SU1743687A1 - Футеровка сталеразливочного ковша - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : футеровка содержит арматурный и рабочий слои. Рабочий слой ковша выполнен с утолщением в верхней и нижней част х. Высота утолщенного раСочего сло  верхней части составл ет 0,1-0,5 высоты ковша, его толщина равна 1,1-2,2 толщины рабочего сло , а высота утолщенного рабочего сло  нижней части стенки ковша составл ет 0,05-0,3 высоты ковша при ее толщине 1,05-1,7. Рабочий слой футеровки стен ковша выполнен из термообработаиного периклазоизвестково- го на смол ной св зке огнеупора. Рабочий слой футеровки днища выполнен из перик- лазоуглеродистого или периклазохромито- вого огнеупора, а арматурный слой - монолитным из набивных масс алюмосили- катных или кремнеземистых материалов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил , 1 табл.

Description

со

с

Изобретение относитс  к черной металлургии , в частности к футеровке сталеразли- вочных ковшей, и может быть использовано в конвертерном, мартеновском и электросталеплавильном производствах.

Совершенствование способов выплавки стали, тенденции проведени  процессов при более высоких температурах, выноса отдельных технологических операций из плавильных агрегатов в ковш (легирование, продувка инертным газом, раскисление, де- сульфурацию, вакуумирование) изменило услови  службы сталеразливочного ковша, который практически превратилс  в реактор дл  внепечной обработки. Поэтому футеровка подвергаетс  более интенсивному износу , что требует разработки новой ее конструкции. Особо быстро изнашиваютс  верхн   1 и нижн   2 части рабочего сло  футеровки стенок ковша и футеровки днища

3 ковша Низка  стойкость футеровки верхней части стенок ковша (шлакового по са) определ етс  тем что основные шлаки при продолжительном контакте с кислыми или алюмосиликатными огнеупорами рабочего сло  1 верхней части (шлакового по са) интенсивно разрушают эти огнеупоры. В св зи с образованием легкоплавких эвтектик в результате высокотемпературного химического взаимодействи . Низка  стойкость нижней 2 части рабочего сло  футеровки стен, футеровки ковша и футеровки днища ковша св зана с механическим разрушением рабочего сло  потоками металлического расплава при наполнении ковша и продувке металла инертным газом.

Использование кремнеземистых и алю- мосиликатных огнеупорных материалов в футеровке сталераз ивочных ковшей уменьшает стойкость этой футеровки. Стойкость

ч|

со о

00

рабочего сло  футеровки, выполненной кремнеземистыми или алюмосиликатными огнеупорами, составл ет 8-15 плавок, что не удовлетвор ет предъ вл емых требований . Повышение стойкости футеровки за счет равномерного увеличени  толщины рабочего или арматурного или обеих вместе нерационально, так как ведет к перерасходу огнеупоров и св зано с существенным уменьшением полезной емкости сталераз- ливочного ковша.

Известна футеровка сталеразливочных ковшей, выполненна  насухо из расшир ющихс  в процессе службы кирпичей на основе низкоспекающихс  полукислых глин, причем нагрев футеровки в этом случае ведут до 1300°С с последующей выдержкой 2 ч.

Основным недостатком этой алюмоси- ликатной футеровки из расшир ющихс  в процессе службы огнеупоров на основе низкоспекающихс  глин  вл етс  образование фа лита (2FeO -Si02, т. пл. 1150°С) в результате взаимодействи  кремнезита огнеупоров с ковшевым высокотемпературным железистым шлаком. Щелочные компоненты алюмосиликатного кирпича оказывают флюсующее действие, вызыва  дальнейшее снижение температуры плавлени  продуктов реакции. Поэтому в услови х продолжительного контакта высокотемпературного шлакометаллического расплава с такой футеровкой стойкость ее мала (6-10 плавок).

Известна футеровка ковша, содержаща  арматурный, промежуточный и рабочий слои, при этом промежуточный слой выполнен из необожженного смолосв занного огнеупорного материала, рабочий слой - из обожженного огнеупорного материала (шамотного кирпича). При этом толщина промежуточного сло  составл ет 1,8-9 0 толщины рабочего сло .

Недостатком этой предложенной футеровки  вл етс  низка  стойкость рабочего сло , выполненного из обожженного шамотного кирпича, в результате образовани  низкоплавких эвтектик при продолжительном контакте высокоосновного железистого шлака и высокотемпературного расплава металла с рабочей поверхностью футеровки . Кроме того, использование необсжжен- ного смолосв занного огнеупорного материала в промежуточном слое футеровки недопустимо по санитарно-гигиеническим и общеэкологическим соображени м так как в процессе разогрева футеровки и при первых наполнени х ковша жидким шлакометаллическим расплавом происходит интенсивное выделение в атмосферу цеха продуктов возгонки смолы

Наиболее близкой к изобретению  вл етс  футеровка сталеразливочного ковша (фиг. 1).

Рабочий слой цилиндрической части

ковша выполнен из термообработанного смолодоломитового кирпича, рабочий слой днища из алюмосиликатного кирпича, при этом зазор между ними заполнен высокоглиноземистой массой на фосфатной св зке . Между рабочим слоем (1) футеровки стен из смолодоломитового кирпича и арматурным слоем (2) из шамотного кирпича выполн етс  набивной слой (4)толщиной 50 мм из смолодоломитовой массы.

Основным недостатком футеровки сталеразливочного ковша  вл етс  равнотол- щинность рабочего сло  стен, что не обеспечивает достаточной стойкости футеровки в услови х длительной выдержки в

ковше шлакометаллического расплава. В процессе эксплуатации износ рабочего сло  футеровки происходит неравномерно. Наиболее интенсивно изнашиваетс  верхн   часть стен футеровки, контактирующа  продолжительное врем  с высокотемпературным расплавом шлака. Весьма интенсивно изнашиваетс  также и нижн   часть стен футеровки ковша, особенно в зоне удара струи расплава во врем  наполнени  ковша

и эрозии рабочего сло  при продувке металла инертным газом. Поэтому выход из эксплуатации футеровки обычно происходит по причине местного износа футеровки в местах повышенного разрушени  Кроме того,

недостатком футеровки-прототипа  вл етс  использование одновременно алюмосили- катных (днище) и магнезиальных огнеупоров (стены ковша). В зоне контакта алюмосиликатного и периклазоизвесткового огнеупоров, особенно при высоких (более 1600°С) температурах расплава металла и шлака, происходит образование легкоплавких эвтектик и, как результат, интенсивное разрушение рабочего сло  футеровки на

стыке днище-стенка, выход из эксплуатации футеровки ковша. Более того, возможны случаи аварийного состо ни  футэровки из- за невозможности своевременно вы вить наличие недопустимого износа футеровки в

зоне контакта футеровок днища и стенок ковша.

Цель изобретени  - повышение стойкости футеровки (увеличение безремонтного срока службы) с сохранением полезного

объема сталеразливочного ковша при продолжительном воздействии высокотемпературного шлакометаллического расплава. Поставленна  цель достигаетс  в предлагаемой футеровке сталеразливочного

ковша, содержащей арматурный и рабочий слои, отличающа с  тем, что, с целью повышени  стойкости футеровки, рабочий слой стен ковша выполнен с утолщением в верхней и нижней части, при этом высота hi утолщенного рабочего сло  верхней части составл ет 0,10-0,50 высоты Н ковша, его толщина 5i равна 1,1-2,2 толщины д г рабочего сло , а высота h2 утолщенного рабочего сло  нижней части ковша составл ет 0,05-0,3 высоты ковша, при ее толщине 5з 1,05-1,7 толщины дг рабочего сло  (фиг. 2). Дл  дальнейшего повышени  стойкости футеровки рабочий слой (1, 2, 3) футеровки стен выполнен на смол ной св зке огнеупо- ра, рабочий слой днища - из периклазоуг- леродистого или периклазохромитового огнеупора, а арматурный слой может быть выполнен монолитным из набивных масс алюмосиликатных или кремнеземистых ма- териалов.

По сравнению с футеровкой-прототипом предложенна  футеровка отличаетс  как формой выполнени , так и примен емыми материалами.

Указанные утолщени  в верхней и нижней части стен футеровки ковша позвол ют обеспечить одновременность полного износа рабочего сло  стен, общее повышение стойкости футеровки.

При толщине по са в верхней части стен ковша менее 1,1 - толщины рабочего сло  происходит преждевременный износ шлакового по са, а следовательно, прекращение эксплуатации ковша. При толщине шлакового по са более 2,0 толщины рабочего сло  происходит недопустимое уменьшение полезного объема ковша, а также более ранний преждевременный по сравнению с шлаковым по сом выход из стро  рабочего сло  футеровки стенок ковша за пределами шлакового по са.

При высоте hi, утолщени  футеровки рабочего сло  верхней ч)сти стен ковша менее 0,10 высоты Н ковша толщина сло  шлака больше высоты утолщенной части стен, и поэтому, при длительном контакте шлака с неутолщенной частью рабочего сло  футеровки происходит повышенный локальный износ и, следовательно, преждевременна  остановка ковша на ремонт. При высоте hi утолщени  более 0,35 высоты ковша, существенно уменьшаетс  полезный объем ковша и увеличиваетс  приведенный расход огнеупоров на разливку стали. Существен- ное уменьшение полезного объема ковша, как правило, недопустимо, так как не позвол ет выпускать из сталеплавильного агрегата всю плавку в один ковш и, следовательно.

существенно затрудн ет работу сталеплавильных цехов.

При толщине д з футеровки нижней части стен ковша менее 1,05 толщины рабочего сло  ( 5а) и интенсивном воздействии на футеровку потоков расплавленного металла при наполнении ковша и при продувке металла инертным газом происходит более ранний по сравнению с остальной футеровкой повышенный износ рабочего сло  нижней части стен. При толщине 5з по са нижней части рабочего сло  футеровки стен ковша более 1,5 толщины &i рабочего сло  существенно уменьшаетс  полезный объем ковша, износ и выход неутолщенного рабочего сло  футеровки стенок ковша опережает износ и выход из стро  этой утолщенной части, что приводит к существенному увеличению приведенного расхода огнеупоров на разливку металла. При высоте утолщени  нижней части рабочего сло  нижней части футеровки стены менее 0,05 высоты ковша не достигаетс  необходима  стойкость рабочего сло , так как зона интенсивного движени  металла при наполнении ковша и при продувке инертным газом по высоте ковша выше, чем высота утолщени .

При высоте утолщени  нижней части стен ковша более 0,2 высоты ковша происходит недопустимое уменьшение полезной емкости ковша. С целью повышени  безремонтного срока службы футеровки рабочий слой футеровки стенок ковша выполнен из термообработанных перик- лазоизвестковых огнеупоров, а днище из периклазоуглеродистых или периклазохро- митовых огнеупоров. Выполнение всего рабочего сло  футеровки из магнезиальных (периклазовых) огнеупоров исключает образование легкоплавких эвтектик при контакте периклазоизвестковых и периклазоуглеродистых , или периклазохромитовых огнеупоров, а следовательно, стойкость и надежность работы периклазовой футеровки более высока  и, как показали промышленные эксперименты, составл ет 40-60 плавок.

Выбор периклазоуглеродистых или периклазохромитовых огнеупоров дл  футеровки днища ковша обусловлен тем. что они имеют большую механическую прочность, чем периклазоизвестковые, что необходимо , так как футеровка днища ковша воспринимает , как динамическую нагрузку струи расплава, так и максимальную статическую нагрузку всего объема шлакометаллическо- го расплава, наход щегос  в ковше во врем  эксплуатации, в то врем  как механи

ческа  нагрузка на стенки ковша существенно меньше.

Выполнение арматурного сло  футеровки стен монолитным из набивных масс алю- мосиликатных или кремнеземистых материалов, исключает проникновение металла к металлическому корпусу 7 ковша, гарантирует безаварийную работу футеровки , улучшает теплоизол ционные характеристики арматурного сло , повышает его износостойкость. Кроме того, монолитный арматурный слой позвол ет исключать его полное или частичное удаление во врем  ремонта футеровки. Кирпичный арматурный слой часто полностью удал етс  в результате заметалливани  при первом ремонте футеровки .

На фиг. 2 представлена предлагаема  футеровка сталеразливочного ковша. В металлическом корпусе (кожухе) размещаетс  набивной арматурный монолитный слой 4 футеровки ковша, выполненный из алюмо- силикатного или кремнеземистого материала , Рабочий слой 1, 2. 3 футеровки стен ковша выполнен из термообработанного периклазоизвесткового огнеупора с утолщением в верхней части и нижней части. Рабочий слой 5 футеровки днища выполнен из периклазоуглеродистого или перикла- зохромитового огнеупора,

Футеровка сталеразливочного ковша опробована на 350-тонных ковшах конвертерного цеха Мариупольского металлургического комбината Азовсталь При этом стойкость такой футеровки в 1.5-3,0 раза выше футеровки-прототипа и составл ет 40-50 плавок (таблица).

Анализ полученных результатов показывает , что наилучшие показатели имеет футеровка 4, так как при высокой стойкости (51 плавка) она обеспечивает необходимую дл  прин ти  всей плавки емкость (350 т).

Пример 1. Перед кладкой арматурного сло  днища ковша по металлическому корпусу днища укладывают выравнивающий слой огнеупорной массы, состо щей из 75% песка или шамота и 25% огнеупорной глины. В выравнивающем слое и арматурном слое днища оставл ют отверсти  дл  установки сталеразливочных стаканов. Футеровку арматурного сло  днища выполн ют из шамотного кирпича. На арматурный слой кладут промежуточный слой шамотного кирпича. Кладку арматурного и промежуточного слоев футеровки днища выполн ют на мертеле.

Затем при помощи машины Орбита выполн ют набивной арматурный слой футеровки стенок ковша одинаковой толщины

100 мм по всей высоте из высокоглиноземистой или кремнеземистой массы (дз). После просушивани  арматурного и промежуточного слоев при помощи газовых горелок

производ т выкладку рабочего сло  днища из периклазоуглеродистых или периклазох- ромитовых огнеупоров, а рабочего сло  футеровки стены из термообработанного периклазоизвесткового огнеупора. Кладка

рабочего сло  выполн етс  насухо. В рабочем слое днища ковша оставл ют отверсти  дл  установки сталеразливочных стаканов 6.

Толщины рабочего сло  футеровки стен

по высоте выполн ют, соответственно, у днища 200 мм, по всей дальнейшей высоте, вплоть до шлакового по са 150 мм, вверху стены (шлаковый по с) 220 мм, Высоты утолщенных слоев выполн ют дл  нижней и верхней части стены соответственно 0,2 и 0,15 части высоты ковша. Готовую футеровку ковша разогревают при помощи газовых горелок и подают под плавку.

Пример 2. Перед кладкой арматурного сло  днища ковша по металлическому корпусу днища укладывают выравнивающий слой огнеупорной массы, состо щей из 75% песка или шамота и 25% огнеупорной глины. В выравнивающем слое и арматурном слое днища оставл ют отверсти  дл  установки сталеразливочных стаканов. Футеровку арматурного сло  днища выполн ют из шамотного кирпича. На арматурный слой кладут промежуточный слой шамотного кирпича. Кладку арматурного сло  и промежуточного сло  выполн ют на мертеле.

Затем при помощи машины Орбита выполн ют набивной арматурный слой стенок ковша одинаковой толщины 90 мм по

всей высоте из высокоглиноземистой или кремнеземистой массы (и 4). После просушивани  арматурного и промежуточного слоев при помощи газовых горелок производ т выкладку рабочего сло  днища

из периклазоуглеродистых или периклазох- ромитовых огнеупоров, а стены рабочего сло  футеровки из гермообработанного периклазоизвесткового огнеупора. Кладка рабочего сло  выполн етс  насухо. В рабочем

слоэ ковша оставл ют отверсти  дл  установки сталеразливочных стаканов.

Толщины рабочего сло  футеровки стен по высоте выполн ют, соответственно у днища 245 мм, по всей дальнейшей высоте

вплоть до шлакового по са 160 мм, вверху стены (шлаковый по с) 185 мм.

Высоты утолщенных рабочих слоев футеровки стен по высоте выполн ют дл  верхней и нижней частей стены соответственно

0,25 и 0,15 части высоты ковша. Готовую футеровку ковша разогревают при помощи газовых горелок и подают под плавку.

В результате анализа промышленных испытаний и соответствующего предвари- тельного технико-экономического расчета установлено, что использование изобретени  уменьшает приведенные затраты при разливке стали не менее чем на 0,09-0,12 руб./т стали.

Использование изобретени  в производстве не требует каких-либо дополнительных работ или затрат и может быть рекомендовано дл  использовани  на всех предпри ти х черной металлургии СССР при разливке ста- ли в сталеразливочных пролетах цехов.

Claims (3)

1. Футеровка сталеразливочного ковша , содержаща  арматурный и рабочий слой, отличающа с  тем, что, с целью

Рабочий слой днища ковша выполнен по п.2, а арматурный слой - по п. 3 формулы изобретени .

повышени  стойкости футеровки, рабочий слой стен ковша выполнен с утолщением в верхней и нижней част х, при этом высота утолщенного рабочего сло  верхней части составл ет 0,10-0,5 высоты ковша, его толщина равна 1,1-2,2 толщины рабочего сло , а высота утолщенного рабочего сло  нижней части ковша составл ет 0,05-0,3 высоты ковша, при ее толщине 1,05-1,7 толщины рабочего сло .

2.Футеровка поп. 1, отличающа - с   тем, что рабочий слой стен выполнен из термообработанного периклазоизвестково- го на смол ной св зке огнеупора, а рабочий слой днища - из периклазоуглеродистого или периклазохромитового огнеупора.

3.Футеровка по п. 1, отличающа - с   тем, что арматурный слой выполнен монолитным из набивных масс алюмосиликат- ных или кремнеземистых материалов.

Шиз.2