Гнездовой блок устройства для продувки металла газами в ковше

Изобретение относится к металлургии. Гнездовой блок выполнен монолитным из тиксотропного огнеупорного бетона на высокоглиноземистом цементе с заполнителем из корунда. Верхний слой блока толщиной не менее половины его высоты изготовлен из бетона, заполнитель которого содержит полидисперсную смесь корунда фракции более 0,09 мм и стабилизированный диоксид циркония фракции менее 0,09 мм. Обеспечивается повышение стойкости гнездового блока.

 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при внепечной обработке металла газами в сталеразливочном ковше.

Наиболее близкими по технической сущности является гнездовой блок, входящий в состав устройства для продувки металла в ковше и устанавливаемый в футеровке подины ковша [1]. Гнездовой блок изготовлен монолитным из низкоцементного тиксотропного огнеупорного бетона корундового состава.

Недостатком известного гнездового блока является низкая стойкость вследствие низких огнеупорных свойств бетонов корундового состава на высокоглиноземистом цементе, который имеет огнеупорность 1710°С, так как основным компонентом цемента является алюминат кальция, имеющий температуру плавления 1600°С [2]. Вследствие этого в процессе службы блока при температуре более 1600°С происходит размывание верхних слоев бетона движущимся металлом, что обуславливает низкую стойкость блока.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение стойкости гнездового блока.

Поставленная задача достигается за счет того, что предлагается гнездовой блок устройства для продувки металла газами в ковше, выполненный монолитным из тиксотропного огнеупорного бетона на высокоглиноземистом цементе с заполнителем из корунда, причем верхний слой блока толщиной не менее половины его высоты изготовлен из бетона, заполнитель которого содержит полидисперсную смесь корунда фракции более 0,09 мм и стабилизированный диоксид циркония фракции менее 0,09 мм.

Такие отличительные особенности позволяют повысить стойкость блока за счет увеличения огнеупорных свойств бетонов. В процессе службы высокоглиноземистого цемента происходит его разложение на оксиды кальция и алюминия. Оксид кальция взаимодействует с диоксидом циркония с образованием цирконата кальция, плавящегося при температуре 2330°С [3]. В присутствии оксида алюминия цирконат кальция не образует легкоплавких эвтектик, что существенно повышает огнеупорные свойства предлагаемого блока.

Предлагаемый гнездовой блок выполнен монолитным, состоящим по высоте из двух слоев тиксотропного огнеупорного бетона на высокоглиноземистом цементе с заполнителем из корунда. Верхний слой блока толщиной не менее половины его высоты изготовлен из бетона, заполнитель которого содержит полидисперсную смесь корунда фракции более 0,09 мм и стабилизированный диоксид циркония фракции менее 0,09 мм.

Тонкодисперсные порошки обладают наибольшей реакционной способностью и при появлении жидкой фазы алюмината кальция, диоксид циркония взаимодействует с окисью кальция, препятствуя размягчению структуры блока и его преждевременному износу. Поскольку процесс образования цирконата кальция может происходить, начиная с температуры 1000°С, то взаимодействие окиси кальция цемента с диоксидом циркония может происходить как акт твердофазового спекания без образования жидкой фазы. При этом важную роль играет то, что размеры зерен диоксида циркония соизмеримы с размерами зерен высокоглиноземистого цемента, что локализует и ускоряет процесс взаимодействия.

Замена стабилизированного диоксида циркония цирконом ведет к снижению стойкости, так как температура плавления циркона составляет 1538°С [4].

Изготовление гнездового блока производят в разборной металлической форме, в донной части которой закреплен шаблон, имеющий форму фурмы. Металлическую форму закрепляют на вибростоле. При непрерывном вибрировании на дно формы укладывают бетонную смесь с заполнителем из корунда. При заполнении формы на высоту менее половины высоты блока производят укладку смеси со стабилизированным диоксидом циркония. По завершению укладки в бетон погружают монтажную петлю из проволоки, производят выдержку бетона в течение 1 суток. После затвердевания бетона блок извлекают из формы и производят его термообработку для удаления влаги кристаллогидратов.

Результаты испытаний опытных блоков показали, что по сравнению с блоками из бетона с заполнителем из корунда их стойкость увеличивается в 1,8…2,2 раза.

Конкретный пример выполнения блока.

Для продувки металла в сталеразливочных ковшах КС-160 изготавливают гнездовой блок с размерами в плане 350×350 мм высотой 340 мм. Нижнюю часть блока изготавливают из бетона следующего состава (мас.%):

- Белый корунд (7-4 мм) - 35

- Белый корунд (2-1 мм) - 15

- Белый корунд (1-0,5 мм) - 12

- Молотый корунд (0,5-0,09 мм) - 10

- Тонкомолотый корунд (менее 0,09 мм) - 20

- Высокоглиноземистый цемент - 8

- Влажность бетонной смеси - 4,5-5%.

Укладку данного бетона производят на толщину слоя 160 м. Верхнюю часть блока изготавливают из бетона следующего состава (мас.%):

- Белый корунд (7-4 мм) - 35

- Белый корунд (2-1 мм) - 15

- Белый корунд (1-0,5 мм) - 12

- Молотый корунд (0,5-0,09 мм) - 10

- Тонкомолотый стабилизированный диоксид циркония (менее 0,09 мм) - 20

- Высокоглиноземистый цемент - 8

- Влажность бетонной смеси - 4,5-5%.

По результатам испытаний предлагаемых блоков в зависимости от толщины верхнего слоя бетона стойкость по сравнению с блоками из обычного бетона корундового состава увеличилась в 1,8…2,2 раза. При этом толщина верхнего слоя бетона варьировалась от 0,5 до 0,7 высоты блока. При большей толщине происходит удорожание стоимости блока без увеличения его стойкости.

При увеличении крупности стабилизированного диоксида циркония эффект увеличения стойкости гнездового блока снижается.

Источники информации

1. Патент РФ №2180279, кл. B22D 41/58, опубл. 10.03.2002, бюл. №7.

2. Служба огнеупоров: справ. изд. / Л.М.Аксельрод и др., под редакцией И.Д.Кащеева, Е.Е.Гришенкова. - М.: Интернет Инжиниринг, 2002 - 656 с.

3. Стрелов К.К., Кащеев И.Д., Мамыкин П.С. Технология огнеупоров. - М.: Металлургия, 1988, 528 с.

4. Рузинов Л.П., Гуляницкий Б.С. Равновесные превращения металлургических реакций. - М.: Металлургия, 1975, 416 с.

Гнездовой блок устройства для продувки металла газами в ковше, выполненный монолитным из тиксотропного огнеупорного бетона на высокоглиноземистом цементе с заполнителем из корунда, отличающийся тем, что верхний слой блока, толщиной не менее половины его высоты, изготовлен из бетона, заполнитель которого содержит полидисперсную смесь корунда фракции более 0,09 мм и стабилизированный диоксид циркония фракции менее 0,09 мм.