Шлак для пропитки кирпичной футеровки плавильных агрегатов

 

ШЛАК ДЛЯ ПРОПИТКИ КИРПИЧНОЙ ФУТЕРОВКИ ПЛАВИЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ, Содержащий двуокись кремния, окись железа, окись магния, окись кальция и окись алюминия, отличающийся тем, что, с целью улучшения пропитки и повышения надежности футеровки, он содержит компоненты в следующем соотношении, мае. %: Двуокись кремния 22-23 Окись 62-77 железа Окись 0,1-4 магния Окись 0,2-6 кальция Окись (Л Остальное алюминия

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) (Я) С 21 В 5/04

Р »»

"-- I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ1Ф

21) 3530328/22-02

° °

22) 28. 12. 82

22-23

62-77

О, 1-4

О, 2-6 (54) (57) ШЛАК ДЛЯ ПРОПИТКИ КИРПИЧНОЙ ФУТЕРОВКИ ПЛАВИЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ, содержащий двуокись кремния, окись

Остальное

Ю сО

»Р»

©Р сО (46) 23. 08. 84. Бюл. У 31 (72) Н.Б.Покровский и Н.И.Грань (71) Государственный проектный и научно-исследовательский институт Гипроникель (53) 669.168(088.8) (56) 1.Лакерник М.М. Электротермия в металлургии меди, свинца, цинка. М., "Металлургия", 1971, с. 98.

2. Серебряный Я.Л. Злектроплавка медно-никелевых руд и концентратов. М.,"Металлургия", 1974, с. 192. железа, окись магния, окись кальция и окись алюминия, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью улучшения пропитки и повышения надежности футеровки, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас. 7.:

Двуокись кремния

Окись железа

Окись магния

Окись кальция

Окись алюминия

1109439 ложительный эффект от пропитки футеровки и обусловлено тем, что допустимые пределы перегрева футеровки не определены.

Низкая эффективность пропитки футеровки связана с тем, что используемый шлак в начале расплавления при

1470- 1520 К имеет очень высокую вязкость (2-3 Па с) и соответственно

1О малую жидкотекучесть, при которой он не может пропитать кладку на значительную глубину. В период дальнейшего нагрева шлака на 100-150 К, т.е. до 1570-1650 К, когда его вязкость

l5 достигает нужной величины (0,30,6 Па. с), более холодный шлак, пропитавший кладку и уже застывший в швах, препятствует дальнейшей пропитке футеровки шлаком с достаточной

2О жидкотекучестью.

Таким образом, не происходит пропитки футеровкн шлаком с достаточной жидкотекучестью, соответствующей вязкости 0,3-0,6 Па ° с. При этом зат25 рачивается дополнительное тепло для разогрева шлака еще Hà 100-150 К до достижения им достаточной жидкотекучести.

Целью изобретения является улучше о ние пропитки и повышение надежности футеровки.

Цель достигается тем, что шлак (для пропитки кирпичной футеровки плавильных агрегатов, содержащий двуокись кремния, окись железа, окись

35 магния, окись кальция и окись алю миния, содержит компоненты в следующем соотношении, мас. :

Недостатками известного шлака являются низкая эффективность пропитки футеровки и возникновение в ней щелей40 вследствие того, что ее поверхность при пропитке известным шлаком разогревается до температуры на 100-150 К выше рабочей, равной 1470 К, а затем охлаждается до рабочей при переходе

45 к технологическому режиму эксплуатации печи, что вызывает уменьшение ее линейных размеров на величину

Двуокись кремния

22-23

Окись железа

Окись магния

Окись кальция

Окись алюминия

62-77

О, 1-4

О, 2-6 ь(LRg лТ, (1) > где (— линейный размер плавильной камеры;

0 " коэффициент теплового расширения материала футеровки;

Д " величина изменения температу-55 ры поверхности футеровки.

При этом максимальная толщина щели равна,ь . Появление щели снижает поОстальное

Изобретение относится к металлургии, конкретно к эксплуатации руднотермических печей никелевой промышленности и может быть использовано для повышения стойкости футеровки плавильных печей.

Известно использование шлака для пропитки футеровки агрегатов, перерабатьгвающих медное, свинцовое и цин ковое сырье, состава, близкого к технологическим шлакам, получаемым на этих агрегатах при их эксплуатации. Шлак заливают в агрегат или расплавляют в плавильной камере, после чего замораживают и повторно разогревают футеровку !1.

Недостатками этого способа являются повторный нагрев футеровки, при котором, в силу процессов теплового сжатия и расширения, возможно появление трещин, а также применение шлака, близкого по составу к технологическим шлакам, имеющим более высокую температуру, чем рабочая температура поверхности футеровки, требующей пропитки.

Наиболее близким к предлагаемому по составу и достигаемому эффекту . является шлак для пропитки футеровки плавильных агрегатов руднотермических печей никелевой промышленности, получающийся в процессе плавки сырья на штейн и содержащии, мас. : SiO 41-45; FeO< 24-32„ Ng0

12-22; СаО 3-8; Al О, 5-12. Температура размягчения таких шлаков 15701620 К L 21.

Температура размягчения предлагаемого шлака близка к рабочей темпе ратуре поверхности футеровки 1470 К, а интервал температур, на который должен быть разогрет шлак для достаточной жидкотекучести (0,3-0,6 Па с), составляет 30-40 К (что в 3-4 раза

1109439 меньше, чем у известного шлака), вследствие чего он быстро достигает жидкотекучего состояния после начала размягчения и начинает затекать в швы футеровки. При этом температура жидкотекучего шлака (1500-1510 К) не превышает допустимого предела перегрева поверхности футеровки (1512 К), который определен из следующего условия: поверхность футеровки может быть разогрета до температуры выше, чем, рабочая, на такую величину, при которой тепловое расширение футеровки может быть полностью скомпенсировано упругой деформацией материала футеровки под действием умеренных напряжений, составляющих 5-10Х от предела его прочности. В этом случае размеры футеровки остаются неизменными при перегреве и после охлаждения до рабочей температуры и, следовательно, образование щелей невозможно.

Величина упругой деформации тела

Е с линейным размером выражается формулой

Как видно из данных таблицы, глубина пропитки швов шлаком предлагаемоС Вс

Е (2) где Вд, — сжимающие напряжения, Па;

Š— модуль Юнга, Па.

Из формул (1) и (2) получают допустимую величину перегрева 1 поверхности футеровки: се

zÒ: — - —

При O „= 25 10 Па, Е = 0,5-10 Па. — 1,2 10 1/К ъ г= 42 К.

Тогда допустимая температура поверхности футеровки составляет

1512 К.

Изучение эффективности пропитки кирпичной футеровки проводили на лабораторной установке, имеющей плавильную камеру, футерованную огнеупорными кирпичами, между которыми g$ выполняли швы одинаковой толщины (1 мм). Шлаки различного состава рас-, плавляли в плавильной камере при

1500 К и выдерживали в течение 3 ч.

Затем охлаждали плавильную камеру, разбирали футеровку и измеряли глубину пропитки швов кладки, равную вели" чине, на которой швы были полностью заполнены застывшим шлаком.

Результаты опытов и составы исполь- зованных шлаков приведены в таблице. го состава в 5-8 раз больше, чем у известного состава °

Большая глубина пропитки увеличива ет надежность службы футеровки, так как затрудняет попадание в швы штейна

I жидкотекучесть которого в 10-15 раз выше, чем у шлака. При этом достигается более высокая безопасность труда обслуживающего персонала, так как попадание штейна в кладку часто влечет,эа собой вытекание жидкого расплава иэ печи, что приводит к непроиз. водительным простоям агрегата в период ликвидации аварии и ремонта.

При увеличении глубины пропитки футеровки шлаком предлагаемого состава увеличивается также надежность футеровки в случае временного повышения температуры ее поверхности вследствие дестабилизации технологического режима.

При глубине пропитки швов на 1020 мм шлаком известного состава шлак расплавляется по всей глубине пропитки при увеличении температуры поверхности футеровки на 25-45 К. Вследствие этого возникает опасность прорыва расплава вглубь футеровки и через нее эа пределы печи. При глубине пропитки 50-70 мм шлаком предлагаемого состава такая опасность может возникнуть только при перегреве поверхности футеровки на 60-70 К, так как в этом случае температура футеровки на указанном расстоянии от ее поверхности меньше температуры расплавления шлака.

Использование шлака предлагаемого состава не требует дополнительного расхода материалов, так как нужный состав шлака получается путем комбинации отвальных продуктов (отвальные шлаки) и промежуточных (конвертерные апаки).

Экономический эффект достигается за счет сокращения пцостоев агрегатов при просачивании штейна через футеровку и составляет на одну печь в год 300000 руб. При расчете зкономического эффекта принято, что в течение года, как показывает практика, из-за попадания штейна в футеровку печи имеет место одна полная остановка печи и дважды временное снижение мощности печи на 507. Исключение этих простоев равнозначно увеличению продолжительности безаварийной работы печи в течение года на 1,57.

1109439

Состав

Глубина про. нитки, мм

SiO FeO

Al2 3

13,3

5,2

0,1

0,1

0,2

4,0

0,6

0,9

0,8

Сос тавитель О.Веретенников

Редактор И.Николайчук Техред С.Легеза Корректор И. Эрдейи

Заказ 6006/19 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул,Проектная,4

Содержание компонентов, мас. 7

42,2 30,0

28,8 70,0

22,0 66,5

27,1 62,0

33,0 63,5

12-18

45-65

50-85

45-75

45-65