Способ упрочнения футеровки тепловых агрегатов

 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к способам упрочнения рабочего слоя огнеупорной футеровки металлургических агрегатов. Целью изобретения является повышение плотности, адгезионной прочности и срока службы футеровки. Способ упрочнения футеровки тепловых агрегатов включает нанесение на поверхность футеровки термитно-огнеупорной смеси и последующую сварку ее с футеровкой. Воспламенение термитно-огнеупорной смеси производят заливаемым в агрегат расплавом металла путем соприкосновения расплава с термитно-огнеупорной смесью, а экзотермическую реакцию в термитно-огнеупорной смеси и сварку ее с футеровкой осуществляют 10 - 12 мин под гидростатическим давлением расплава 0,1 - 0,7 H/мм<SP POS="POST">2</SP>. Указанное давление и время проведения сварки наносимого слоя с футеровкой интенсифицируют процессы спекания частиц смеси между собой и с футеровкой. Покрытие получается плотным и прочным, что увеличивает срок службы футеровки. 1 табл.

СОК).у СОВЕГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г = К- -, (21) 4428841/02 (22) 23.05.88 (46) 30,07.91. Бюл. ¹ 28 (71) Украинский научно-исследовательский институт огнеупоров и Магнитогорский металлургический комбинат (72) А.В.Болтянский, В.H.ÑàâåëüåB, Ю.А.ПИрогов, И,X,Ðoìàçàí, В.Л.Маевский, А.А,Кривошейко, В.С.Плошкич, В.Н.Кунгурцев и

В.А.Осипов (53) 669,184.125.4 (088.8) (56) Патент США ¹ 4257990, кл. F 27 D 1/16, 1973.

Авторское свидетельство СССР

N 958821, кл. Р 27 В 7/28, 1980, (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ФУТЕРОВКИ

ТЕПЛОВЫХ АГРЕГАТОВ (57) Изобретение относится к металлургии, конкретнее к способам упрочнения рабочего слоя огнеупорной футеровки металлургиИзобретение относится к металлургии, в частности к технологии упрочнения рабочего слоя огнеупорной футеровки металлургических агрегатов, например миксеров и ковшей жидкого металла.

Целью изобретения является повышение плотности, адгезионной прочности и срока службы футеровки.

Описываемый способ реализуется следующим образом.

Термитно-огнеупорную смесь наносят на ремонтируемое место футеровки методом намазки или торкретированием и высушивают. Затем в агрегат заливают расплав Ы,, 1666547 А1

ls<

Указанное давление и время проведения сварки наносимого слоя с футеровкой "íтенсифицируют процессы спекания частиц, смеси между собой и с футеровкой. Покрытие получается плотным и прочным, что увеличивает срок службы футеровки. 1 табл. металла, которым производят воспламене(Я ние термитно-огнеупорной смеси, и осуществляют сварку под давлением расплава металла, причем давление жидкого металла для протекания саартки долине быть e ггггеделах 0,1-0,7 Н/мм . Если ремонтируемое а место находится выше уровня заливаемого металла, то осуществляют наклон агрегата так, чтобы расплав металла покрывал место термической сварки, и осуществляют выдержку в течение времени, которое может быть рассчитано по формуле

1666547 где т- продолжительность нахождения нанесенного слоя под давлением расплава металла, с;

h — толщина наносимого слоя, м, S - скорость протекания экзотермичеСкой реакции в термитно.-огнеупорном слое, м/с;

К вЂ” коэффициент, зависящий от огнеупорности термитно-огнеупорной смеси и равный для динаса 10,шамота 11, хромита

)2, корунда 15, периклаза 18, Указанная формула позволяет расчетным путем определить время, необходимое для нахождения нанесенного термитно-огнеупорного слоя под расплавом металла, в зависимости от толщины слоя, его состава.

При зкзотермической реакции под действиЕм высоких температур в термитно-огнеупорной смеси появляется жидкая фаза, которая способствует спеканию частиц сме и между собой и припеканию покрытия к футеровке. Давление расплава металла ин1 енсифицирует процессы спекания в покрытии и его адгезию к футеровке. Ilри этом, как установлено экспериментально, давление расплава должно быть не ниже 0,1 Нlмм, иначе его действие на покрытие неэффективно, но и не выше 0,7 Н/мм, так как под г действием повышенного давления жидкая фаза, появляющаяся в термитно-огнеупорой смеси, выдавливается из смеси, а порытие растекается по футеровке тонким

1 лоем, который быстро изнашивается. Поле выдержки расплава металла в агрегате течение расчетного времени, необходимо о для протекания реакции, его сливают из агрегата. После охлаждения футеровки пекшийся огнеупорный материал из тер митно-огнеупорной смеси образует на футе Ровке плотное защитное покрытие., Пример 1 (прототип).

На футеровку стальковша емкостью для металла 250 т наносили термитно-огнеупорную смесь, состоящую из огнеупорного наполнителя — шамотного порошка фракции

2:00 мм и 25-28 мас. алюминиевой пудры (термитный компонент), и зажигали газовым запальником, осуществляя сварку смеси в течение 11 мин. После охлаждения на части полученного покрытия определяли кажущуюся плотность, открытую пористость и предел прочности при сжатии и срезе, Стальковш с оставшимся покрытием направляли в эксплуатацию и визуально определяли процент отслоения покрытия после первого налива, а также стойкость покрытия в службе. Покрытие характеризовалось следующими показателями; открытая пористость 22 (,, кажущаяся плотность 2,36 з г/см, предел прочности при сжатии 26

55

Н/мм, предел прочности сцепления с шаZ мотным огнеупором испытанием на срез

0,3 Нlмм, отслоение после 1 налива, 30

2 стойкость 3 налива.

Пример 2. На футеровку стальковша емкостью 250 т наносили термитно-огнеупорную смесь такого же состава как и в примере 1. Следует отметить, что химический состав огнеупорного порошка для термитной смеси должен быть близок к составу огнеупорной кладки агрегата, но во всех случаях добавляется в смесь 25-27 термитного компонента (алюминиевая пудра, металлическое железо и т,д.).

В емкость заливали около 1/2 емкости расплава металла, осуществляли его наклон, чтобы покрытие испытывало давление металла, который при этом воспламенял термитно-огнеупорную смесь. Расчетное давление металла составляло 0,4 Н/мм . После выдержки в таком положении в течение

11 мин его возвращали в исходное положение, сливали металл, охлаждали, отбирали часть покрытия, затем заливали металл полностью, После слива металла наблюдали процент отслоения покрытия и затем определяли стойкость покрытия. В процессе эксплуатации показатели свойств покрытия следующие; открытая пористость 15%, кажущаяся плотность 3,03 г/см, предел прочз ности при сжатии 52 Нlмм, предел прочности сцепления с шамотным огнеупором испытанием на срез 0,9 Н/мм, отслоение после 1 налива 10 . стойкость 10 наливов.

Пример 3. На футеровку наносили термитно-огнеупорную смесь, в ковш заливали металл около 1/4 емкости и наклоняли так, чтобы металл покрывал смесь, воспламеняя ее и оказывая на нее давление, Расчетное давление составляло 0,1 Н/мм .

После выдержки в течение 12 мин ковш возвращали в исходное положение, сливали металл, отбирали часть покрытия. После слива металла определяли процент отслоения покрытия и термомеханические его характеристики. Показатели покрытия следующие: открытая пористость 20, кажущаяся плотность 2,68 г/см, предел прочз ности при сжатии 42 Н/мм . предел прочности сцепления с шамотным огнеупором испытанием на срез 0,7 Н/мм, отслое2 ние после 1 налива 15%, стойкость покрытия в службе 5 наливов.

Пример 4. Все операции по нанесению и эксплуатации покрытия из термитноогнеупорной смеси проводили аналогично описанным в предыдущих примерах, но для воспламенения смеси и оказания на нее давления заливали металл около 1/2 его ем1666547 кости, т.е. расчетное давление составляло

0,7 Нlмм . время выдержки покрытия под расплавом — 10 мин.

Свойства покрытия: открытая пористость 14, кажущаяся плотность 3,05 г/см, предел прочности при сжатии 50 5

Н/мм, предел прочности сцепления с щамотным огнеупором испытанием на срез 0,6

Н/мм, отслоение после 1 налива 15, стойкость покрытия в службе 6 наливов, Пример 5. Операции по нанесению и 10 эксплуатации покрытия из термитно-огнеупорной смеси проводили аналогично описанным в предыдущих примерах, но заливали металл менее 1/4 емкости ковша, расчетное давление металла составляло 15

0,05 Н/мм, время выдержки покрытия под расплавом металла 20 мин.

У полученного покрытия оказалась довольно высокая пористость и пониженная стойкость. Показатели покрытия: открытая 20 пористость 237;, кажущаяся плотность 2,4 г/см, предел прочности при сжатии 30

Н./мм, продел прочности сцепления с шамотным огнеупором испытанием на срез 0,2

Н/мм, отслоение после 1 налива 30 . стой- 25 кость покрытия в службе 2 налива.

Пример 6. Операции по нанесению и эксплуатации из термитно-огнеупорной смеси проводили аналогично описанным в предыдущих примерах, в ковш для accnnà- 30 менения и оказания давления на смесь заливали расплав металла около 2/3 емкости, т.е. давление металла составляло 1 Н/мм, время выдержки покрытия под расплавом металла 7 мин. 5

Под действием повышенного давления металла расплавленная термитно-огнеупорная смесь растекалась по футеровке и слой полученного покрытия был тонким—

3-4 мм, что привело к понижению его стойкости, Показатели свойств покрытия: открытая пори тость 147,, кажущаяся плотность

3,02 г/см, предел прочности при сжатии 47

Н/мм, предел прочности сцепления с шаг мотным огнеупором испытанием на срез 0,3

Н/мм, отслоение после 1 налива 20, стойкость покрытия в службе 3 налива.

Показатели свойств полученных покрытий приведены в таблице. Как видно иэ полученных данных, покрытие, нанесенное на футеровку предлагаемым способом с соблюдением заявленных технологических параметров, обладает наиболее высокими показателями свойств.

Формула изобретения

Способ упрочнения футеровки тепловых агрегатов, включающий нанесение на поверхность футеровкй термитно-огнеупорной смеси и последующей ее сварки с футеровкой, отличающийся тем, что, с целью повышения плотности адгезионной прочности и срока службы футеровки, воспламенение термитно-огнеупорной смеси производят заливаемым в агрегат расплавом металла путем соприкосновения расплава с термитно-огнеупорной смесью, а экзотермическую реакцию в термитно-огнеупорной смеси и сварку ее с футеровкой осуществляют 10-12 мин под гидростатическим уавлением расплава металла 0.1-0,7

Н/мм .

1666547 болпннтяльн а тлоактлпистика eаяе-.тнсто способа упрочнениа футеровки и предлагаемого

1Поквтатель

Г; ,би крытая п

1 ристпсть $ от особ тел но»отичес кие параметры

Давление металла в емкости

0 Н/мм продолжительность сварки 11 MNH

Кол-во металла в емкости 1/2 объема. давление металла 0,4

Нlмль время выдержки покрытия под металлом 11 мин

Kon-eo металла в емкости 1/4 объема, давление металла 0 I

Нlмм . время выдержки пог крытия под металлом 12 мин

Кол ео металла в емкости 1/2 объема давление металла 0.7 I

Нlмм время выдержки покрытия под давлениелт металла

10 мин

Коп-во металла в емкости 1/4 объема. давление л1етапла 0.00l

Нlмлл врел я выдержки пот крытM$I под давлением металла 20 мин

Кол-во металла в емкости 2/3 объема, давление металла 1 0 . Н/мм, врелтя выдержки по«онтия под металлом 7 мин

I (протorrinI

2 т7

Составитель Л.Шарапова

Техред M.Моргентал Корректор Q.Êðàaöoeà

Редактор З.Ходакова

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

Заказ 2499 Тираж 402 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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