Огнеупорный камень для футеровки металлургических агрегатов

 

Изобретение относится к черной и цветной металлургии и может быть использовано в металлургических печах, преимущественно в сводах электро и мартеновских печей. Задачей изобретения является повышение термической стойкости футеровки металлургических агрегатов, повышение герметичности кладки и снижение потерь тепла в окружающую среду. Огнеупорный камень с оптимальными геометрическими размерами на боковых гранях вспомогательного участка содержит выемки, а на противоположных гранях выступы, повторяющие форму выемок. Сопряжение смежных огнеупорных блоков происходит в условиях замыкания футеровки в сплошную геометрическую конструкцию, замковая часть которой препятствует выпаданию отдельных блоков при случайном разрушении подвесной системы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к черной и цветной металлургии и может быть использовано в металлургических печах, преимущественно в сводах мартеновских и электропечей.

Известны различные конструкции огнеупорных изделий используемых в сводах и других элементах кладки металлургических агрегатов.

Например, известен свод электродуговой печи, включающий огнеупорную кладку из сводовых изделий и швы между ними, заполненные мертелем (огнеупорным раствором). При этом толщина швов между кирпичами при заполнении мертелем составляет 2 -3 мм. Кайбичева М.Н. "Футеровка электропечей". М. 1975, с. 36.

Недостатком этой конструкции свода является низкая стойкость футеровки, поскольку тонкий материальный шов далеко не в полной мере компенсирует термическое расширение кирпичей в процессе эксплуатации и прочностные свойства его оказываются недостаточными для механического удерживания скалывающихся кусков кирпича.

Аналогичными недостатками обладает и другой известный свод промышленной печи, включающий огнеупорную кладку периферии из сводовых изделий и швы между ними, заполненные огнеупорным раствором, толщиной 0,15-0,25 толщины сводовых изделий.(Авт.св.N 832289, F 27 D 1/02, 1979).

Попытки использования комбинированных кладок с увеличенной толщиной швов на периферии и двухкратным уменьшением толщины в центральной части свода также не увенчались успехом, т.к. внутренние температурные напряжения в огнеупорах, которые в данной работе игнорируются, не могут компенсироваться швами из огнеупорных растворов (Авт. св. N 991123, F 27 D 1/02, 1983 г.).

Наиболее близким к заявляемому техническому решению, выбранным в качестве прототипа является огнеупорный камень состоящий из основной и вспомогательной частей, с соотношением сторон поверхности торца основной части камня и его высоты равным 1:1(2.10). В зависимости от химико-минералогического состава, структуры и свойств огнеупорного материала, температурного нагружения изделия, регулируя лишь геометрическими размерами камня в вышеуказанных пределах можно в значительной степени регулировать внутренние температурные напряжения, что соответственно приводит к повышению термической стойкости и долговечности огнеупорной футеровки (Патент СССР N 1828532, F 27 D 1/04, 1993).

Недостатком такого огнеупорного камня, в случае его использования для подвесных сводов металлургических агрегатов, является неудовлетворительная герметичность кладки и низкая степень надежности.

Задачей изобретения является повышение термической стойкости футеровки металлургических агрегатов, повышение герметичности кладки и снижение потерь тепла в окружающую среду.

Поставленная задача решается за счет того, что между вспомогательной и основной частями огнеупорного камня на его смежных боковых гранях выполняются выемки, а на противоположных от них гранях выступы, повторяющие форму выемок. Величина смещений относительно боковых граней составляет 1/2 1/50 часть торцевого размера камня. Уменьшение величины нижнего предела не целесообразно, т. к. выступающая часть огнеупорного камня не способна перекрыть просвет между смежными огнеупорными изделиями, что соответственно снижает герметичность футеровки и возникает вероятность выпадания отдельных камней при возможном разрушении подвесной системы. Превышение верхнего предела уменьшает строительную прочность огнеупорного камня, вызывает серьезные затруднения при прессовании изделий и их транспортировке.

На фиг. 1 показан огнеупорный камень для футеровки сводов металлургических агрегатов; на фиг. 2 разрез А-А, Б-Б на фиг. 1.

Огнеупорный камень состоит из основной I и вспомогательной II частей. Вспомогательная часть камня имеет отверстие 1 для крепления с помощью штыря в подвесной системе. Основная рабочая часть имеет выемки 2 и выступы 3, повторяющие форму выемок.

Размеры выемок несколько превышают размеры выступов, вследствие чего при сочленении смежных камней создается некоторая свобода перемещения блоков относительно друг друга и возникающие в кладке механические усилия передаются от одного огнеупора к другому всей поверхностью камня, исключая концентрацию механических напряжений в местах замковых соединений. Выступы и смежные с ним выемки могут быть треугольной, трапецеидальной, прямоугольной и овальной формы. Предложенный огнеупорный камень по сравнению с известным позволит повысить термическую стойкость футеровки печи, повысить герметичность кладки и снизить потери тепла в окружающую среду.

Таким образом, заявляемое техническое решение полностью выполняет поставленную задачу. Заявляемое техническое решение на настоящее время не известно в Российской Федерации и за рубежом и отвечает требованиям критерия "Новизна".

Заявляемое техническое решение является оригинальным, не вытекает очевидным образом из существующего уровня техники и отвечает требованиям "Изобретательский уровень".

Техническое решение может быть реализовано промышленным способом в условиях серийного производства с использованием известных технических средств, технологий и материалов и отвечает требованиям критерия "Промышленная применимость".

Формула изобретения

1. Огнеупорный камень для футеровки металлургических агрегатов, преимущественно подвесных сводов металлургических печей, содержащий основание и вспомогательную часть с соотношением сторон торца основания камня и его высоты, равным 1 1 2 10, отличающийся тем, что на смежных боковых гранях между вспомогательной частью и основанием выполнены выемки, а на противоположных им гранях выступы, повторяющие форму выемок, причем величина выступов и выемок составляет 1/2 1/50 часть торцевого размера основания камня.

2. Камень по п. 1, отличающийся тем, что выступы и соответствующие им выемки имеют треугольную, трапецеидальную, прямоугольную или овальную форму.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2