Футеровка ковша для разлива металла

Обновлено: 04.10.2024

Изобретение относится к применению футеровок из сухих спекаемых масс, работающих в контакте с расплавами на основе железа. Способ заключается в формовании футеровки и ее термообработке. После достижения температуры термообработки 1100 - 1300 o С проводят форсированный нагрев футеровки до 1500 - 1600 o С газокислородной горелкой. Такой способ повышает надежность футеровки за счет обеспечения достаточного спекания керамической массы до контакта с расплавом и снижает энерго-и трудозатраты.

Изобретение относится к металлургии, а именно к футеровкам из сухих спекаемых масс, работающих в контакте с расплавленным металлом, преимущественно сталью или чугуном.

Известен способ изготовления футеровки агрегата из сухих спекаемых масс путем набивки футеровки по шаблону, первоначального нагрева футеровки с последующим извлечением шаблона, пропиткой связующим рабочей поверхности футеровки, нанесением защитного покрытия и загрузки металлической шихты или расплава для дальнейшего нагрева футеровки (а. с. СССР N 1483223, кл. F 27 В 1/16, 1989 г.).

Применение этого способа не позволяет получить надежную футеровку из-за образования дефектной структуры ее рабочего слоя, вызванной воздействием расплава на недостаточно спеченную футеровку.

Наиболее близким к патентуемому изобретению является способ изготовления футеровки металлургического ковша для плавки сплавов на основе железа из сухих спекаемых масс путем набивки футеровки по шаблону, первоначального нагрева футеровки до 200-500 о С, извлечения шаблона, дополнительного нагрева футеровки до 1100-1300 о С, охлаждения футеровки, нанесения на рабочую поверхность футеровки связующего, а затем защитного покрытия, нагреве футеровки до 800-1000 о С и загрузки расплава для дальнейшего нагрева футеровки Патент Российской Федерации N 1822490, кл. F 27 D 1/16, 1993). Известный способ изготовления футеровки обеспечил повышение ее стойкости, хорошо зарекомендовал себя в печах для плавки алюминиевых сплавов по сравнению с использованием огнеупорных изделий.

Вместе с тем интенсификация металлургических процессов, внепечная обработка металла с применением барбатирования инертными газами предъявляют дополнительные требования к футеровке сталь-ковшей по огнеупорности, химической стойкости, механической прочности, создает необходимость использования более износоустойчивых основных футеровочных материалов, например на основе периклаза, с повышенной температурой спекания.

Проведенные исследования показали, что изготовление футеровок сталь-ковшей по указанному способу, требуя значительных энерго-и трудозатрат, не создает необходимой прочности и надежности футеровки для контакта с расплавом из-за недостаточного спекания массы. Наливка металла на недостаточно спеченную футеровку приводит к эрозионному ее износу при первой наливке, возникновению на рабочей поверхности трещин, вызванных напряжениями, связанными с относительно большим (500-900 о С) перепадом температур футеровки и наливаемого металла, приводящим к проходу металла по трещинам и разрушению футеровки.

Задачей изобретения является создание при наименьших энерго- и трудозатратах надежной в эксплуатации футеровки металлургического ковша из сухих спекаемых масс.

Технический результат, который достигается изобретением, состоит в повышении механической прочности и снижении дефектности футеровки до наливки расплавленного металла, а также в уменьшении энерго- и трудозатрат на ее изготовление.

Для достижения указанного технического результата в способе изготовления футеровки металлургического ковша из сухих спекаемых масс путем формования футеровки и ее термообработки согласно изобретению, при термообработке после достижения температуры 1100-1300 о С проводят форсированный нагрев до 1500-1600 о С.

Форсированный нагрев футеровки состоит в резком увеличении скорости нагрева за счет интенсификации процесса горения газовоздушной смеси в газогорелочном устройстве, применяемом для спекания футеровки.

Нагрев футеровки в указанных интервалах температур обеспечивает достаточное спекание керамической массы до контакта с расплавом. При этом достигается равномерная по высоте футеровки термообработка под действием наливаемого металла с относительно малым (50-100 о С) перепадом температур между футеровкой и расплавом, в отличие от прототипа, где наливка производится на недостаточно спеченную футеровку, создавая участки горячей и холодной футеровки, вызывая дополнительные напряжения и разрушению футеровки. Малый перепад температур между футеровкой и расплавом, достаточное количество жидкой стеклофазы, образующейся в огнеупоре в интервале температур от 1100-1300 до 1500-1600 о С, обеспечивают резкое снижение уровня разрушающих футеровку теплонапряжений.

Форсированный односторонний нагрев футеровки из сухих спекаемых масс способствует формированию в интервале температур от 1100-1300 до 1500-1600 о С зональной структуры, включающей прочную плотноспеченную и неспеченную зоны, обеспечивающие низкую металлопроницаемость, повышенную теплоизоляцию и компенсацию напряжений в футеровке при ее расширении в процессе резкого нагрева при наливке металла. Для надежной эксплуатации набивной футеровки необходимо, чтобы толщина плотноспеченной зоны составляла 30-50% ее толщины, а толщина неиспеченной зоны 10-30% Формирование структуры происходит в процессе спекания в результате образования жидкой стеклофазы и в период эксплуатации после проведения 2-3 наливов металла. Причем при этой циклической термообработке жидким металлом у жидкой стеклофазы, растворяющей тонкомолотые огнеупорные компоненты массы, повышается температура плавления, вязкость, снижается скорость ее пропитки в более холодную зону, обеспечивается необходимое соотношение толщин зон.

В процессе спекания жидкая стеклофаза, имея температуру плавления 500-650 о С и малую вязкость в интервале температур от 1100-1300 до 1500-1600 о С, интенсивно пропитывает холодные слои, приводит их к дополнительному спеканию.

При формированном одностороннем нагреве футеровки из сухих спекаемых масс в процессе спекания в указанном интервале температур обеспечивается достаточное упрочнение рабочей зоны и в связи с малой теплопроводностью набивной футеровки снижается степень пропитки и спекания периферийных зон, создающее необходимое соотношение их толщин, обеспечивая надежность эксплуатации футеровки сталь-ковша.

В случае нефорсированного нагрева футеровки не достигается необходимое соотношение толщин зон ввиду глубокого спекания, что приводит к резкому увеличению толщины плотноспеченной зоны и к исчезновению неспеченной зоны. Это вызывает сквозное трещинообразование и металлопроницаемость, снижение теплоизоляционных и компенсационных свойств футеровки.

Кроме того, предлагаемый способ снижает энергозатраты на термообработку футеровки за счет более полной теплоотдачи в меньший промежуток времени при форсированном нагреве. Снижению энерго-и трудозатрат способствует также исключение охлаждения и последующего нагрева футеровки, необходимость в которых отпадает в виде непрерывности нагрева ее до температур, обеспечивающих необходимое упрочнение рабочей зоны и, кроме того, в связи с неполным выявлением и устранением дефектов футеровки после нагрева до температур 1100-1300 о С при изготовлении футеровки сталь-ковшей.

Проведение форсированного нагрева с температуры футеровки ниже 1100 о С повышает энергозатраты и не обеспечивает необходимой надежности футеровки для контакта с расплавом, так как недостаточное количество жидкой стеклофазы не обеспечивает упрочнение рабочей зоны и компенсацию напряжений в ней в результате резкого подъема температуры.

Проведение форсированного нагрева при температурах выше 1600 о С повышает энергозатраты, поскольку процессы формирования структуры рабочей зоны футеровки обеспечивают необходимую прочность и надежность ее при наливке металла с температурой 1630-1680 о С. Термообработка при более высоких температурах усложняет технологическую подготовку, которая в данном случае экономически невыгодна.

Интервалы температур 1100-1300 о С и 1500-1600 о С объясняются применением для футеровки различных по химическому составу огнеупорных и спекающих материалов, различной степенью их спекания, образованием двойных и тройных соединений, полиморфных превращений, приводящих к дополнительным объемным изменениям футеровки и, кроме того, связан с температурой наливаемого в ковш металла.

Патентуемый способ осуществляют следующим способом.

На арматурный слой днища металлургического ковша засыпают слой сухой спекаемой массы, который уплотняют с помощью виброустановки. На изготовленное днище устанавливают шаблон и производят формование стен ковша путем засыпки в зазор между шаблоном и кожухом сухой спекаемой массы с последующим их уплотнением с помощью виброустановки.

После формования выполняют термообработку футеровки с помощью газогорелочного устройства. Первоначально футеровку ковша нагревают до извлечения шаблона со скоростью 45-65 о С/ч до 200-500 о С. После извлечения шаблона футеровку нагревают со скоростью 70-100 о С до 1100-1300 о С, а затем проводят форсированный нагрев с помощью газокислородной горелки со скоростью 300-500 о С/ч до температуры футеровки 1500-1600 о С.

Далее ковш подают под наливку.

В соответствии с сущностью изобретения возможно формование по шаблону и термообработка по указанному режиму и арматурного слоя футеровки.

П р и м е р 1 (по прототипу). Изготовление рабочего слоя футеровки сталь-ковша СК-130 из сухих спекаемых масс.

Для изготовления футеровки используется сухая спекаемая масса на основе кварцита фракции 3-0 мм с содержанием диоксида кремния 97,5 и с добавкой 6,0 спекающей смеси, включающей борную числу и силикат натрия. При изготовлении рабочего слоя днища набивная масса укладывается на арматурный слой, выполненный из муллитокремнеземистых изделий, выравнивается и уплотняется с помощью донной виброустановки. Изготовление стен производится с помощью шаблона и виброустановки.

Термообработка с помощью газогорелочного устройства до 500 о С производится со скоростью 70-100 о С/ч. После извлечения шаблона нагрев футеровки до 1200 о С производится со скоростью 100-150 о С/ч. После охлаждения футеровки до 50 о С производится пропитка поверхности раствором кварцита на жидком стекле, заделка трещин и нанесение покрытия толщиной 1-2 мм с помощью торкрет-установки. Далее футеровка разогревается с помощью газогорелочного устройства до 800-1000 о С и ковш отправляется для наливки металла.

П р и м е р 2. Изготовление футеровки рабочего слоя сталеразливочного ковша СК-130 из сухих спекаемых масс.

П р и м е р 3. Изготовление футеровки сталеразливочного ковша СК-130 из сухих спекаемых масс.

Арматурный слой днища ковша изготавливается из виброуплотняемой кварцито-корундовой смеси, включающей кварцит с содержанием диоксида кремния 97% и нормальный корунд с содержанием оксида алюминия 90% Стены арматурного слоя изготавливаются из кварцито-корундовой смеси с помощью шаблона и виброустановки.

Термообработку арматурного слоя производят с помощью газогорелочного устройства. Первая стадия до извлечения шаблона выполняется со скоростью 45-65 о С/ч до 450 о С. Вторая стадия выполняется со скоростью 70-100 о С/ч до 1100 о С и далее производится форсированный нагрев до 1500 о С с помощью газокислородной горелки со скоростью 300-350 о С/ч. После охлаждения под теплоизоляционной крышкой производится изготовление футеровки рабочего слоя.

Рабочий слой днища ковша изготавливается из виброуплотняемой периклазо-шпинельной массы, включающей периклаз с содержанием оксида магния 86% и благородную шпинель с содержанием оксида магнитя 35% Рабочий слой стен выполняется из периклазо-шпинельной смеси с помощью шаблона и виброустановки. Термообработку производят с помощью газогорелочного устройства. Первая стадия выполняется до извлечения шаблона со скоростью 45-65 о С/ч до 450 о С. Вторая стадия выполняется со скоростью 70-100 о С/ч до 1200 о С и далее производится форсированный нагрев с применением газокислородной горелки со скоростью 350-500 о С/ч до 1600 о С. После выдержки с течением 35-45 мин ковш отправляется для наливки металлов с температурой 1650-1680 о С.

Экспериментальное сравнение футеровок, изготовленных по патентуемому способу и прототипу, показало необходимость форсированного нагрева до температур 1500-1600 о С футеровок для сталь-ковшей, используемых для внепечной обработки металла.

Применение форсированного нагрева после 1100-1300 о С при термообработке футеровки металлургического ковша, изготавливаемой из сухих спекаемых масс, в несколько раз повышает ее надежность в результате повышения ее механической прочности, в 1,5-2,0 раза повышает стойкость футеровки ковша в результате снижения термонапряжений, обеспечивает повышение стойкости футеровки плавильной печи на 25-40% в результате снижения на 30-50 о С температуры сливаемого в ковш металла, снижает удельный расход энерго-и трудозатрат на тонну расплавляемого металла.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФУТЕРОВКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОВША ИЗ СУХИХ СПЕКАЕМЫХ МАСС, включающий формование футеровки и ее термообработку с нагревом до 1100 1300 o С, отличающийся тем, что после достижения 1100 1300 o С проводят дополнительно форсированный нагрев футеровки до 1500 1600 o С.

Почему не плавится ковш и как мы учимся следить за жизнью футеровок

В одной из статей нашего блога мой коллега упоминал, что температура расплава в стальковше достигает ~1600 градусов Цельсия. В комментариях были вопросы, почему в таком случае сами ковши, которые, конечно, тоже сделаны из стали, не расплавляются. Отвечаю — все дело в футеровке – многослойной защите внутри ковша. На этом фото — одна из стадий ее изготовления.

Для полноты картины напомню, с чем сталкивается футеровка в течение своей короткой, но яркой жизни:

Под катом расскажу о самой футеровке и о новой системе учета всех ее многочисленных компонентов. Для нас это дело суперважное, ведь одна такая футеровка стоит примерно как моя квартира.

Прежде чем расскажу проекте, скажу немного о себе. Думаю, статья — это разговор (особенно на Хабре), и важно, чтобы и вы представляли собеседника, особенно, если учесть, что я явно выпадаю из статистики Хабр сообщества. Меня зовут Татьяна. На НЛМК я пришла инженером в 1976 году и большую часть жизни занималась проектировкой и внедрением информационных систем, а сейчас мне жутко интересно делать IT-проекты, учиться дальше и быть «в одной лодке» с молодой командой.

Возвращаюсь к теме.

Как вы уже поняли, если бы не футеровка, то ковш, в котором жидкая сталь перемещается от места выплавки до места разливки, при соприкосновении с плавкой сам превратился бы в жидкого терминатора. Футеровка – это защита внутренней части корпуса, сделанная из нескольких слоев различных огнеупорных материалов.
Устроена она приблизительно так:

Футеровка живет недолго – даже огнеупоры «спекаются». Срок службы одной кампании футеровки составляет около 500-600 плавок, от начала выпуска металла из конвертера в ковш и до полной ломки всех слоев футеровки после многократной эксплуатации. Рабочий слой футеровки, который непосредственно соприкасается с металлом, может продержаться порядка 90 плавок, после чего его необходимо заменить. Шлаковый пояс (верхние ряды рабочего слоя футеровки) ремонтируется в среднем через каждые 40-45 плавок.

И вот тут уже можно запутаться: футеровка одна, а слоев много и у всех разный срок службы, разные материалы и стоимость.

Тут видно, что по верхней кромке ковша идет бетонное кольцо, а чуть ниже шлаковый пояс из огнеупорного кирпича, который приходится заменять чаще всего.

Упрощенно, это как в квартире – косметический ремонт раз в 5 лет, капитальный раз в 20 лет – у каждого, естественно, свой бюджет, учет работ и материалов. Поэтому нам понадобилась дифференцированная система учета футеровок и всех элементов. Это и есть проект, о котором я хочу рассказать.

Для удобства небольшой словарик терминов, относящихся к нашему проекту:

Сталеразливочный ковш — специальная емкость, предназначенная для приема плавки из конвертера и транспортировки её на установку непрерывной разливки стали с дополнительной обработкой металла на агрегатах. На НЛМК такой ковш вмещает до 330 тонн расплавленной стали, а «малютки» в конвертерном цехе №1 — ни много ни мало 155 тонн.
Футеровка — последовательно устанавливаемые внутри ковша защитные слои, необходимые для разливки высокотемпературной стали.
Элемент футеровки — отдельный элемент футеровки (арматурный слой, защитный слой, рабочий слой стены, шлаковый пояс и т.д.), требующий отслеживания во время установки, ремонта и при учете затрат.
Ингредиент — материал, определяющий элемент футеровки и схему его изготовления. Списание расходных компонентов (кирпичи, мертель, бетон и т.д.) производятся именно для ингредиентов. Каждый ингредиент имеет специальное кодирование в справочнике материалов и начинается с символов SF7* или SFSK7* и для рабочего слоя имеет привязку к поставщику. Ингредиенты в системе выпускаются (производятся) с РР-заказов.
Компонент — материал, необходимый для получения ингредиента.
Кампания — жизненный цикл футеровки от момента ее изготовления до полного вывода из эксплуатации всех элементов (~500-600 плавок). Кампания определяется заменой самого первого слоя — арматурного.
MM — модуль системы SAP ERP «Управление материальными потоками».
РР — модуль системы SAP ERP – «Управление производством материалов».
РМ (ТОРО) — модуль системы SAP ERP «Техническое обслуживание и ремонты оборудования (ТОРО)».
Единица оборудования (ЕО) — отдельный физический объект в модуле ТОРО системы SAP. К «единицам» относятся перемещаемые элементы оборудования, которые могут устанавливаться на крупных узлах или в технических местах. При выпуске каждого ингредиента с РР-заказа автоматически создается единица оборудования, связанная с ингредиентом через серийный номер. Такая связь обеспечивает отслеживание каждого слоя (элемента) футеровки: когда он был запущен в эксплуатацию, когда выведен, его стойкость.
Заказ ТОРО — стандартный объект системы SAP, используемый для подробного планирования работ и потребностей материалов и фактического учета затрат. На заказах ТОРО для конкретных стальковшей планируется потребность ингредиентов с последующим автоматическим формированием РР-заказов на их производство, а также списание ингредиентов.
Материал, ОЗМ — основная запись материала, стандартный объект системы SAP, в котором хранится вся информация для управления материалом.

Как раньше считали стоимость футеровки

В масштабах огромного цеха (39 сталеразливочных ковшей емкостью 330 тонн, из которых 19 одновременно находятся в работе, а остальные — «переобуваются», то есть меняют футеровку, находятся в ремонте или на этапе подготовки) сложно отследить и проконтролировать расход футеровочных материалов на каждом конкретном ковше, сравнить данные по разным поставщикам и оценить экономическую эффективность ремонта.

какие температуры она преодолевала;
через какие плавки проходила;
по каким агрегатам обработки металла прошла;
временные интервалы маршрута и нахождения металла в ковше и т.д.

Здесь идет нанесение защитной обмазки рабочего слоя сталеразливочного ковша т.е. это еще дополнительная защита агентурного кирпича. Это новая технология, называется шоткретирование, и так делают не всегда.

От котлового метода к аналитике

Футеровка – это слоеный пирог, где каждый слой имеет свою стоимость. Если вы, к примеру, кулинар-бизнесмен, вам необходимо понимать, сколько стоит крем в третьем слое и нельзя ли его заменить на такой же «вкусный», но чуть дешевле. При этом «вкус» (в нашем случае — качество и стойкость материалов) необходимо постоянно мониторить, дабы быть уверенным, что «экономичный» ингредиент не хуже более дорогого. Нам тоже важно сравнивать производителей огнеупоров — как по стоимости, так и по износостойкости.

В реальном времени получать детализированную информацию по текущему состоянию ковшей и футеровок.
Определять экономическую эффективность ремонта/содержания футеровки.
Уточнять затраты по каждому ковшу и периоду «работы» футеровок, включая их отдельные элементы.
Отслеживать остатки материалов на складе.
Получать подробную статистику по материалам от разных поставщиков и при расхождении с гарантированными показателями использовать цифровые данные в спорах.
При ухудшении целевых показателей определять, на чьей стороне проблема: виноват поставщик или имеются технологические нарушения.

Процесс разработки системы

Проектирование
На этапе проектирования мы выбрали оптимальную концепцию реализации (выбор происходил между MES и SAP) и определили стоимость решения. Была проработана архитектура проекта, определен функциональный состав, просчитаны предварительный бюджет, ресурсные затраты, а затем — подготовлен план работ.

Старт проекта
Разработка проекта началась с обследования объектов: рабочая группа приходила в цех, изучала техническую и отчетную документацию, технологический процесс. Построить комплексную систему, имея только базовое представление о производстве, фактически невозможно. К работе были приглашены и внутренние эксперты, и внешние консультанты, имевшие опыт работы в сходных отраслях. В силу специфики наших задач, поручать разработку проекта внешней организации было крайне неэффективно, поэтому система была реализована целиком внутри компании.

Архитектурные особенности решения
Чтобы отслеживать взаимосвязь конкретных футеровок и ремонтных работ, в системе используются уникальные единицы оборудования. Каждый элемент футеровки «учитывается» для конкретного стальковша. Это позволяет анализировать нюансы и экспериментировать с материалами. Например, на один ковш ставим огнеупорный кирпич одного производителя, а на другой — другого и отслеживаем жизненный цикл, смотрим, сколько плавок выдержал ковш в данной футеровке и какой материал более стоек.

Чтобы создать единицу оборудования, необходимо сначала произвести элементы для нее. Для производства элементов используются основные записи материалов (ОЗМ) в виде ингредиентов. Чтобы корректно отразить это в системе, каждому элементу (слою футеровки) присваивается код ОЗМ – ингредиента, а затем ингредиенты и единицы оборудования связываются между собой по серийным номерам.

Система позволяет списать расходные материалы по всем ингредиентам. На каждый ингредиент автоматически формируется заказ для его производства, пользователю требуется только ввести объемы списания.

красный — простаивает;
желтый — готовится к запуску в производство, идет процесс изготовления футеровки;
зеленый — работает.

сводку по текущей активной кампании;
элементы футеровки;
ремонты шлакового пояса;
конкретные заказы на каждый элемент и т.п.

Сложнее всего было добиться максимальной автоматизации действий пользователя. Поэтому была разработана управляющая программа в виде дерева стальковшей с набором функциональных клавиш и индикаторов состояния. Каждая клавиша предусматривает ряд автоматически выполняемых процедур в системе.

Тестирование и запуск
К тестированию были привлечены сотрудники конвертерного цеха №2: это одновременно и специалисты-огнеупорщики, и продвинутые пользователи профильных систем. В финальном этапе участвовали специалисты управления регламентации технологических процессов, занимающиеся испытаниями и аналитическими аспектами использования огнеупорных материалов.

После короткой процедуры обучения мы развернули проект в тестовой среде и дали сотрудникам время, чтобы освоиться в программе и проверить работу всех процессов, взаимосвязей и т.д. Мы внимательно отнеслись к корректировкам и предложениям конечных пользователей, исправили недочеты. После нескольких итераций тестирования приступили к запуску проекта в продуктивной среде.

Пуск системы прошел по плану. Единичные ошибки быстро корректировались, ИТ-специалисты постоянно мониторили обращения и вносили правки. Некоторые проблемы возникали из-за невнимательности пользователей. Например, списывались материалы без выпуска с PP-заказов, даты проводок ставили не отчетным месяцем, а текущим. Многие «сложные» области мы адаптировали для снижения влияния человеческого фактора.

По просьбе сотрудников в систему была добавлена история изменений: кто автор и когда изменение было совершено.

Данные в систему вводятся работниками участка подготовки ковшей непосредственно в цехе. В их зоне ответственности находятся изготовление и ремонт футеровок. Информацией из системы пользуются начальники участков, их заместители и мастера. Экономисты ведут учет затрат, формируют себестоимость и проверяют, сходятся ли цифры. Для них система формирует отдельный отчет.

Основной показатель, который позволяет детально просчитывать новая система, — затраты на футеровки на одну плавку. Он выводится из количества плавок, которые прошла одна конкретная футеровка или несколько футеровок определенного поставщика, и суммарных затрат на огнеупоры. Теперь можно определять наилучших поставщиков и в случае удорожания стоимости плавки находить корни проблемы.

Чтобы понять, зачем эти параметры нужны, давайте буквально на минутку заглянем в цех и посмотрим, как выглядит процесс разливки стали.

Всё начинается с ковша — в него заливается металл. Затем ковш перемещается к установке непрерывной разливки стали. По пути он проходит ряд агрегатов в зависимости от марки производимой стали. Металл формируется в слябы — огромные прямоугольные «бруски».
Мы планируем постепенно ввести отслеживание всех параметров, которые напрямую влияют на качество итогового продукта и экономические показатели цеха.

Если у вас появились вопросы к статье или описанным в ней процессам — пишите, постараюсь оперативно ответить.

Способ футеровки сталеразливочного ковша

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке стали. Способ включает последовательную укладку по высоте корпуса арматурного слоя из шамотного кирпича и рабочего слоя из огнеупорного кирпича. В местах стыка кирпичей рабочего слоя устанавливают зазор величиной 0,001-0,01 размера кирпича. Стыки между кирпичами не обмазывают. На поверхность арматурного слоя наносят обмазку из тонкомолотого шамотного мертеля толщиной 5-15 мм. Между обмазкой и рабочим слоем устанавливают зазор в 10-20 мм и заполняют его смесью из шамотного мертеля и гранулированного пека при содержании последнего 20-50 об.%. При нагреве рабочего слоя зазоры между кирпичами заполняются выдавливаемой в них термопластичной массой из пека и мертеля. Это препятствует проникновению металла вглубь ковша, что способствует повышению стойкости футеровки и уменьшению ее износа. 3 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов.

Известен способ футеровки сталеразливочного ковша, включающий укладку арматурного слоя (из шамотных изделий) и рабочего слоя (из известково-периклазовых изделий), сушку арматурного слоя до кладки рабочего слоя и последующую сушку и разогрев рабочего слоя (см. Великин Б.А. и др. Футеровка сталеразливочных ковшей, Металлургия, 1990, с. 220).

Недостатком указанного способа выполнения футеровки является ее низкая стойкость, обусловленная проникновением металла вглубь футеровки по швам и ее "прокозление" при минимальном износе футеровки.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ подготовки разливочного ковша при непрерывной разливке стали, включающий последовательную укладку по высоте металлического корпуса слоя (арматурного) из шамотного кирпича и слоя (рабочего) из необожженного пекодоломитового кирпича, выполненного насухо без обмазки поверхности стыков кирпичей параллельными кольцевыми слоями по высоте ковша и с установкой максимальных зазоров в местах стыка кирпичей (равных 0,001 - 0,003 их размеров), а также включающий раздельную сушку и термообработку арматурного и рабочего слоев футеровки (патент N 2025202, кл. B 22 D 11/10, 41/02, опубл. 30.12.94, БИ N 24).

Недостатком указанного способа-прототипа, так же как и аналога, является низкая стойкость футеровки ковша, обусловленная проникновением металла вглубь футеровки по швам и ее "прокозление" при минимальном износе футеровки (особенно в случае применения штучных термообработанных пекодоломитовых изделий). Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении стойкости футеровки разливочных ковшей при непрерывной разливке стали.

Указанный технический эффект достигается тем, что зазоры в местах стыка кирпичей рабочего слоя выполняют в пределах 0,001 - 0,01 размера кирпича, на поверхность шамотного слоя наносят обмазку из тонкомолотого (размер зерен преимущественно 0,1 мм) шамотного мертеля толщиной 5 - 15 мм, а между обмазкой и рабочим слоем футеровку устанавливают зазор в 10 - 20 мм, который заполняют смесью из шамотного тонкометаллического мертеля и гранулированного пека при количестве пека 20 - 50 объемных процента.

При этом кладка рабочего слоя может выполняться из штучных обожженных (в том числе пекодоломитовых) кирпичей, смесь мертеля и пека может заливаться в зазор между рабочим слоем и обмазкой в жидком виде, а дистанционирование рабочего слоя от обмазки может осуществляться посредством жгутов из гранулированного пека, укладываемых по швам кирпичей рабочего слоя футеровки.

Выполнение поверх арматурного слоя обмазки толщиной 5 - 15 мм из шамотного тонкомолотого мертеля объясняется закономерностями свойств обмазки при ее прогреве со стороны рабочего слоя футеровки.

При эксплуатации ковша рабочий слой футеровки прогревается от расплавленного металла, причем в обмазке указанного состава при температуре 1100 o C (по некоторым данным при 1000 o C) образуется жидкая стекловидная фаза, придающая указанному слою термопластические свойства (см. Стрелов К.К. Технология огнеупоров, Металлургия, 1988, с. 262 - 263). Температурное расширение рабочего слоя футеровки выдавливает указанную пластическую массу в пазы между кирпичами без заметных температурных напряжений от деформации, причем одновременно указанная стеклофаза препятствует проникновению металла по швам кирпичей (что в сумме дает эффект повышения стойкости футеровки).

Выполнение обмазки из мелкозернистого мертеля (преимущественная фракция 0,1 мм) объясняется необходимостью полного заполнения швов термопластической массой, что естественно происходит при указанном мелкозернистом фракционном составе обмазки. Диапазон значений толщин обмазки 5 - 15 мм связан с необходимостью иметь в наличии необходимое количество стеклофазы для заполнения швов. При толщине обмазки менее 5 мм стеклофазы недостаточно, а при толщине более 15 мм образуется ее избыток, обладающий меньшей огнеупорностью (что также нерационально).

Диапазон значений зазоров между огнеупорными изделиями рабочего слоя в местах их стыка в пределах 0,001 - 0,01 размера кирпича между поверхностями стыков кирпичей объясняется закономерностями расширения кирпичей при их нагреве и эксплуатации. При меньших значениях будут происходить сколы кирпичей при их нагреве (особенно в случае использования обожженных огнеупоров), а при больших значениях будут образовываться щели между кирпичами, не заполняемыми стеклофазой.

Выполнение зазора 10 - 20 мм между арматурным и рабочим слоями, заполненного смесью шамотного мертеля и пека, при количестве пека 20 - 50 объемных процента, объясняется закономерностями поведения указанной смеси при нагреве. Нагрев рабочего слоя футеровки ковша осуществляется изнутри ковша, при этом имеет место опережающий нагрев поверхности футеровки и постепенный прогрев ее по толщине. При температуре 90 o C пек размягчается, при дальнейшем нагреве в смеси образуется жидкая фаза, а начиная с 400 - 450 o C пек скоксовывается, связывая окружающий его материал.

Нагрев рабочего слоя футеровки сопровождается ее расширением и раскрытием швов, однако заполняемых выдавливаемой в них термопластической массой из пека и мертеля.

При дальнейшем прогреве футеровки рабочего слоя по швам кирпичей формируется масса из шамотного мертеля, связанная углеродом коксового остатка от пека. При дальнейшей эксплуатации ковшей футеровка подвергается воздействию жидкой стали, в швах образуется стеклофаза с равномерно распределенным в них углеродным скелетом (то есть материал, наиболее интенсивно препятствующий размыванию кирпичей по швам из-за металлоотталкивающих свойств углерода, и практически отсутствие пор у стеклофазы).

Диапазон толщин 10 - 20 мм заполненного смесью пека и мертеля зазора между арматурным и рабочими слоями футеровки объясняется закономерностями процессов, связанных с эксплуатацией ковшей.

При меньших значениях материала смеси недостаточно для заполнения швов между кирпичами при их тепловом расширении, большие значения нерациональны из-за уменьшения строительной прочности футеровки, не достаточно расклиниваемой в этом случае со стороны арматурного слоя.

Диапазон содержания пека в смеси с тонкомолотым шамотным мертелем в пределах 20 - 50% объемных процента объясняется свойствами указанной смеси, связанных с эксплуатацией ковша. При содержании пека менее 20% коксового остатка, образующегося в швах между кирпичами, недостаточно для предотвращения проникновения металла по швам. При содержании пека более 50% термопластичной стеклофазы, формирующейся по швам кирпичей, получается недостаточное количество, что вызывает сколы кирпичей из-за температурных напряжений при расширении футеровки рабочего слоя.

Для иллюстрации способа футеровки сталеразливочного ковша приведена таблица с примерами осуществления способа футеровки и эксплуатации разливочного ковша при непрерывной разливке стали с различными технологическими параметрами.

В примерах 1 - 6, даже при выполнении кладки с наименьшим размером шва (0,2 мм), по способу-прототипу в результате теплового расширения швы раскрываются, что приводит к прокозлению футеровки и быстрому выходу ее из строя со стойкостью футеровки 15 наливов (для 150 т ковша) и 8 наливов для 350 т ковша.

В примерах 2 и 3 с оптимальными параметрами выполнения футеровки по предлагаемому способу (размер шва - 1 мм, толщина слоя обмазки - 10 мм, из шамотного мелкозернистого мертеля, толщина зазора между обмазкой и рабочим слоем 15 мм, заполненного смесью шамотного мертеля и пека в пропорции 70 к 30 об. %) получаются наивысшие параметры стойкости футеровки (40 - 60 наливов).

При выполнении футеровки с увеличенным размером шва (2 мм) (примеры 4 и 5) стойкость футеровки ковшей снижается до 30 - 40 наливов.

Способ иллюстрируется схемой-рисунком выполнения футеровки, приведенным на чертеже.

1. Способ футеровки сталеразливочного ковша, включающий последовательную укладку по высоте металлического корпуса слоя (арматурного) из шамотного кирпича и слоя (рабочего) из огнеупорного кирпича, выполненного насухо без обмазки поверхности стыков кирпичей параллельными кольцевыми слоями по высоте ковша и с установкой зазоров в местах стыка кирпичей, а также включающий раздельную термообработку арматурного и рабочего слоев футеровки, отличающийся тем, что зазор в местах стыка кирпичей рабочего слоя футеровки выполняют в пределах 0,001 - 0,01 размера кирпича, на поверхность шамотного слоя наносят обмазку из тонкомолотового шамотного мертеля толщиной 5 - 15 мм, а между обмазкой и рабочим слоем футеровки устанавливают зазор в 10 - 20 мм, который заполняют смесью из шамотного тонкомолотого мертеля и гранулированного пека при количестве пека 20 - 50 об.%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что рабочий слой футеровки выполняют из обожженного кирпича.

3. Способ по пп.1 или 2, отличающийся тем, что по швам кирпичей рабочего слоя футеровки со стороны обмазки укладывают жгуты из гранулированного пека.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, зазор между обмазкой и рабочим слоем футеровки заполняют смесью пека и мертеля в указанном соотношении в жидком виде.

Способ изготовления футеровки ковша, огнеупорная масса для ее изготовления и ковш для перевозки жидкого металла

Группа изобретений относится к области черной металлургии, в частности к разливке металлов, ферросплавов, лигатур. Способ изготовления футеровки ковша осуществляют заливкой или набивкой зазора между шаблоном и футеровкой ковша огнеупорной массой. Перед заливкой или набивкой огнеупорной массы ковш нагревают до температуры не более 100°С. После каждого заполнения 1/4 высоты ковша огнеупорную массу обрабатывают вибрацией. Нагрев и сушку футеровки проводят ступенчато при различных температурах, скоростях и времени выдержки. Затем футеровку обрабатывают жидким чугуном. При снижении температуры чугуна происходит выделение из него дисперсного графита, который насыщает поры футеровки. В верхней части ковша вкладывают шлаковый пояс из огнеупорного кирпича. Для футеровки используют огнеупорную массу, содержащую 75-84 мас. % измельченного кварцита, 2-8 мас.% шлака феррованадиевого производства и 14-21 мас.% жидкого стекла. Измельченный кварцит используют в виде смеси фракцией. Ковш для перевозки жидкого металла содержит корпус и футеровку, выполненную по вышеописанному способу. Обеспечивается повышение надежности и долговечности футеровки. 3 с. и 6 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к разливке металлов, ферросплавов и лигатур.

Известен способ изготовления футеровки ковшей для разливки сталей и сплавов методом наливки кремнеземистых увлажненных порошкообразных материалов с последующей сушкой и отжигом.

Известен также способ заливки в ковш шлака для дополнительного футерования и получения гарниссажа.

Недостатками известных способов является быстрое зарастание ковшей шлаками вследствие смачиваемости, трудоемкость чистки футеровки ковшей от шлаковых наростов, просачивание металла через футеровку, приводящее к ее разрушению.

Известен способ изготовления футеровки ковшей, в котором ковш для разливки кремистых ферросплавов и лигатур, получаемых углетермическим процессом, сопровождающийся образованием кремнеземистых, карбидных шлаков футеруют наливкой с помощью шаблона массой, состоящей из измельченного кварцита и присадок-шлака передельного феррохрома и силикатного стекла (3-5 и 5-15%).

При снижении температуры расплава происходит выделение из него дисперсного графита, который насыщает оставшиеся поры наливной обоженной футеровки. Процесс заполнения пор графитом происходит полнее и на большую глубину, если обработку ковша ферросплавом проводят 2-5 раз (прототип способа изготовления футеровки и огнеупорной массы авт. свид. N 500894 МКП B 22 D 41/02). Недостатками данного изобретения является недостаточное выделение графита и, как следствие, часть пор остается незаполненной, что приводит к снижению периода эксплуатации обработанных ковшей. Однако для изготовления футеровки требуется применение набора огнеупорных масс различной огнеупорности. Сам по себе такой процесс нанесения футеровки чрезвычайно сложен. Кроме того, способ характеризуется снижением долговечности футеровки за счет применения огнеупорных масс различной энергоемкости и различного коэффициента расширения.

Техническая задача изобретения - повышение надежности и долговечности футеровки.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления футеровки ковша, включающем установку шаблона в ковш, заливку или набивку зазора между шаблоном и футеровкой ковша огнеупорной массы, содержащей измельченный кварцит и присадки шлака и жидкого стекла, удаление шаблона, нагрев, сушку, обжиг и последующую обработку жидким сплавом на основе железа, в котором в качестве присадки шлака в огнеупорной смеси используют шлак феррованадиевого производства, а в качестве жидкого сплава на основе железа - чугун Огнеупорную смесь подают в ковш, нагретый до температуры не более 100 o C, и после каждого заполнения 1/4 его высоты, массу обрабатывают вибратором, а нагрев и сушку производят ступенчато: сначала нагревают до температуры 120 o C со скоростью 10-15 град/ч и выдерживают при этой температуре в течение 4-5 ч, затем нагревают до температуры не более 520 o C со скоростью 20-25 град/ч и выдерживают при этой температуре в течение 4-5 ч, после чего ковш нагревают со скоростью 35-40 град/ч до температуры обжига 780-820 o C и обжигают его до прекращения выделения пара из массы, но не менее 4 ч, затем не позднее 5 ч после обжига ковш обрабатывают жидким чугуном путем его налива.

Способ, в котором огнеупорную массу заливают или набивают в зазор между шаблоном и арматурным или теплоизоляционным, или изношенным рабочим слоем футеровки.

Способ, в котором температура арматурного слоя перед обжигом равна 100 o C не более.

Способ, в котором в верхней части ковша выкладывают из огнеупорного кирпича шлаковый пояс шириной, определяемой по соотношению L/t = 4-7, где L - ширина шлакового пояса, мм; t - толщина огнеупорного кирпича, мм.

Способ, в котором жидкий чугун наливают в ковш при температуре поверхности футеровки не ниже 600 o C.

Футеровку ковша выполняется в три слоя в следующей последовательности от кожуха: - слой набивной углеродистой массы; - кирпичная кладка; - слой монолитной футеровки.

Футеровка ковша из слоя набивной углеродистой массы и кирпичной кладки можно назвать арматурным слоем.

Ковш должен отвечать следующим требованиям: - верхний слой ковша и футеровки должен быть очищен от скрапа и шлака; - температура ковша перед заливкой должна быть не боле +100 o C; - допуск соосности ковша, устанавливаемого под наливку, относительно оси вращения раздаточного желоба не более 20 мм.

Требования к сыпучим материалам: - поступающие в приемные бункеры сыпучие материалы не должны иметь смерзшихся кусков и посторонних примесей; - кварцит должен соответствовать ГОСТу 23037-78; - шлак феррованадиевый ТУ 14-11-95-79.

При выполнении наливки ковша машина работает следующим образом: при включении питателей исходные сыпучие материалы, предварительно загруженные в бункера машины, для кварцита емкостью 2 м 3 , для шлама 0,4 м 3 , по передающему транспортеру поступают на расположенный на консоли задающий транспортер, а затем в смеситель. Одновременно с поступлением в смеситель сыпучих огнеупорных материалов подается раствор жидкого стекла на емкости 0,4 м 3 , смеситель на консоли перемещает сыпучие и жидкие компоненты, приготавливают огнеупорную смесь, выдает их на вращающийся вокруг вертикальной оси ковша раздаточный желоб, который равномерно подает жидкодвижущую смесь в зазор между шаблоном и арматурным слоем ковша.

После заполнения зазора до 1/4 высоты ковша включается вибратор, установленный на шаблоне для равномерного заполнения днища ковша без раковин и недоливов. Затем опять заливается смесь. Снова включают вибратор. Далее операцию повторяют.

После окончания заливки футеровки под носок "раздаточного желоба" устанавливается короб объемом 1,5-2,0 м 3 для сбрасывания остатков заливной смеси из смесителя и воды для промывки смесителя.

После промывки машины короб убирается в места утилизации мусора.

После "схватывания" монолитной футеровки из ковша удаляют шаблон. Для облегчения удаления шаблона через специальный штуцер на нем подают компрессорный воздух с давлением не менее 0,4 МПа и "подрывают" шаблон. Из ямы удаляют ковш, который переставляют в другую яму для ремонта ковшей.

После удаления шаблона из ковша проводят визуальный осмотр состояния монолитной футеровки ковша. Замеченные трещины, выбоины и другие дефекты монолитной футеровки разделяют на глубину дефекта и заделывают вручную массой такого же состава, что и монолитная футеровка.

Для обеспечения оптимального времени заливки ковша необходимо правильно отрегулировать подачу материалов питателями-дозаторами, при этом подача кварцита должна быть не менее 35-40 м 3 /ч, подача шлака не более 0,1-0,5 м 3 /ч
В ковшевую яму устанавливают чугуновозный кошв. Проверяют наличие кварцита в бункерах, необходимого для заливки рабочего слоя футеровки ковша. Осуществляет проверку наличия жидкого стекла соответствующей плотности 1,15 г/м 3 в баке станции приготовления раствора.

Проверку положения кулисы и лотков питателей дозаторов, которая должна обеспечить заданную производительность смесителя по огнеупорной массе.

Подготавливают шаблон, покрыв его слоем смазки, состоящей из отработанного масла и графита (1:1).

Сушку свеженалитой футеровки ковша производят по следующей технологии:
- подъем температуры рабочей поверхности футеровки от 0 до 120 o C производят со скоростью 15 град/ч в течение 8 ч;
- при достижении температуры рабочей поверхности 120 o C выдерживают в течение 4 ч;
- от 120 до 520 o C по 20 o C/ч
- при достижении температуры 520 o C выдерживают в течение 4 ч.

- от 520 o C до 800 o C - по 35 o C в час.

- при температуре 800 o C 20 o C выдерживают до прекращения выделения пара из выпарных отверстий
не менее 4 ч.

Для измерения температуры термопары устанавливают на уровне цапф ковша.

После сушки ковш с монолитной футеровкой необходимо подать под налив чугуна во избежание образования трещин футеровки из-за ее охлаждения.

Результаты эксплуатации монолитной футеровки показали, что в процессе длительности нагрева расплавом чугуна, после наливов, монолитная футеровка спекается почти на всю толщину, приобретая высокую прочность.

Монолитная футеровка сильно разъедается доменными шлаками, поэтому от верха ковша выкладывается 4 ряда огнеупорного кирпича.

Монолитная футеровка к моменту конца эксплуатации пропекается до арматурного слоя и очень легко выламывается для замены, позволяет частично доливать изношенную футеровку, причем новый и старый слои спекаются в монолит.

Образующиеся при эксплуатации ковша трещины и выбоины футеровки заделывают раствором того же состава, используемого при заливке ковша.

Трещины заделывают с обязательной их разделкой на всю глубину.

После ремонта ковш с наливной футеровкой проходит разогрев при температуре не ниже 600 o C.

Известен ковш для разливки кремнистых ферросплавов и лигатур, получаемых углетермическим процессом, сопровождающимся образованием кремнеземистых, карбидных шлаков, футеруют его наливкой с помощью шаблона массой, состоящей из измельченного кварцита и присадок - шлака передельного феррохрома и силикатного стекла (3-5 и 5-15%).

(Авт. свид. N 500894-прототип). К недостаткам относится низкая стойкость футеровки ковша.

Технической задачей изобретения является повышение надежности и долговечности работы.

Технический результат достигается тем, что предложена огнеупорная масса, содержащая измельченный кварцит, отвердитель и жидкое стекло, в которой в качестве отвердителя содержится шлак феррованадиевого производства фракции мельче 5 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Измельченный кварцит - 75-84
Шлак феррованадиевого производства - 2-8
Жидкое стекло - 14-21
Огнеупорная масса, которая в качестве измельченного кварцита содержит смесь, содержащую следующее соотношение фракций, мас.%:
Фракции крупнее 5 мм - 3-5
Фракции менее 0,5 мм - 45-57
Фракции 0,5-5 мм - Остальное
Огнеупорная масса, которая в качестве жидкого стекла содержит техническое натриевое стекло плотностью 1,15-1,33 г/см 3 .

Аглодоменной лаборатории ЦЗЛ на исследование были представлены 2 образца феррованадиевого шлака различного состава (отличающиеся визуально по цвету) от двух партий поставок в виде светлого порошка и темного порошка.

Важнейшим технологическим параметром наливных смесей является продолжительность их твердения, определяющая время извлечения шаблона при изготовлении футеровки.

Кинетика твердения в значительной степени зависит от вида применяемого отвердителя, который вводится для обеспечения твердения вяжущего.

Наиболее распространенным отвердителем жидкого стекла является кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ при котором твердение смесей происходит при нормальной температуре.

При сушке обеспечивается механическая прочность смесей.

Используются также добавки, содержащие силикаты кальция: саморассыпающиеся шлаки феррохромового и феррованадиевого, сталеплавильного производств.

Твердение силикатных вяжущих, в частности жидкого стекла, обусловлено способностью силикатных химических связок к полимеризации с образованием в системе жидкое стекло - силикаты кальция разветвленных цепей кремнекислородных анионов, связанных с ионами Ca 2+ .

Схватывание происходит быстро, но твердение при обычных температурах протекает медленно. После сушки смеси приобретают высокую прочность.

Поэтому целью явилось определение сроков схватывания смеси с кварцитовым заполнителем на жидком стекле с добавкой ферованадиевого шлака в качестве инициатора твердения 2-х составов: светлого порошка (смесь N 1), темного порошка последней поставки (смесь N 2), доменного саморассыпающегося шлака, отобранного с шлакового отвала. Химический состав шлаков приведен в табл. 1.

В темном порошке феррованадиевого шлака повышено содержание FeO, TiO₂V₂O₅ и понижено содержание CaO по сравнению со светлым порошком, но находится в допустимых пределах для шлаков, обычно используемых для смесей. (CaO 47%, MgO 15%, Fe₂O₃ - 1-2%).

Минеральный состав феррованадиевых шлаков обоих партий представлен в основном двухкальциевым силикатом (70%) - и 2CaOSiO₂ и CaOSiO₂. В доменном шлаке основностью 1,13 содержится около 5% двухкальциевого силиката.

В лабораторных условиях были изготовлены образцы смесей следующих составов (табл. 2).

Вяжущее жидкое техническое натриевое стекло плотностью 1,25 г/см 3 в количестве 20% и добавки отвердителей (табл. 2)
Из каждой массы отливали по 3 образца. Сроки схватывания измеряли с помощью прибора Вика. Результаты приведены в табл. 2. Сроки схватывания для смесей с различным феррованадиевым шлаком одинаковы и составляют: начало схватывания через 1 ч после смешивания, конец схватывания через 4 ч, с доменным шлаком в 2 раза дольше.

После 3-х суток твердения смесей в естественных условиях и после сушки при 120 o C в течение 8 ч определена прочность на сжатие в строительной лаборатории.

Результаты приведены в табл. 2.

Смесь с феррованадиевым шлаком темного цвета (смесь N 2) имеет несколько ниже прочность после твердения в естественных условиях и практически одинаковую после сушки.

Представленные на исследование феррованадиевые шлаки различного состава, используемые в качестве отвердителей смеси, отличаются по содержанию FeO, CaO, V₂O₅, но количество этих окислов находится в допустимых пределах для шлаков, обычно используемых для смесей.

Сроки схватывания образцов смесей, приготовленных с использованием шлаков феррованадия 2-х составов одинаковы. Начало схватывания через 1 ч после смешивания, конец схватывания через 4 ч, с доменным саморассыпающимся шлаком с основностью 1,13, сроки схватывания в 2 раза дольше по сравнению с феррованадиевым шлаком.

Прочность на сжатие после естественной сушки у смеси с темным феррованадиевым шлаком 16 кгс/см 2 , со светлым - 2 кгс/см 2 . После сушки при 120 o C - практически одинаковая. Смесь с доменным шлаком имела низкую прочность после 3-х суток твердения.

Феррованадиевый шлак производства АО "Ванадий" используется в доменном цехе АК "Тулачермет" при изготовлении наливной монолитной футеровки чугуновозных ковшей в качестве отвердителя жидкого стекла.

Верхние и нижние пределы компонентов огнеупорной массы выбраны экспериментальным путем. В табл. 3 указаны составы огнеупорной массы и количество наливов в ковши с монолитной футеровкой.

При этом использовался кварцит в следующих фракциях, мас. %:
Фракция более 5 мм - 3-5
Фракция менее 0,5 мм - 45-57
Фракция 0,5-5 мм - Остальное
Примеры по огнеупорной массе взяты те же в табл. 3 и 4.

Техническим результатом является то, что предложен ковш для перевозки чугуна, содержащий корпус и футеровку, в котором футеровка ковша выполнена по вышеуказанному способу.

1. Способ изготовления футеровки ковша, включающий установку шаблона в ковш, заливку или набивку огнеупорной массы, содержащей измельченный кварцит и присадки шлака и жидкого стекла, удаление шаблона, нагрев, сушку, обжиг и последующую обработку футеровки жидким сплавом на основе железа, отличающийся тем, что в качестве присадки шлака в огнеупорной массе используют шлак феррованадиевого производства, а в качестве жидкого сплава на основе железа - чугун, перед заливкой или набивкой огнеупорной массы ковш нагревают до температуры не более 100 o C, после каждого заполнения 1/4 его высоты огнеупорную массу обрабатывают вибрацией, а нагрев и сушку футеровки производят ступенчато - сначала нагревают до температуры 120 o C со скоростью 10 - 15 град/ч и выдерживают при этой температуре в течение 4 - 5 ч, затем нагревают до температуры не более 520 o C со скоростью 20 - 25 град/ч и выдерживают при этой температуре в течение 4 - 5 ч, после чего ковш нагревают до температуры обжига 780 - 820 o C и обжигают до прекращения выделения пара из массы в течение 4 - 5 ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что огнеупорную массу заливают или набивают в зазор между шаблоном и арматурным, или теплоизоляционным, или изношенным рабочим слоем футеровки.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что температура арматурного слоя перед заливкой или набивкой огнеупорной массы составляет не более 100 o C.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в верхней части ковша выкладывают из огнеупорного кирпича шлаковый пояс шириной, определяемой по соотношению
L/t = 4 - 7,
где L - ширина шлакового пояса, мм;
t - толщина огнеупорного кирпича, мм.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку футеровки чугуном осуществляют при температуре поверхности футеровки не ниже 600 o C.

6. Огнеупорная масса, содержащая измельченный кварцит, отвердитель и жидкое стекло, отличающаяся тем, что в качестве отвердителя она содержит шлак феррованадиевого производства фракции менее 5 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Измельченный кварцит - 75 - 84
Шлак феррованадиевого производства - 2 - 8
Жидкое стекло - 14 - 21
7. Огнеупорная масса по п.6, отличающаяся тем, что измельченный кварцит используют в виде смеси следующих фракций, мас.%:
Фракции более 5 мм - 3 - 5
Фракции менее 0,5 мм - 45 - 57
Фракции 0,5 - 5 мм - Остальное
8. Огнеупорная масса по п.6, отличающаяся тем, что в качестве жидкого стекла содержит техническое натриевое стекло плотностью 1,15 - 1,33 г/см 3 .

9. Ковш для перевозки жидкого металла, содержащий корпус и футеровку, отличающийся тем, что футеровка ковша выполнена способом по любому из пп.1 - 5.

Читайте также: