Футеровка металлургической емкости

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к футеровкам металлургических емкостей, например, разливочных ковшей, индукционных печей. Футеровка металлургической емкости содержит рабочий (Р) и арматурный (А) слои из сухих спекаемых масс (ССМ). В шлаковом поясе А и Р слои выполнены из шлакоустойчивых ССМ, а ниже шлакового пояса - из металлоустойчивых ССМ. Граница между шлако- и металлоустойчивыми поясами в А слое расположена ниже соответствующей границы в Р слое. Изобретение обеспечивает повышение надежности футеровки и позволяет улучшить ее теплоизоляционные свойства. 2 з. п. ф - лы.

Изобретение относится к металлургии, а именно к футеровкам металлургических емкостей, например разливочных ковшей, индукционных печей.

Известна футеровка металлургической емкости, в частности сталеразливочного ковша, содержащая арматурный слой, выполненный из штучных огнеупоров и рабочий монолитный слой из огнеупорного бетона (а.с. СССР N 772712, кл. B 22 D 41/00, 1980).

Недостатком известной конструкции является низкая стойкость при эксплуатации вследствие высокой металлопроницаемости футеровки, обусловленной сквозным трещинообразованием в рабочем и арматурном слоях в результате усадочных явлений, термических напряжений и механических деформаций.

Кроме того, высокая теплопроводность равноплотных по толщине рабочего и арматурного слоев требует повышенного разогрева заливаемого металла, что приводит к дополнительному износу футеровки.

Известна футеровка металлургической емкости, содержащая рабочий слой из сухой спекаемой массы металлоустойчивого состава (патент РФ N 1822490, кл. F 27 D 1/16, 1993).

Известная конструкция устойчива к сквозному трещинообразованию в рабочем слое, однако стойкость ее недостаточна из-за повышенного износа в шлаковом поясе. Локальный износ футеровки приводит к проходу металла на следующий за рабочим слой (арматурный, теплоизоляционный, компенсационный), характеризующийся низкой надежностью из-за сквозного трещинообразования.

Кроме того, при наличии арматурного слоя его теплопроводность также делает необходимым перегрев металла перед заливкой, что служит причиной дополнительного износа футеровки.

Наиболее близкой к патентуемой конструкции является известная из а.с. СССР N 1747242, кл. B 22 D 41/02, 1992 футеровка из монолитных рабочего и арматурного слоев, характеризующихся однородностью структуры каждого слоя, сравнительно высокой плотностью и прочностью и, следовательно, высокой теплопроводностью.

Применение этой монолитной футеровки в агрегатах электросталеплавильного производства не может быть надежным в связи с высокими температурами (1680-1750^оС) наливаемого металла в ковш, наличием основного шлака и длительным (1,5-2,5 ч) периодом разливки.

В патентуемом изобретении благодаря выполнению арматурного и рабочего слоев и сухих спекаемых масс создается в процессе спекания не монолитная футеровка, а футеровка с разноплотной и разнопрочной структурой по толщине слоя, не отличающаяся на контакте с металлом по физико-механическим показателям от огнеупорных бетонов.

Кроме того, при использовании сухих спекаемых масс исключаются проблемы, связанные с хранением масс и сушкой увлажненной до 7-9% огнеупорной футеровки.

Проведенные нами исследования подтверждают, что теплопроводность футеровок из одного класса огнеупорных материалов, выполненных из сухих спекаемых масс, более чем в 1,5 раза ниже теплопроводности футеровок, выполненных из огнеупорных бетонов.

Задачей патентуемого изобретения является повышение недежности футеровки из сухих спекаемых масс.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в повышении стойкости футеровки и улучшении ее теплоизоляции.

Для достижения указанного технического результата футеровка металлургической емкости включает рабочий и арматурный слои из сухих спекаемых масс, причем арматурный и рабочий слои в шлаковом поясе выполнены из сухих спекаемых шлакоустойчивых масс, а ниже шлакового пояса из сухих спекаемых металлоустойчивых масс. Граница между шлако- и металлоустойчивыми поясами в арматурном слое расположена ниже соответствующей границы в рабочем слоем.

Наличие в патентуемой конструкции арматурного слоя из сухих набивных масс, зондирование футеровок в рабочем и арматурном слоях, а также снижение уровня границы шлаковой зоны в арматурном слое обеспечивает повышение надежности футеровки.

Выполнение арматурного слоя из сухих спекаемых масс снижает металлопроницаемость за счет исключения сквозного трещинообразования благодаря характерной для футеровок из сухих спекаемых масс разноплотной и разнопрочной по толщине структуре.

Изготовление арматурного и рабочего слоев в шлаковой зоне из сухих спекаемых шлакоустойчивых масс повышает коррозионную стойкость и надежность футеровки.

В процессе эксплуатации в результате износа футеровки увеличивается вместимость емкости, что приводит к понижению границы шлак-металл. К моменту локального износа шлакового пояса рабочего слоя снижение границы шлаковой зоны в арматурном слое относительно соответствующей границы в рабочем слое позволяет повысить надежность футеровки при продолжении работы плавильного агрегата.

Наличие в футеровке нескольких слоев, каждый из которых имеет по толщине разноплотную структуру, обеспечивает снижение теплопроводности футеровки. Улучшение теплоизоляции футеровки исключает необходимость перегрева заливаемого в емкость металла, способствуя тем самым превышению стойкости футеровки емкости, а также улучшению работы плавильного агрегата: снижению его энергозатрат и повышению стойкости футеровки.

Предлагаемую футеровку изготавливают следующим образом.

На выравнивающий слой днища или подины металлургической емкости засыпают слой сухой спекаемой металлоустойчивой массы, который уплотняют с помощью электро- или пневмовибратора. На изготовленное днище устанавливают шаблон и осуществляют формование арматурного слоя стен емкости путем засыпки в зазор между шаблоном и кожухом емкости сначала сухой спекаемой металлоустойчивой массы, а затем шлакоустойчивой массы с последующим их уплотнением с помощью электровиброустановки. После термообработки и охлаждения отформованного арматурного слоя тем же способом производят изготовление рабочего слоя.

П р и м е р 1. Футеровка индукционной канальной печи для выдержки чугуна вместимостью 10 т включает рабочий и арматурный слои из сухих спекаемых масс. Шлаковый пояс арматурного и рабочего слоев высотой 250 мм изготовлен из шлакоустойчивой массы на основе плавления шпинели по ТУ 14-8-608-90 с 7-9% спекающей добавки натрийборсиликатного состава. Рабочий слой ниже уровня шлакового пояса выполнен из металлоустойчивой массы на основе смеси корунда по ТУ 14-8-304-72 и кварцита по ТУ 14-8-88-74 с добавкой 7% смеси борной кислоты и огнеупорной глины. Арматурный слой ниже шлакового пояса изготовлен из смеси кварцита мелкомолотого по ТУ 14-8-99-74 и мертеля по ГОСТ 6137-80 с добавкой 9% спекающей смеси.

П р и м е р 2. Футеровка сталеразливочного ковша вместимостью 130 т включает рабочий и арматурный слои из сухих спекаемых масс. Рабочий слой в шлаковой зоне высотой 450 мл изготовлен из шлакоустойчивой массы на основе шлака алюминотермического производства с содержанием 75-82% оксида алюминия с добавкой 30% плавленой шпинели и 6% спекающей смеси, ниже шлаковой зоны из металлоустойчивой массы на основе шлака алюминотермического производства и 6% спекающей смеси.

Арматурный слой выполнен в шлаковой зоне из шлакоустойчивой массы на основе корундошпинельного порошка по ТУ 14-458-5-87 с добавкой 9% спекающей смеси (высота шлаковой зоны в арматурном слое 450 мм), ниже шлаковой зоны из металлоустойчивой массы на основе кварцитового порошка по ТУ 14-8-542-87 с добавкой 9% спекающей смеси.

П р и м е р 3. Футеровка сталеразливочного ковша вместимостью 130 т включает рабочий и арматурный слои из сухих спекаемых масс. Рабочий слой в шлаковом поясе высотой 450 мм выполнен из шлакоустойчивой массы на основе плавленой шпинели с добавкой 6% спекающей смеси, ниже шлаковой зоны из металлоустойчивой массы в виде смеси периклазового заправочного порошка по ГОСТ 24862-81 и плавленой шпинели с добавкой 6% спекающей смеси. Арматурный слой в шлаковом поясе выполнен из шлакоустойчивого корундошпинельного порошка по ТУ 14-458-5-87 с добавкой 9% спекающей смеси и ниже шлакового пояса из металлоустойчивой массы на основе кварцитового порошка по ТУ 14-8-542-87 с добавкой 9% спекающей смеси. Граница между шлако- и металлоустойчивыми зонами в арматурном слое расположена на 200 мм ниже соответствующей границы в рабочем слое.

П р и м е р 4. Футеровка сталеразливочного ковша вместимостью 130 т включает рабочий слой из сухой спекаемой металлоустойчивой массы на основе кварцита по ТУ 14-8-542-87 с добавкой 5,5% спекающей смеси и арматурный слой, выполненный из муллитокремнеземистых изделий с содержанием 45% оксида алюминия.

Предлагаемая конструкция (примеры 2 и 3) обеспечивает повышение стойкости и надежности по сравнению с известной футеровкой (пример 4) в 2-4 раза, а также обеспечивает повышение теплоизоляционных свойств футеровки и снижение температуры наливаемого в ковш металла на 30-50^оС. Наибольший эффект достигается в примере 3, когда граница между шлако- и металлоустойчивыми зонами в арматурном слое расположена ниже соответствующей границы в рабочем слое.

Формула изобретения

1. ФУТЕРОВКА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ, содержащая выполненные из неформованных огнеупоров арматурный и рабочий слои, имеющие шлаковый пояс, отличающаяся тем, что арматурный и рабочий слои футеровки, включая шлаковый пояс, выполнены из сухих спекаемых масс.

2. Футеровка по п.1, отличающаяся тем, что арматурный и рабочий слои в шлаковом поясе футеровки выполнены из сухих спекаемых шпинельных, корундошпинельных, периклазсодержащих или корундсодержащих масс, а ниже шлакового пояса - из сухих спекаемых кварцитовых, корундокварцитовых, шпинельных или корундсодержащих масс.

3. Футеровка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что высота шлакового пояся арматурного слоя превышает высоту аналогичного участка рабочего слоя.