Фурма для донной продувки расплава металла и способ ее изготовления

 

Изобретение относится к конструкциям и технологии изготовления фурм с пористым газопроницаемым сердечником. Цель - повышение надежности в эксплуатации . Сердечник фурмы выполнен из материала, имеющего модуль крупности ,5-2,7, и соединен с газонепроницаемой матрицей посредством впрессовки при давлении 60-80 Н/мм при скорости нарастания давления 0,5-1.0 Н/мм . 2 з.п. ф-лы, 2 ил, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социдлистических

РЕСПУБЛИК

s С 21 С 5/34, 5/48

ГОСУДДРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4785867/02 (22) 25.01.90 (46) 07.03.92. Бюл. К 9 (71) Комбинат "Магнезит (72) Л,И. Андриевских, У.А. Насретдинов, 0,И. Фролов, В.Н. Коптелов, А.M. Чуклай, В, М. Прыгунов, В.П. Немчен ко и В, И. Лубенец (53) 669.183.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1346681, кл, С 21 С 5/48, 1985. (54) ФУРМА ДЛЯ ДОННОЙ ПРОДУВКИ

РАСПЛАВА МЕТАЛЛА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технологии изготовления газопроницаемых огнеупорных изделий, устанавливаемых в футеровку металлургического агрегата для продувки расплава металла, и к технологии их изготовления, Известен многоканальный огнеупорный блок для продувки расплава металла газами в виде нескольких ячеек из плотного огнеупора с впрессованными металлическими газопроводящими элементами. Способ его изготовления включает операцию сварки и послойное прессование.

Недостатком этого блока является сложность его изготовления.

Известна фурма для донной продувки металла в виде трубы диаметром 6 — 8 мм — одноканальный фурменный блок.

Однако блоки с относительно большим отверстием не обеспечивают получение достаточно развитой контактной поверхности. газ-металл... Ж 1717641 А1 (57) Изобретение относится к конструкциям и технологии изготовления фурм с пористым газопроницаемым сердечником.

Цель — повышение надежности в эксплуатации. Сердечник фурмы выполнен из материала, имеющего модуль крупности

М =2,5-2,7, и соединен с газонепроницаемой матрицей посредством впрессовки при давлении 60 — 80 Н/мм при скорости нараг стания давления 0,5 — 1.0 Н/мм, 2 з.п. ф-лы, 2

2 ил, 1 табл.

Известны пористые фурмы в виде усеченного конуса, вмонтированные в дне ковша при помощи набивной массы.

Недостатком таких фурм являются потери газа через боковую поверхность фурмы и большая поверхность контакта пористого огнеупора, имеющего ослабленную структуру, с металлами и шлаками, следовательно их небольшая стойкость.

Ближайшим к предлагаемому является фурма для донной продувки металла газами в металлургических агрегатах, состоящая из плотной газонепроницаемой матрицы, имеющей канал, который на 1/3-1/2 заполнен сердечником из пористого газопроницаемого огнеупора.

Ближайшим к предлагаемому способу изготовления фурмы для донной продувки металла газами в металлургических агрегатах является способ, включающий приготовление шихты для прессования плотной матрицы из периклазового порошка с моду1717641 лем крупности MK=1,6 — 1,9 и шихты для формования сердечника с модулем крупности

М,= 2,2-2,4, увлажнение шихт лигносульфонатной временной связкой, прессование матрицы с центральным сквозным каналом, причем для формования канала в прессформу помещают металлический закладной элемент, выкручивание закладного элемента, формование газопроницаемой вставки B канале матрицы набивкой массы, сушку и обжиг изделий.

Однако известное устройство и способ его изготовления характеризуются недостаточной надежностью в эксплуатации.

Известны фурмы, изготовленные методом набивки сердечника, имеющего

M =2,20-2,40, имеют прочность связи матрицы и сердечника в среднем 0,5 Н/мм и при подаче газа под давлением 7 атм выдавливание сердечника происходит у 5% известных фурм. Кроме того,,в известных фурмах имеются неплотности между газопроницаемым сердечником и матрицей. В таких фурмах гаэ проходит по этим неплоткостя;. и барботирует не отдельными мелкими пузырьками., а крупными, переходящими в струю газа. Вследствие этого значительно уменьшается площадь контакта газа и продуваемого им металла, продувка в этом случае не эффективна и не достигает своей цели. Кроме того, при наличии неплотностей между сердечником и матрицей фурмы туда попадает металл, износ сердечника, как наименее стойкого элемента, происходит не только в его торце, но и по боковой поверхности. В результате износа боковой поверхности также может произойти выдавливание сердечника.

Целью изобретения является повышеwe надежности фурм путем обеспечения прочной связи газопроницаемого сердечника с матрицей фурмы. Указанная цель достигается тем, что в известной фурме для донной продувки расплава металла. состоящей из плотной газонепроницаемой Матриц ы и fl o p vl c T o f 0 г а 3 о и р о н и ц а 8 м о!г о сердечника из периклазсбдержащих материалов, сердечйик выполнен из материала, имеющего модуль крупности Мк=2,50-2,70, и соединен с матрицей посредством впрессовки.

Способ изготовления фурм включает прессование плотной матрицы и изготовление расположенного внутри ее газопроницаемого сердечника из порошкообразных перикпазсодержащих материалов и термообработку фурм, а кроме того, проводят прессование сердечника фурмы и соединяют его с матрицей посредством месте его контакта с матрицей не подвергается эрозии, так как не соприкасается с рас55 ппавом, связь матрицы и сердечника не разупрочняется и, хотя износ фурмы происходит в торцовой поверхности, выдавпивания сердечника продуваемым газом не происходит. Кроме того, плотное соединение газопроницаемого элемента с матрицей

5

50 впрессовки при удельном давлении прессования 60-80 Н/мм и скорости нарастания

2 давления 0,5 — 1,0 Н/мм2 с, Предлагаемые фурмы и способ изготовления обеспечивают отсутствие неплотности между сердечником и матрицей, так как объемная усадка при обжиге матрицы превышает объемную усадку сердечника, и в месте их контакта происходит наиболее плотное сжатие материала, Следовательно газ может проходить только через торцовую поверхность сердечника, гаэоп роницаемость фурмы постоянная и газ равномерно распределяется в продуваемом металле.

Износа по боковой поверхности сердечника и его выдавливания впоследствии не происходит.

На фиг. 1 и 2 изображены предлагаемая фурма и разрезы А —.А и Б — Б соответственно.

Устройство — фурма для донной продувки расплава металла (фиг, 1 и 2) — состоит из газопроницаемого сердечника 1 и плотной матрицы 2. Фурма может иметь полый канал

3 (фиг. 2) для подвода газа.

Модуль крупности (Мк) материала сердечника выбран таким, что при требующихся показателях газопроницаемости объемная усадка сердечника в обжиге не превышает усадки плотной матрицы.. При способе соединения вп рессовкой материал матрицы, содержащий большое количество мелкой фракции, напрессовывается на предварительно спрессованный пористый сердечник. При этом тонкомопотый порошок попадает в пограничные поры сердечника, что в последующем обжиге и (или) в процессе службы безобжиговой фурмы при высокой температуре металлургического агрегата способствует образованию уплотненной линии спека между матрицей и сердечником.

При упрочнении связи газопроницаемого сердечника и матрицы исключается возможность выдавливания сердечника продуваемым газом, что может привести к аварийной ситуации, следовательно, .обеспечивается надежная работа фурм в эксплуатации. Отсутствие пустот между сердечником и матрицей, их плотное соединение гарантирует то, что боковая поверхность газопроницаемого сердечника в

1717641 обеспечивает стабильную газоп роницаемость, так как в этом случае газ не может барботировать через боковую поверхность сердечника и выходить струей по неплотностям между сердечником и матрицей, как в 5 известном решении.

Таким образом, плотное соединение деталей фурмы обеспечивает прохождение газа мелкими пузырьками, и, следовательно, увеличение площади контакта газ-расплав, 10 что обеспечивает эффективную продувку расплава.

При увеличении модуля крупности материала сердечника более 2,70 повышается пористость, что приводит к повышению ra- 15 зопроницаемости выше 170 мкм, снижению прочности соединения с матрицей и снижению стойкости к проникновению расплава и эрозии, При уменьшении модуля крупности менее 2,50 газопроницаемость 20 сердечника снижается, изменяется коэффициент объемного расширения, что приводит к снижению прочности соединения с матрицей. При увеличении давления прессования свыше 80 Н/мм и при его 25 уменьшении менее 60 Нlмм, а также при увеличении скорости нарастания давления свыше 1,0 Нlмм .с или при г. уменьшении скорости нарастания давления менее 0,5 Н/мм с условия впрессовки 30 г. ухудшаются, что приводит к растрескиванию сердечника или недостаточной плотности и прочности связи с матрицей.

Пример. Фурмы, состоящие из газопроницаемого сердечника и плотной матри- 35 цы, изготавливают прессованием из порошкообразных пе риклазсодержащих материалов, Сердечники диаметром 70 мм и длиной 180 — 330 мм изготавливают из периклазового материала, который имеет мо- 40 дули крупности, указанные в таблице, методом йрессования на гидравлическом прессе при удельном давлении 130 Н/мм .

Впрессовку сердечника с одновременным прессованием матрицы осуществляют в пресс-форме матрицы при удельном давлении прессования и скорости нарастания давления, указанном в таблице.

При этом сердечник устанавливают в центре пресс-формы матрицы, Далее фурмы сушат в туннельном сушиле и об.1 жигают в туннельной печи. Свойства фурм и риведен ы в таблице.

Использование предлагаемых фурм, полученных предлагаемым способом, позволяет исключить выдавливание газопроницаемого элемента. (сердечника) во время службы, что повышает их надежность, Формула изобретения

1. Фурма для донной продувки расплава металла, состоящая из плотной газонепроницаемой матрицы и пористого газопроницаемого сердечника. выполненного из периклазсодержащих материалов, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности фурмы в эксплуатации, сердечник выполнен из материала, имеющего модуль крупности M =2,50 — 2,70, и соединен с матрицей посредством впрессовки, 2. Способ изготовления фурмы для донной продувки расплава металла, включающий прессование плотной матрицы и изготовление расположенного внутри нее газопроницаемого сердечника из порошкообразных периклазсодержащих материалов и термообработку фурмы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности фурмы в эксплуатации, сердечник фурмы прессуют и соединяют с матрицей посредством впрессовки при удельном давлении прессования 60 — 80 Н/мм и скорости нарастания г давления 0,5 — 1,0 Н/мм с.

1717641

I

I

1

3

1

1 !

1

1

1 ь

1U о

X в

Щ \Q

О 3 о о

Щ

CL

О

& и во

ЭЯ

О и

Ц

Э

iЩ

И

Щ

,3 л

1 Z и «

Щ Л с в"»

CL СЭ

Щ Е

Z Э

Е„"

Э

CL

Э о

Iо о

Э

Щ

Рэ Е ш о

Щ

М

Щ

CL ьо

С о х

1

1 е

1 в ь

Щ

Х

Б

Э с4

EI а л.

Э ««

U З"

Ь3

7о о

Х

О (2 в::

Я

К ш и

3.

3 !

3 ь

i о о о

К

«

tL Х U ь- х и ЭС

Щ в Z а ш д.

Щ Щ

Z.Ьв ьU

CL

С.в

Е, Z

Щ

И о ою о х

Э X

CL «« ь а

Щ ь::

Щ

ы

Х

Б

Iо о

X в:

CL у

Г

1

1

3 ь ь

3 О Z о у

1 С X

Э % Х

Z Э

Z. Э

Z СС ц 1- CL

1 Щ О Э

1 Л: 1- U

Г 1

Ь 1

Э Х

Щ 49

K во x,э

Щ Х

О (D

U CL CL

1" L

О

<=) ш и

Щ

l» .ьь

IаiZИ щ О

Х Л„ а о о а с» л «««

ООaaО

i- I 1 1 I

Э:

:Е Ь 1 I 1

CO Ж M iо LA

ЕЬ1 Ш -- l Ú Î со rm ао, «л «««

4 СЭ СЗ С:Р «

ЕПЕ ОС3

О ЬЛЗЛrr

«««««

СЧ 4М С«3 (Ч сЧ

3

X I

1- 3

v v о о ах

3О Э 3

03 Щ 1

ftI N 3 а z

О 1

Св CL 3

О1 3: I св О 3

63 I ощв

В L I

I

3 !

1

I

1

3

«»

I

1 !

I в

1

iЬь о I °

"ед в

t в

1

1

1

I л

П 1

1

I

I

1

I

lg ъ 3

X.)Л I

Щ О I и Y 1 о m

zzе CL 3G I

O mt

& Z

1 сэ 1

-б I

«! сЧ 3

СЭ t В 1

«)

М 3

I

I- I

U 1

Э 3

Ш tC 3

Я tii I

Л» X I

1717641

5-5

РОЗ. 1

Составитель Г.Чернышова

Техред М.Моргентал Корректор И.Муска

Редактор ИеДербак

Проиааодстеенно-иадатепкскии комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ S53. . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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