SU59287A1 - Способ двухслойной футеровки печей дл электротермического восстановлени металлов - Google Patents

Description

Обычный Прием футеровки электрических печей дл  термического восстановлени  руд состоит в том, что горн печи и его детали, например, выпускные отверсти , выкладываютс  из материала , наиболее устойчивого против химического и физического воздействи  восстанавливаемого металла, пространство же между футеровкой горна и каркасом печи или ее кожухом заполн етс  материалами, менее или совершенно неустойчивыми против действи  жидкого металла, но зато обладающими тепло- и электроизолирующими свойствами. Примером первого рода материалов  вл етс  уголь и издели  из него, примером второго рода материалов - магнезит, щамот, кизельгур , асбест. Срок службы печи между капитальными ремонтами ее определ етс  сроком службы футеровки горна, так как после прогара последней жидкий металла весьма быстро разрушает теплоизол ционную футеровку и, подход  к наружной поверхности печи, угрожает прорывом жидкого металла. Опасность прорыва печи может по витьс  и раньще разрушени  футеровки горна при по влении в ней и в кирпичной кладке печи трещин , например, вследствие резких или неравномерных тепловых расщирений кладки; в этом случае металл, затека  в трещины и щвы кладки, продвигаетс  к кожуху печи, нарушает тепловую изол цию горна и, остава сь жидким, стремитс  подн ть выщележащие слои футеровки. Жидкий металл или сплав тем активнее действует на теплоизол ционную футеровку печи и тем это действие опаснее, чем больше, разность температлр восстановлени  металла и его плавлени ; особенно это справедливо дл  сплавов, богатых алюминием; так, например, эвтектический сплав алюмини  с кремнием и железом имеет температуру плавлени  около 575°, между тем как температура восстановлени  подобного рода сплавов находитс  вблизи 1900°.

Эти  влени  разр}тпени  печной футеровки известны давно, но до сих пор конструктор печи направл л все свои усили  и знани  к тому, чтобы избежать прорыва металла или задержать его только подбором дл  устройства теплоизол ционной части футеровки печи таких материалов, которые были бы поВОЗМОЖНОСТИ максимально инертны по отношению к жидкому металлу;

сам же прорывающийс  металл констрзктор печи оставл л без внимани .

Изобретателем установлено, что значительный эффект может быть достигнут йе только пассивным выбором огнеупорного материала, но и воздействием: на прорвавшийс  в кладку печи металл, что можно осуществить следующим образом. Если на пути прорвавшегос  гор чего- металла, например , сплава алюмини  с кремнием и железом и других сплавов предусмотреть заранее материал, при нормальных услови х службы футеровки  вл ющийс  тепловым изол тором, а при разрушении футеровки горна реагирующий с гор чим металлом с образованием тугоплавких карбидов этих металлов или других их тугоплавких соединений , то прорвавшийс  в кирпичную футеровку печи металл будет замещатьс  этими тугоплавкими и т же-лыми металлами или карбидами и т. п. и получивша с  в футеровке горна печи «рана будет «тампонироватьс , а дальнейшее вытекание металла прекращатьс . Размеры теплоизол ционного сло  футеровки сократ тс , но остающейс  еще защищенной «тампоном от дальнейщего проникновени  металла части футеровки достаточно дл  экономически выгодной эксплоатации печи без остановки ее на очередной капитальный ремонт; этим самым капитальный ремонт печи может быть отт; нут на длительный промежуток времени.

В качестве примера такого рода материалов можно указать, например, на двуокись титана, температура плавлени  которой оцениваетс  в 1640°, но могут быть применены и другие подход щие окислы т желых металлов или металлоидов, например, V.D. с температурой плавлени  1970°, примен ема  уже в виде кирпича окись циркони , температура плавлени  2700° и т. д.

Вз тые в порошкообразном виде эти материалы  в тс  хорошими теплоизол торами и могут быть применены в качестве материала дл  заполнени  швов кладки, засыпки между отдельными сло ми ее или же в виде материала дл  изготовлени  специального .кирпича. Явл  сь теплоизол торами в

нормальных услови х, т. е. когда футеровка печи цела, эти материалы, в случае прорыва металла, например, силикоалюмини , восстанавливаютс  до металла, имеющего большой удельный вес и высокую температуру плавлени , не всплывающего вверх, трудно растворимого в первичном металле и потому остающегос  на месте первоначально затекшего металла в виде пробки , закупоривающей жилу прорвавшегос  металла. В случае, например, плавки силикоалюмини  и окиси титана в качестве материала футеровки в местах разрушени  футеровки будут протекать реакции:

4 А1 + 3TiO. -. ЗТ -J- 2А1,О, (1) , ±SiOH Ti (2)

Дл  выплавл емого в печи металла с 70 А1 и 30% Si в результате реакции (1) и (2) можно ожидать, как показывает расчет, следующий состав металла в дефектном месте футеровки: Ti около 85% и остальное, главным образом, кремний. Одновременно же будет образовыватьс  тугоплавкий шлак, состо щий из 87% глинозема и 13% кре.мнезема. В случа х, когда восстановление выплавл емого металла производитс  углеродом, целесообразно примен ть вышеуказанные окислы не в чистом виде, а в смеси с небольщим количеством углеродистого материала , с целью образовани  путем восстановлени  не самих металлов, а их устойчивых и труднорастворимых в выплавл емом .металле карбидов. В этом случае талшонирование прорвавщегос  в кладку металла будет происходить по следующей, примерно, схеме:

3TiO,-r3C-; 4Л1 - 2А1„О. - 3TiC (3) TiO.-l C-|-Si П TiC--SiO2 (4)

Как видно из примера, нар ду с образованием тугоплавкого щлака из глинозема и кремнезема, будет образовыватьс  карбид титана, имеющий температуру плавлени  3180°.

Очевидно, что дл  предотвращени  всплывани  сквозь прорвавшийс  металл самой засыпки, например, из TiO,., целесообразно оклеивать отдель ые ее зерна небольшим количеством ; св зующих веществ, например, органи- ; ческих, коксующихс  при пуске печи i и тем св зывающих отдельные зерна ; TiO.,, или небольщим количеством плавней, например, жидкого стекла, i цементирующих зерна TiOo под дей- j ствием высокой температуры.

Применение указанных приемов заделки разрушений в футеровке печи возможно не только дл  случаев, когда прорвавшийс  металл непосредственно восстанавливает до металлического состо ни  введенные в футеровку заранее окислы, но и в тех случа х , когда проникщий к кирпичной кладке печи металл не может восстановить значительных количеств этого окисла, например, окиси титана. В таком случае восстановление тугоплавкого металла или образование устойчивого против металла карбида будет вызыватьс  необычным местным повышением температуры кладки, обусловленным в свою очередь проникновением в кладку металла и, естественно, что дл  таких случаев можно предусмотреть большую дозировку углерода в смеси окисел-углерод, чем в вышеописанном случае пр мого восстановлени  окисла алюминием.

Применение вышеуказанных материалов возможно в виде засыпки швов кладки из кирпича из уже известных материалов: шамот, магнезит и т. д. в виде отдельных пересьшок между

сло ми футеровки; не исключаетс  также и применение их в смеси с такими окис ми как глинозем или другими , равно как и изготовление кирпичей из указанных выше специальных окислов (TiOo) и углеродистых материалов.

Предмет изобретени .

1.Способ двуслойной футеровки печей дл  электротермического восстановлени  металлов или сплавов, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью удлинени  срока службы футеровки, дл  устройства теплоизол ционной ее части примен ют смесь одного или нескольких т желых металлов с углеродистыми веществами, при нормальной работе печи служащую теплоизол тором , а в случае соприкосновени  с жидким металлом при его прорыве, - дл  образовани  защитных от проникновени  металла в толщу кладки пробок за счет восстановлени  до металла или карбидов с высокой температурой плавлени .

2.Прием выполнени  способа п. I, отличающийс  тем, что теплоизол ционную часть футеровки выпол; н ют из смесей окислов т желых металлов с углеродистыми веществами, i которые образуют тугоплавкий карбид I металла не только при пр мом контакте с жидким металлом, но и от температурного воздействи  близко наход щегос  металла.