СТАЛЕРАЗЛИВОЧНЫЙ КОВШ

Полезная модель относится к металлургии, конкретнее к сталеразливочным ковшам для непрерывной разливки стали.
Известен сталеразливочный ковш, содержащий металлический кожух, арматурный и рабочий слои футеровки из кирпичей, гнездовые кирпичи с разливочными стаканами, установленными в днище ковша (патент РФ №2095192, В22Д 41/02).
Недостатком известного ковша является низкая стойкость его футеровки. Это объясняется тем, что в процессе его эксплуатации происходит интенсивное размывание рабочего слоя футеровки стен и днища потоками жидкой стали, а так же в результате химического взаимодействия кирпичной футеровки с компонентами стали и шлака.
Наиболее близким по технической сущности является сталеразливочный ковш, включающий кожух и огнеупорную футеровку, состоящую из изоляционного, арматурного и рабочего слоев. Огнупорная футеровка набирается из кирпичей (Патент РФ №2092279, В22Д 41/02).
Недостатком известного сталеразливочного ковша является выгорание углерода из огнеупора в процессе его разогрева после ремонта футеровки, что приводит к увеличению пористости огнеупора, ослаблению его механической прочности и снижению стойкости футеровки в процессе эксплуатации ковша.
Кроме того, высокое линейное расширение огнеупора, достигающего при 1400°С - 2%, приводит к образованию трещин, скалыванию огнеупора, раскрытию швов кладки, аварийным прогарам и снижению стойкости футеровки.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в предотвращении выгорания углерода из огнеупора, предотвращении образования трещин и сколов огнеупоров, в обеспечении работы ковша без проникновения металла в швы футеровки и аварийных прогаров, повышения стойкости футеровки ковша.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в сталеразливочном ковше, включающем кожух, кирпичную футеровку стен и днища, состоящую из изоляционного, арматурного и рабочего слоев, в отличие от ближайшего аналога на рабочем слое выполнен дополнительный рабочий монолитный слой толщиной 0,05-0,1 толщины рабочего слоя, при этом в основном и дополнительном рабочих слоях стен в горизонтальном швах выполнены металлические прокладки толщиной 1,0-1,5 мм.
х
2
5
Сущность полезной модели заключается в том, что с целью снижения износа огнеупоров за счет компенсации линейного роста металлическими прокладками, предотвращения сколов и выгорания углерода рабочий слой футеровки состоит из 2 слоев - кирпичного и монолитного слоя из огнеупорной массы, периклазоуглеродистого состава, например марки ПУТМК (ТТ 200-019-2004) с содержанием MgO не менее 75,0%, С от 6 до 10,0%, PO от 1,0 до 2,0% и размером фракции от 0 до 4,0 мм, при этом количество фракции менее 0,5 мм составляет от 50 до 60%,менее 0,06 мм от 30 до 45%, причем монолитный слой предотвращает выгорание углерода в процессе разогрева ковша, а металлические прокладки в горизонтальных швах рабочего слоя компенсируют рост огнеупоров, обеспечивают удержание огнеупорной массы на боковых стенках ковша.
В результате снижается скорость износа футеровки, повышается стойкость ковша.
При выполнении на кирпичном рабочем слое монолитного рабочего слоя из огнеупорной массы толщиной 0,05-0,1 толщины кирпичного слоя не происходит выгорание углерода из огнеупора при разогреве футеровки, сохраняется структура огнеупора и его механическая прочность.
Кроме того, все швы кладки закрыты монолитным слоем, это предотвращает размывание огнеупоров не ошлакованной футеровки при наполнении ковша жидкой сталью.
Это обстоятельство также способствует повышению стойкости футеровки ковша.
В этом случае устраняется интенсивный износ обезуглероженного слоя огнеупора, предотвращаются аварийные прогары футеровки, снижается расход огнеупоров для ремонта, ковш работает длительное время без замены футеровки.
Если толщина монолитного слоя меньше 0,05 толщины кирпичного слоя, будет происходить обезуглероживание поверхности кирпича через поры, образующиеся в монолитном слое при длительном разогреве футеровки, что отрицательно сказывается на стойкости ковша.
Если толщина монолитного слоя больше 0,1 толщины кирпичного слоя, возможны отслоения и сколы огнеупорной массы с последующим выгоранием углерода из огнеупора и снижением стойкости ковша. Кроме того, большая толщина монолитного слоя будет снижать полезную емкость ковша по жидкой стали, что также будет сказываться негативно на службе ковша и приведет к потере производства стали.
Металлические прокладки из мягкой стали компенсируют линейный рост огнеупоров, предотвращают сколы огнеупоров, а также удерживают монолитный слой огнеупорной массы до ее спекания с кирпичным рабочим слоем.
Если толщина прокладки будет меньше 1,0 мм, то прокладки могут не удержать монолитный слой огнеупорной массы, что приведет к его сползанию со стенок ковша.
Если толщина прокладок будет больше толщины 1,5 мм, то прокладки могут полностью не прогреться и препятствовать компенсации линейного роста огнеупоров, что приведет к образованию трещин и потере стойкости ковша.
На фиг.1 показан сталеразливочный ковш в разрезе.
Сталеразливочный ковш состоит из металлического кожуха 1, изоляционного 2, арматурного 3, рабочего 4 слоев кирпичной футеровки боковых стенок 5 и днища 6, рабочего монолитного слоя 7 боковых стенок 5 и рабочего монолитного слоя 8 днища 6, металлических прокладок 9, размещенных в горизонтальных швах рабочего кирпичного слоя 4 и в монолитном рабочем слое 7.
Сталеразливочный ковш работает следующим образом.
Из конвертера в Сталеразливочный ковш подается сталь марки Ст 3 Сп. При этом струя металла подается на рабочий монолитный слой 8 днища 6, наполняет ковш и контактирует с монолитным слоем 7 боковых стенок 5 ковша. Изоляционный слой 2 футеровки набран, например, из шамотных кирпичей или теплоизоляционного картона. Арматурный слой 3 набран, например, из шамотных кирпичей, рабочий слой 4 набран, например, из периклазоуглеродистых кирпичей, монолитный слой 7 боковых стенок 5 и монолитный слой 8 днища 6 выполнен, например, из огнеупорной массы на основе периклазоуглерода.
Металлические прокладки 9 выполненные, например, из мягкой стали 08ПС, размещенные в рабочем кирпичном слое 4 и монолитном слое 7 стенок 5 разогреваются, становятся пластичными, компенсируют линейный рост огнеупорной кладки, в результате чего швы футеровки уплотняются, сохраняется целостность кирпичей, возрастает стойкость ковша.
Сталеразливочный ковш предлагаемой конструкции испытан в кислородно-конвертером и электросталеплавильном цехах ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».
Использование ковша предлагаемой конструкции позволяет предотвратить выгорание углерода из огнеупоров, сколы и раскрытие швов кладки, предотвращают аварийные прогары футеровки боковых стен. При этом повышается стойкость ковша, обеспечивается длительная работа ковша без замены футеровки, снижается расход огнеупоров.
Примеры конкретного исполнения.
Таблица.
№
Параметры
Примеры
1
2
3
4
1
Вместимость ковша m
350
350
350
342
2
Толщина кирпичного рабочего слоя S<sub>1</sub>, мм
200
200
200
200
3
Толщина монолитного рабочего слоя S<sub>2</sub>, мм
0,03×200=6
0,05×200=10
0,1×200=20
0,15×200=30
4
Толщина стальной прокладки, мм
0,8
1,0
1,5
2,0
5
Состояние футеровки
трещины
хорошее
хорошее
отслоения
6
Стойкость
98
108
110
102
1
В таблице приведены примеры конструктивных параметров сталеразливочного ковша. В первом примере при недостаточной толщине монолитного рабочего слоя 0,03×S и толщине прокладок 0,8 мм образуются трещины, стойкость ковша снижается.
1
В четвертом примере вследствие большей толщины монолитного рабочего слоя 0,15×S и толщины прокладок 2,0 мм происходит отслоение огнеупорной массы, снижается стойкость ковша, происходит неполный слив металла.
Во втором и третьем примере вследствие обеспечения оптимальных параметров монолитного рабочего слоя и толщины металлических прокладок обеспечивается хорошее состояние футеровки, стойкость ковша повышается на 8-10 плавок.