Способ выполнения футеровки металлургических агрегатов

 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам повышения стойкости огнеупорной футеровки металлургических агрегатов. Цель изобретения - повышение стойкости огнеупорной футеровки. Способ включает ограничение перемещения кирпичей в процессе эксплуатации, для чего футеровку подвергают сжатию силой , обеспечивающей создание в футеровке напряжений, равных 0,02-0,04 предела прочности кирпичей на сжатие. Наличие сжимающего напряжения обеспечивает снижение пористости футеровки, что препятствует проникновению в нее агрессивных сред. 5 табл. 5 (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ° . М2с ?I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4423355/02 (22) 03.02.88 (46) 07.01.91.. Бюл. N 1 (71) Мариупольский металлургический комбинат им.Ильича (72) С.П.Терзиян, Н.М.Переворочаев, Д.В.Онищенко, Ю.М.Алексеев, Г.Ç.Гизатулин, А.Ф.Папуна, В.А.Гузь и А.М.Овсянников (53) бб9. 183.2 11 (088.8) (56) Металлургия стали. Под ред.

В.И.Явойского. - М.: Металлургия, 1973, с.282-285.

Авторское свидетельство СССР

N 0403932, кл. F 27 В 3/14, 19б9.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к спосоЬам

1 повышения стойкости огнеупорной футеровки металлургических агрегатов.

Целью изоЬретения является повышение стойкости огнеупорной футеровки.

Сущность предлагаемого спосоЬа заключается в том, что в армированной металлическими элементами кладке создают предварительное напряжение за счет массы вышерасположенных слоев.

В теплонапряженных слоях футеровки на кирпичи огнеупорной кладки дополнительно воздействуют (с помощью металлических элементов для армирования) силой, создающей суммарное на„„Я0„„1618767 А1 (1) С 21 С 5/.44, F 27 D 1/16,. -,—,; ;==

2 (54) СПОСОБ ВЫПОЛНЕНИЯ ФУТЕРОВКИ

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ АГРЕ ГАТОВ (57) Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к спосоЬам повышения стойкости огнеупорной футеровки металлургических агрегатов.

Цель изобретения — повышение стойкости огнеупорной футеровки. Способ включает ограничение перемещения кирпичей в процессе эксплуатации, для чего футеровку подвергают сжатию силой, обеспечивающей создание в футеровке напряжений, равных 0,02-0,04 предела прочности кирпичей на сжатие.

Наличие сжимающего напряжения обеспечивает снижение пористости футеровки, что препятствует проникновению в нее агрессивных сред. 5 табл. пряжение, равное 0,02-0,04 предела прочности материала кирпича на сжатие.

Сжатие огнеупорной футеровки исключает возникновение зазоров между отдельными блоками футеровки, а в процессе эксплуатации предварительно сжатых огнеупоров происходит затягивание пор на поверхности кирпича, что резко снижает интенсивность взаимодействия между футеровкой и агрессив" ными средами - печной атмосферой, и пылью, шлаком, жидким металлом.

При сжатии футвровки силой, создающей в кирпичах напряжение менее

0,02 от предела прочности на сжатие, не происходит заметного снижения па-.

1618767

В табл. 1 представлены значения потери массы огнеупора за 1 ч конристости кирпичей, т.е. при наличии малых напряжений их влияние на стойкость футеровки не обнаруживается.

При сжатии футеровки силой, создающей напряжение более 0,04 от предела прочности на сжатие, при длительной эксплуатации возникают усталостные деформации огнеупоров, приводящие к разрушению кирпичей, что в конечном итоге снижает стойкость огнупорной футеровки.

Под действием приложенного к кирпичу напряжения происходит его дополнительная усадка, являющаяся следствием постепенно изменяющегося состояния огнеупора от твердого к жидкому, возникающего в процессе от нагревания до расплавления огнеупорного изделия. При определенной температуре или в определенный момент времени начинается образование жидкой фазы, которое совпадает с началом деформации и усадки изделия. Огнеупорные изделия в отличие от металлов, представляющих собой химический элемент, имеют широкий интервал температур от начала образования жидкой фазы до полного расплавления, обусловленный тем, что огнеупорные изделия представляют собой сложные системы (два и более окислов).

Соотношение огнеупорности и температуры эксплуатации всегда устанавливают таким, чтобы количество жидкой фазы в огнеупоре было минимальным. Наличие сжимающего напряжения обеспечивает вытеснение жидкой фазы в объем агрегата, сопровождающееся усадкой кирпича, т.е. предотвращается разрыхление кирпича, исключается его гетерофазность и снижается открытая пористость кирпича, что препятствует проникновению агрессивных сред в объем кирпича и ведет к повышению огнеупорности последнего за счет удаления легкоплавких соединений.

Сжимающее усилие устанавливают равным 0,01-0,08 предела прочности с учетом температурных напряжений, возникающих в кирпиче.

Напряжения рассчитываются для наиболее теплонапряженного участка футе- ровки, т.е. центра поверхности рабочего слоя футеровки, в остальных участках с меньшей температурой напряжения Ьудут ниже.

55 такта огнеупоров с жидким г:паком, при начальной массе образца 100 r.

Лабораторные испытания показывают, что при сжатии огнеупора в определенном интервале напряжений происходит резкое снижение его реакционной способности, а следовательно, повышается стойкость.

Для изучения механизма повышения стойкости огнеупора проводят исследование образцов шамота, магнезита, хромомагнезита, подвергнутых нагреву до 1600 С в состоянии сжатия.

Результаты эксперимента представлены в табл. 2 °

Из приведенных в таЬл. 2 данных следует, что огнеупоры, сжатые напряжением 0,02-0,04 от предела прочности, отличаются существенно более высокими эксплуатационными характерис- тиками.

Пример 1. Промышленные испытания предлагаемого способа проводят на футеровке крышек завалочных окон мартеновских печей. В корпусе крышки сверху и снизу были прорезаны отверстия, в которые вваривали трубы с вну" тренней резьбой. Сжимающее напряжение создается винтами, вкручиваемыми в: трубы. Усилие от винтов к футеровке передается через стальную пластину толщиной 15 мм, Усилие затягивания винтов выЬирают таким, что для каждой из испытуемых крышек создается индивидуальное напряжение в огнеупорах с учетом термических напряжений, определяемых расчетом.

Испытанию подвергают шесть крышек завалочных окон, футерованных шамотом, имеющим предел прочности при сжатии 200 кг/см2.

Результаты испытаний приведены в табл. 3.

Проведенные испытания показывают, что при сжатии футеровки до напряжения 0,02-0,04 от предела прочности стойкость футеровки возрастает более . чем в 5 раз как по сравнению с технологией известного способа, так и по сравнению со стойкостью огнеупоров при реализации предлагаемого способа с запредельными значениями режимных параметров.

Пример 2. На втором этапе промышленного опробования предлагаеТа бли ца 1

Сжимающие напряжения, доля от предела прочности

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08

Потеря массы, Ф от исходной

84 26 18 25 78 82 86 85

5 16 мого способа проводят испытания предварительного напряжения футеровки сталеразливочных ковшей емкостью

450 т. На шамотную футеровку ложат четыре металлических сегмента толщиной 15 мм. К горизонтальному металлическому буртику ковша приваривают гайки N45 на расстоянии 35 см одна от другой. Под гайками в буртике ковша прорезают отверстия, через которые проходят винты, вкручиваемые в гайки и оказывающие давление на металлические сегменты, передающие усилие футеровке. Площадь поперечного сечения футеровки, воспринимающей давление, 1,5410 см2. Усилие создают с помощью 40 винтов. Усилие затяжки каждого винта определяют из условия получения напряжений в огнеупорной футеровке 0,01-0,05 предела прочности на сжатие. Используют шамот, с пределом прочности на сжатие

200 кг/см2. Предварительным исследованием установлено, что термические напряжения футеровки составляют, 1,75 кг/см2.

В табл. 4 приведены параметры заTRl èBàHèÿ болтов и достигаемая при этом стойкость футеровки ковша.

Расчет усилия затяжки болтов проводят следующим образом (пример создания напряжений 0,01 предела прочности кирпича).

Определяют сжимающее напряжение:

200 х 0,01 = 2,0 кг/см2

Определяют сжимающее напряжение, которое должно быть создано болтами:

2,0 — 1,75 = 0,25 кг/см2, общее усилие затяжки 0,25 х 1,5 х 10 = 0,375х х 10 кг, усилие от затяжки каждого болта: 0,375 х 10 : 40 = 93,75 кг.

1! 8767 6

Для сравнения испытывают технологию известного способа — перемещение кирпичей исключается расклиниванием, а компенсация температурного расши5 рения осуществляется с помощью пружин, вставленных между буртиком ковша и металлическим сегментом. В исходном состоянии усилие сжатия пружин было близким к нулю. Стойкость футеровки ковша при этом составляет

14 наливов.

Пример 3. Аналогично описанным методом создают напряжения в футеровке сталевыпускного желоба, прибыльной надставки, промежуточного ковша.

Результаты испытаний представлены в табл. 5.

Таким образом установлено что независимо от типа испытанных футеровок, сжатия огнеупоров с силой, обеспечивающей создание в них напряжений 0,02-0,04 предела прочности на сжатие, обеспечивается существенный рост стойкости футеровки. формула и з о б р е т е н и я

Способ выполнения футеровки металлургических агрегатов, включающий apgp мирование кирпичей огнеупорной кладки металлическими элементами и создание предварительных напряжений за счет массы вышерасположенных слоев, о т л и ч а ю шийся тем, что, с це3S лью повышения стойкости футеровки, в теплонапряженных слоях футеровки на кирпичи огнеупорной кладки дополнительно воздействуют силой, создающей суммарное напряжение, равное 0,024р 0,04 предела прочности м ериала кирпича, при этом дополнительную силу создают с помощью металлических элементов армирующих кладок.

1618767

Та бли ца 2

Показатели при сжимающем напряжении, доля от предела прочности

Параметры

Огнеупор

0,02 0,03 0,04

0,01 0,05 0,06 0,07

Открытая пористость, 4

Термостойкость, теплосмен

Открытая пористость, Ф

Термостойкость, теплосмен

Хромомаг- Открытая понезит ЬХМ ристость, io

Термостойкость, теплосмен

Шамот

ШАМ-1

18,4 2,2 2,5 2,3 8,6 9,2 12

18 29 26

6 3

10

Магнезит

М-1

3,4 3,6 3,9 12,8 14,2 15

18 36 35 34 21 12,0 4

2,9 3,1 3,8 — 8,4 10,8 12

15 32 34 30 12

Таблица 3 сжимающее напряжение, кг/см2 (доля от предела прочности на сжатие) Известный способ

Исключена возможность перемещения, пружинная компенсация термического удлинения

20 (0,01) 40 (0,02) б0 (0,03) 80 (0,04) 100 (0,05) Стойкость крышки, ч 124 628 714 623 132 128

Та бли ца 4

t ! 20 40 60 80 (0,01) (0,02) (0,03) (0,04) 10,0 (0,05) Общее усилие., необходимое для соз-. дания напряжения, 10 ° кг (с учетом термических напряжений)

Усилие затяжки каждого болта, кг

Стойкость футеровки, наливов

0,375 3,375 6,375 9,375 12,375

843,75 1593,75 2343,75 3093,75

93,75

34 . 42 38

15

Параметры способа Показатели при сжимающем напряжении, кг/см (доля от предела прочности) Е0

E6EUy61

Таблица 5

Повышение стойкости футеровки, ь от исходной (прототип) Вид футеровки

Прибыльная Промковш надставка

Составитель А.Каханов

Редактор Н.Гунько Техред N.дидык

Корректор Т.Палий

Заказ 23 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Натент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

Сжимающее напряжение, доля от предела прочности огнеупора

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

Сталеплавильный желоб

206

218

212

159

203

201

10

194

198

196