрерывные слитки (на чертеже не показаны). В процессе разливки жидкая сталь контактирует с футеровкой 4 боковой стенки ковша, выполненной из плавленных периклазоуглеродистых кирпичей, содержащих 85-89% MgO, 10-14% углерода, остальное оксиды. При температуре стали на разливке 1585-1600°С углерод восстанавливает оксид магния (MgO) до металлического магния, который окисляется оксидами железа стали и

закрывает поры кирпича высокочистой окисью магния, что увеличивает стойкость футеровки.

После окончания разливки ковшевой шлак контактирует с поверхностью рабочего слоя 5 днища ковша, при этом низкая пористость, высокая механическая и термическая прочность, а также химическая инертность периклазошпинельноуглеродистого кирпича обеспечивают высокую стойкость днища, достигается кратность замены и ремонта рабочих слоев футеровки боковых стен 4 и днища 5. Стойкость ковша повышается до 100 и более плавок.

В таблицах 1 и 2 приведены примеры футеровки и работы сталеразливочного ковша с различными параметрами.

Таблица 1
Параметры	Примеры
Параметры	1	2	3	4	5
Вместимость ковша, тонн	360	360	360	360	360
Содержание алюмомагниевой шпинели, %	15	20	25	30	35
Содержание Аl₂О₃, %	10,2	13,6	17,0	20,4	23,8
Содержание MgO, %	79,6	76,3	73,0	69,7	66,5
Содержание С, %	8,0	8,0	8,0	8,0	8,0
Износ огнеупора в днище ковша за 1 плавку, мм	3,6	2,8	2,7	2,7	2,7
Механическая прочность Н/мм²	50,3	52,8	54,0	53,3	53,4
Пористость, %	3,9	3,7	3,5	3,8	3,9

При одинаковом содержании углерода в первом примере из-за низкого содержания шпинели в огнеупоре снижается его механическая прочность и повышается пористость, возрастает скорость износа огнеупора, снижается стойкость ковша.

В пятом примере при высоком содержании шпинели также возрастает пористость огнеупора, износ футеровки не снижается, кроме того значительно возрастает стоимость огнеупора.

Во втором, третьем и четвертом оптимальных примерах огнеупоры имеют высокую механическую прочность и низкую пористость, достигается низкая скорость износа футеровки и высокая стойкость ковша.

Таблица 2.
Параметры	Примеры
Параметры	1	2	3	4	5
Вместимость ковша, тонн	360	360	360	360	360
Содержание алюмомагниевой шпинели, %	25	25	25	25	25
Содержание MgO, %	78,0	76,0	74,0	72,0	70,0
Содержание С, %	3	5	7	9	12
Содержание Аl₂О₃, %	17	17	17	17	17
Износ огнеупоров в днище, мм/плавку	3,2	2,8	2,7	2,7	3,1
Пористость, %	4,2	3,8	3,5	3,7	4,6
Механическая прочность Н/мм²	50,1	52,8	53,2	54,1	47,7

При одинаковом (оптимальном) содержании шпинели и различном содержании углерода в первом примере из-за низкого содержания углерода повышается пористость и снижается механическая прочность огнеупора, повышается скорость износа футеровки.

В пятом примере при высоком содержании углерода также значительно повышается пористость и снижается механическая прочность огнеупора, повышается скорость износа футеровки.

Во втором, третьем и четвертом оптимальных примерах огнеупоры имеют низкую пористость и высокую механическую прочность, низкую скорость износа кирпича и высокую стойкость футеровки.

Сталеразливочный ковш предлагаемой конструкции испытан в кислородно-конвертерном и электросталеплавильном цехах ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

Использование предложенного ковша позволяет снизить скорость износа футеровки, повысить стойкость ковша и сократить расход огнеупоров.

Claims

Сталеразливочный ковш, включающий металлический корпус, огнеупорную футеровку стен и днища, в котором выполнено гнездо для разливочного стакана, состоящую из теплоизоляционного, арматурного и рабочего слоя, причем рабочий слой футеровки стен выполнен из периклазуглеродистых кирпичей, отличающийся тем, что рабочий слой футеровки днища выполнен из периклазошпинельноуглеродистых кирпичей, содержащих плавленную алюмомагниевую шпинель (MgO·Al₂О₃) в количестве от 20 до 30% при содержании углерода от 5 до 9%, а теплоизоляционный слой выполнен из муллитокремнеземистого картона МКРКГ-400.