SU1747242A1 - Футеровка ковшей емкостью 300 - 400 т дл разливки стали - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : футеровка включает арматурный и рабочий набивные слои, толщина рабочего сло  футеровки измен етс  по зависимости 5 Кп + В, где 6 - толщина рабочего сло ; К - коэффициент пропорциональности, равный 4-18 мм/м; h - рассто ние от верхней кромки ковша; В - толщина арматурного сло . Набивной арматурный слой выполнен из песчаных, а набивной рабочий из кварцеглинистых или глиноземистых масс. 1 з.п.ф-лы, 6 табл. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии , а именно, к разливке стали. Дл  разливки стали используют специальные сталеразливочные ковши, имеющие огнеупорную футеровку. Емкость стандартных ковшей дл  разливки стали, как правило, соответствует емкости сталеплавильного агрегата , из которого сталь выпускаетс  в ковш, и в современных конвертерных цехах находитс  в пределах 300-400 т. Огнеупорна  футеровка может быть выполнена огнеупорным кирпичем или набивной (или наливной) монолитной массой

Изготовление футеровки ковшей емкостью 300-400 т дл  разливки стали из штучных кирпичных изделий - трудоемкий и сложный процес, требует высококвалифицированного ручного труда и тормозит широкое внедрение механизации и автоматизации футеровочных работ. Более простыми и перспективными  вл кт.  МО нолитные футеровки ковшей, к основным достоинствам которых относитс  возможность механизации изготовлени  футеровки и сокращение или полное исключение расхода штучных козшевых кирпичных изделий , замен емых неформованными огнеупорными массами, широкое использование относительно недорогих и недифи- цитнух материалов. Сравнительна  оценка качества стали, разлитой из ковшей с монолитной набивной и обычной кирпичной футеровкой , показала, что переход на монолитную набивную футеровку не вли ет на качество разлитой стали. С экономической точки зрени  набивные и наливные монолитные футеровки сталеразливочных ковшей равноценны.

Все большее распространение получает набивна  (или наливна ) огнеупорна  футеровка сталеразливочных ковшей. Как правило , огнеупорна  монолитна  футеровка состоит из двух слоев огнеупорных материалов: арматурного сло  (прилегающего к металлическому корпусу ковша) и рабочего сло  (наносимого на арматурный слой и не2

VI

N) N Ю

посредственно контактирующего с расплавом , наход щимс  в ковше при его использовании ). Характеристики набивных масс дл  монолитной футеровки ковшей, примен емых в черной металлургии наиболее часто , приведены в табл. 1.

Арматурный слой у аналогов с набивным рабочим слоем выполнен кирпичным, что увеличивает трудоемкость работ и не позвол ет полностью отказатьс  от практически не поддающихс  механизации и автоматизации процессов кирпичной кладки в Футеровке стенок ковша. Толщина рабочего сло , а также их обща  (суммарна )толщина в ковшах с монолитной набивной футеровкой не регламентируетс  и принимаетс  произвольно в каждом конкретном случае, исход  из проектной емкости сталеразли- вочного ковша и необходимости гарантии исключени  аварийных случаев при эксплуатации .

За прототип изобретени  прин та набивна  монолитна  футеровка, рабочий слой стенок которой выполнен из кварцевой массы 1 (см. табл. 1), а арматурный слой - кирпичный,

У стенок ковша рабочий набивной слой футеровки-прототипа имеет ступенчатое утолщение в придонной части. В верхней части по высоте стенок ковша слой набивной футеровки имеет одинаковую толщину, а увеличенна  толщина придонного сло  набивной футеровки также одинакова.

Недостатками всех монолитных огнеупорных футеровок ковшей емкостью 300- 400 т дл  разливки стали  вл ютс  относительно низка  стойкость по сравнению с кирпичной футеровкой; больша  толщина рабочего сло  и, следовательно, больша  толщина всего сло  футеровки (включа  рабочий и арматурный слои), принимаема  с целью гарантируемого исключени  возможных аварий при эксплуатации без учета процессов уплотнени  при набивке , реакции спекани  и фазовых превраще- ний во врем  сушки и последующей эксплуатации, что приводит к увеличению затрат массы на изготовление футеровки и уменьшает полезный объем ковша; повышенные потери разливаемой стали в виде скрапа, особенно при разливке первой плавки-ковша и использовани  новой футеровки; использование кирпича дл  армзтур- ного сло  существенно увеличивает трудоемкость изготовлени  футеровки и ее стоимость.

Цель изобретени  - повышение стойкости набивной футеровки; уменьшение необ- ходимого расхода массы на набивку рабочего сло  футеровки и увеличение полезного объема ковша; уменьшение потерь разливаемой стали в виде скрапа; исключение использовани  кирпича дл  араматурно- го сло  стенок ковша; уменьшение

трудоемкости изготовлени  футеровки и ее стоимости; уменьшение затрат на разливку стали и поэтому уменьшение себестоимости разлитой стали.

Указанна  цель достигаетс  путем вып олнени  арматурного и рабочего сло  футеровки стенок сталеразливочного ковша емкостью 300-400 т набивным с посто нной одинаковой толщиной по высоте стенки арматурного сло  и измен ющейс  толщиной

рабочего сло  по зависимости

(5 Kh + В,

где д - толщина рабочего сло , мм;

К - коэффициент пропорциональности,

равный 4-18 мм/м;

h - рассто ние от верхней кромки ковша , м;

В - толщина арматурного сло , мм.

Набивной арматурный слой выполнен из песчаных, а набивной рабочий слой - из кварцитовых или глиноземистых масс. Рабочий слой набивной футеровки из высокоглиноземистой массы, содержащей (AlaOa +

ТЮа) в пределах 65-75% и имеющий огнеупорность 1800°С, существенно повышает стойкость футеровки.

На чертеже приведена нова  конструк-1 ци  футеровки в соответствии с изобретением ,

Арматурный набивной слой 1 по всей высоте футеровки имеет одинаковую толщину В, мм, а толщина набивного рабочего сло  2 измен етс  по приведенной зависимости 5 Kh + В.

В случае, если в ковш сливают жидкий шлак в верхней рабочей части футеровки стенок сталеразливочного ковша имеетс  кирпичный шлаковый по с 3, контактирующий с шлаковым расплавом. Высота шлакового по са 3 у сталеразливочного ковша емкостью 300-400 т находитс  в пределах 0,3-0,5 м. В случае, если в ковш не сливаетс  значительное количество шлака, шлаковый

по с отсутствует (hi 0).

Соответствующа  изобретению набивна  футеровка ковша емкостью 300-400 т дл  разливки стали может выполн тьс  по примен емой технологии с использованием

типовых механизмов, служащих дл  этих целей (например, системы Орбита и других аналогичных).

Конечные и промежуточные значени  толщины рабочего сло  набивной футеровки 2 легко определ ютс  линейным законом ее изменени  по высоте.

Использование изобретени  приводит к резкому увеличению стойкости футеровки (в 1,5-3,4 раза); позвол ет добитьс  скачкообразного существенного увеличени  равномерности износа рабочего сло  футеровки (пределы отношени  максимального износа к минимальному износу рабочего сло  футеровки при окончании ее эксплуатации уменьшаютс  в 2.3-4,1 раза); скачкообразно уменьшаютс  потери металла со скрапом (в 2,5-5,8 раза).

Толщина набивного арматурного сло  находитс  в пределах 90-100 мм. исход  из условий достаточности удалени  влаги без разрушени  при просушивании, надежной термоизол ции шлакометаллического расплава в ковше при разливке и полноты использовани  рабочего объема ковша. При толщине арматурного сло  более 100 мм при нагреве во врем  просушивани  и эксплуатации сталеразливочного ковша емкостью 300-400 т происходит вспучивание набивной футеровки и частичное ее разрушение в св зи с торможением выхода паров воды. Кроме того, при толщине набивного арматурного сло  футеровки более 100 мм существенно уменьшаетс  полезный рабочий обьем ковша. При толщине арматурного сло  менее 90 мм существенно ухудшаетс  термоизол ци  металлического расплава в ковше, что приводит к увеличению потерь металла со скрапом. Уменьшение толщины арматурного сло  также уменьшает надежность работы набивной футеровки.

Физическа  сущность коэффициента пропорциональности К в соотношении д Kh + В заключаетс  в зависимости про странственного вли ни  одновременных гидростатического давлени  столба металлического расплава и его температур на процессы просушивани , механического уплотнени  и спекани  рабочего сло  футеровки при эксплуатации ковша. Толщина сло  футеровки, уплотн емого и нагреваемого до температуры выделени  и испарени  влаги, увеличиваетс  в пр мо пропорциональной зависимости от давлени  металлического расплава в экспериментально найденных оптимальных пределах, равных 4-18 мм/м. При значени х К меньших 4 или больших 18 мм/м процессы уплотнени , просушивани  и спекани  набивного рабочего сло  футеровки происход т неравномерно, что может приводить к повышенному местному вспучиванию и ускоренному местному разрушению этой футеровки при эксплуатации. При повышенной влажности набиваемой массы значение

коэффициента К выбирают в указанных пределах ближе к меньшему значению К. При использовании относительно сухой набиваемой массы значение коэффициента К выби- рают в указанных пределах ближе к большему значению. Процесс уплотнени  и спекани  набивной массы рабочего сло  футеровки в результате гидростатического давлени  столба шлакометаллического рас0 плава распростран етс  на меньшую толщину при повышении влажности в примен емой массе. Кроме того, увеличение толщины сло  преп тствует удалению паров воды, что приводит к механическому

5 разрушению монолитного набивного сло  при его нагреве. Влажность масс, примен емых дл  набивки футеровки, регламентирована на основании промышленных экспериментов и последующего широкого

0 использовани  набивных футеровок в промышленности . Влажность примен емых масс колеблетс  в пределах 7-9% (табл. 1), Изобретение нар ду с прототипом было испытано в производственных услови х. Ре5 жим сушки и разогрева новой футеровки ковшей во всех испытани х был одинаков дл  прототипа и данного изобретени .

Ковши с набивными футеровками перед использованием в первый раз подвергают0 с  разогреву и сушке таким образом, чтобы набивной слой разрыхлилс  и не вспучилс . Показателем окончани  разогрева и сушки служит температура металлического корпуса ковша, котора  должна подн тьс 

5 до +70°С. Продолжительность сушки ковша с толщиной набивного сло  180 мм составл ет 10-12 ч по графику, предусматривающему , что в интервале 20-150°С подъем температуры поверхности рабочего сло  на0 бивной футеровки составл ет 22-28°С/ч, а при 150°Си выше - 60-70°С/ч. При влажности формовочной массы менее 7% продолжительность сушки набивной футеровки сокращаетс  до 8 ч. Результаты испытаний,

5 характеризующие стойкость футеровок ста- леразливочных ковшей емкостью 300-400 т, приведены в табл. 2.

Испытани  показали, что в соответствии с изобретением рабочий слой набивной

0 футеровки, выполненный из высокоглиноземистой массы, содержащей + ТЮа в пределах 65-75% с огнеупорностью 1800°С, существенно увеличивает стойкость футеровки .

5 Данные, характеризующие равномерность износа набивной футеровки-изобретени  и футеровки-прототипа сталеразли- вочных ковшей, приведены в табл. 3.

Данные, характеризующие вли ние величины коэффициента К соотношени  д Kh

J В но равномерность износа футеровки и потери металла со скрапом, оставшимс  в ковшах после окончани  разливки стали. приведены в табл. 4.

Даж.ые, характеризующие увеличение обьема сталерэзливочных ковшей при использовании футеровки-изобретени , приведены в табл, 5.

Результаты экспериментов, характери- зующие износ рабочего сло  набивной футеровки и технологичность ее удалени  из ковша при ремонте, приведены в табл. 6.

Приведенные в табл, 2-5 данные доказывают положительный эффект набивных футеровок арматурного и рабочего слоев и соответстви  толщины набивного рабочего сло  вертикальных стенок ковша емкостью 300-400 т соотношению 6 Kh + в, где д - толщина рабочего сло  мм; К - эмпириче- ский коэффициент, равный 4-18 мм/м; В - посто нна , численно равна  толщине арматурного набивного сло ; арматурный набивной слой имеет везде одинаковую толщину.

Приведенные в табл. 6 данные нар ду с данными табл. 1-5 доказывают оптимальность использовани  высокоглиноземистого материала в рабочем слое набивной Футеровки ковшей емкостью 300-400 т.

8 результате использовани  изобретени  досинаютс  существенное увеличение стойкости монолитной набивной футеровки ковшей емкостью 300-400 т; более равно- мерний износ футеровки и поэтому исключение возможных аварий, св занных с прорывами жидкой стали; увеличение полезного объема ковша; улучшение термиче- ской работы футеровки и поэтому уменьшение потерь металла со скрапом; уменьшение затрат на разливку стали и поэтому уменьшение себестоимости стали.

Пример 1.

1. Исходные данные.

11. Массы, примен емые дл  набивных футеровок.

1.11. Арматурный слой - песок с влажностью 7,5%.

1.1.2. Рабочий слой-кварцитова  масса с влажностью 7,5%.

.,2.Высота от днища ковша до верхней кромки ri2 4,6 м.

1.3.Высота шлакового по са hi 0,4 м.

1.4.Высота набивно о рабочего сло  (h2 - hi) 42 м.

2Проектирование и изготовление набивной футеровки.

2.1, Исход  из пониженной влажности масс, выбирают толщину набивного арматурного сло  футеровки равной 100 мм. Указанна  выбранна  толщина арматурного

сло  (2.1) выдерживаетс  по всей высоте футеровки ковша.

2.2 Определ ют толщину набивного рабочего сло  футеровки в месте контакта ее с футеровкой днища ковша (2.4) по формуле дг- Kh2 + В, где К выбирают равным 14 мм/м в св зи с пониженной влажностью массы

& 14x4,6+ -165 мм.

2.3. Определ ем толщину набивного рабочего сло  (2,2) в верхней части, контактирующей с шлаковым по сом (2 3)

5i 14 х 0,4 + 100 105 6 106 мм.

2.4.Изменение толщины набивного рабочего сло  по высоте увеличиваетс  в направлении к днищу ковша по линейному

закону и может контролироватьс  при помощи линейки-штанги или формующей модели (полезный объем ковша представл ет собой перевернутый усеченный конус).

2.5.Изготовленную набивную футеров- ку высушивают при помощи газовых горелок в соответствии с приведенным режимом.

Пример 2. 1. Исходные данные,

1.1, Массы, примен емые дл  набивной футеровки.

1.1.1.Арматурный слой - песок с влажностью 9%.

1.1.2.Рабочий слой - кварцитова  масса с влажностью 9%

1.2.Высота от днища ковша до верхней кромки ha 4,6 м.

1.3.Высота шлакового по са hi 0,3 м.

1.4.Высота н&бивного рабочего сло  (h2 ги) 4,2м.

2 Проектирование и изготовление набивной футеровки.

2.1.Исход  из повышенной влажности масс выбирают толщину набивного арматурного сло  90 мм. Указанна  выбранна  толщина арматурного сло  (2.1) выдерживаетс  по всей длине высоты футеровки ковша .

2.2.Определ ют толщину набивного ра- бочего сло  (2.2) футеровки в месте контакта

ее с футеровкой днища ковша (2.4.) по формуле 5 Kh2 + 8, где К выбирают равным 4 мм/м в св зи с повышенной влажностью массы

dj 4 х 4,6 + 90 108 мм.

2.3.Определ ют толщину набивного рабочего сло  (2.2) в верхней части контактрующей с шлаковым по сом (2.3), по формуле

д% 4x0,3 + 90 91 мм.

2.4.Изменение толщины набивного рабочего сло  по высоте увеличиваетс  в на- правлении к днищу ковша по линейному закону д Kh + В и может контролироватьс  при помощи штанги или формующей модели (полезный объем ковша представл ет собой перевернутый усеченный конус).

2.5.Изготовленную набивную футеровку высушивают при помощи газовых горелок в соответств м с приведенным режимом.

Примерз.

1.Исходные данные.

1.1.Массы, примен емые дл  набивки футеровки.

1.1.1.Арматурный слой - песок с влажностью 8%.

1.1.2.Рабочий слой- высокоглиноаеми- ста  масса с содержанием (AfaOa + ТЮ2) в пределах 65-75% и влажностью 7%.

1.2.Высота от днища ковша до верхней кромки П2 4,4 м

1.3.Высота шлакового по са hi 0. В ковш не сливаетс  шлак, и зеркало жидкой стали в ковше покрываетс  термоизол ционным нейтральным слоем порошкообразных твердых материалов.

1.4.Высота набивного рабочего сло  (h2 -hi) 4,4-0 0,4м.

2.Проектирование и изготовление набивной футеровки.

2.1.Выбирают толщину арматурного сло  (2,1) футеровки равной 95 мм по всей высоте футеровки ковша.

2.2.Определ ют толщину рабочего сло  (2.2) футеровки в месте контакта ее с футеровкой днища-ковша (2.4) по формуле д%- Kh + В, где К выбирают равным 18 мм/м

52 18x4,4 + 95 174мм.

2.3.Определ ют толщину набивного рабочего сло  (2,2) футеровки в верхней части, наход щейс  на уровне верхней кромки ковша по формуле

(5, 18x0+ 95 95 мм.

2.4.Изменение толщины набивного сло  по высоте увеличиваетс  в направлении к днищу ковша по линейному закону и может контролироватьс  при помощи штанги-линейки или формующей модели (полезный объем ковша представл ет собой перевернутый усеченный конус).

2.5.Изготовленную набивную футеровку высушивают при помощи газовых горелок в соответствии с приведенным режимом.

Использование изобретени  в производстве не требует каких-либо дополнительных затрат, работ и оборудовани  и может быть рекомендовано дл  использовани  на всех предпри ти х черной металлургии, имеющих сталерозливочные ковши емкостью 300-400 т, при разливке стали в стале- разливочных пролетах сталеплавильных . цехов.

Claims (2)

1.Футеровка ковшей емкостью 300-400 т дл  разливки стали, включающа  арматурный слой и рабочий набивной слой, выполненный с переменной по высоте толщиной, отличающа с  тем, что. с целью увеличени  полезного объема и уменьшени  потерь стали в виде скрапа, арматурный слой выполнен набивным, а толщина б рабочего сло  измен етс  по зависимости

д Kh - В. мм,

где К - коэффициент пропорциональности, равный 4-18 мм/м;

h - рассто ние от верхней кромки ковша , м;

В - толщина арматурного сло . мм.

2.Футеровка по п. 1, о т л и ч а ю щ а  - с   тем, что набивной арматурный слой выполнен из песчаных, а набивной рабочий слой - из кварцитовых или глиноземистых

масс

Таблица

Свойства масс, рекомендуемых дл  монолитной футеровки ковшей

Примечание. содержание 3-5 % шлака феррохромового производства и жидкого стекла; содержание не более 1 % (Na20 + K20): 3 содержание 0,8-0,9 % СаО, 1,56 МдО (фракци  менее 0,5 мм составл ет 69-88 %).

Таблица 2

Продолжение табл.1

Таблица 3

Таблица 4

Средний износ футеровки в течение одной плавки-ковша, мм/плавку

Кварцитова  Высокоглиноземиста , содержаща  ( + ТЮ2) менее

65%

Высоко линоземис- та , содержаща  ( + ТЮ2) в пределах 65-75% Высокоглиноземиста , содержаща  ( + ТЮ2) более 75%

Таблица 5

Таблица 6

Технологичность удалени  футер, при ремонте

Легко удал етс 

20

Легко удал етс 

10

Легко удал етс 

10

Удаление затруднено , требует специальных приспособлений