СТАЛЕРАЗЛИВОЧНЫЙ КОВШ

Полезная модель относится к металлургии, в частности, к футеровке сталеразливочных ковшей.
Футеровка сталеразливочных ковшей подвергается интенсивному воздействию потоками расплавленной стали и шлака. Эти воздействия имеют тепловую, физическую и химическую природу и приводят к эрозии огнеупоров и, в конечном счете, к разрушению футеровки. Причем, в различных зонах футеровки ковша интенсивность указанных воздействий различаются, а, следовательно, различается и скорость эрозии. Химическая эрозия наиболее интенсивна в зоне шлакового пояса, а механическая и тепловая - в зоне падения струи расплавленной стали, выпускаемой из сталеплавильного агрегата, на часть днища и стен футеровки ковша, называемой бойной зоной.
Известен сталеразливочный ковш с огнеупорным дном (патент RU 2095192, В22Д 41/02)), содержащий металлический кожух, арматурный и рабочие слои футеровки, при этом рабочий слой футеровки стены выполнен из периклазоуглеродистых штучных изделий (кирпичей), а дно - из периклазохромитовых формованных огнеупоров.
Недостатком известного ковша является низкая стойкость его футеровки. Это объясняется тем, что в процессе его эксплуатации происходит интенсивное размывание рабочего слоя футеровки стен и дна потоками жидкой стали, а также в результате химического взаимодействия кирпичной футеровки с компонентами стали и шлака. Кроме того, в процессе эксплуатации ковша износ компонентов футеровки рабочего слоя стены и дна, происходит с различной интенсивностью, что приводит к преждевременному выводу ковшей из оборота и необходимости их ремонта.
Известен сталеразливочный ковш (патент RU 2 486 989, В22Д 41/02) содержащий металлический корпус и последовательно расположенные в нем арматурный и рабочий слои футеровки стен и дна ковша, при этом толщина рабочего слоя футеровки из штучных изделий дифференцирована по высоте ковша: высота нижней части рабочего слоя футеровки сталеразливочного ковша составляет 0,2-0,5 внутренней высоты полезного объема сталеразливочного ковша при его толщине, равной 1,4 толщины рабочего слоя, высота утолщенного рабочего слоя футеровки средней части сталеразливочного ковша составляет 0,15-0,3 внутренней высоты полезного объема сталеразливочного ковша при его толщине, равной 1,25 толщины рабочего слоя.
Недостатком данного изобретения является низкая стойкость нижней части рабочей футеровки стены ковша, связанная с малой прочностью составляющих ее периклазоуглеродистых формованных изделий.
Технический результат, достигаемый в заявляемой полезной модели, заключается в повышении стойкости рабочей футеровки стены сталеразливочного ковша, обеспечивающей возможность снижения удельного расхода огнеупоров.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в сталеразливочном ковше, выполненном в виде металлического кожуха, содержащего стену и дно, огнеупорная футеровка которых состоит из теплоизоляционного, арматурного и рабочего слоев, а рабочий слой, в свою очередь, состоит из рабочего слоя стены ковша, рабочего слоя дна и рабочего слоя шлакового пояса, рабочий слой футеровки нижней части стены сталеразливочного ковша, высота которой составляет 0,3-0,6 от общей высоты указанной стены, выполнен из огнеупорного бетона, содержащего не менее 90% Аl2O3 и не менее 5% MgO, а толщина рабочего слоя футеровки в нижней части стены сталеразливочного ковша составляет 1,1-1,2 от толщины рабочего слоя футеровки верхней части указанной стены, с равномерным увеличением толщины в направлении дна в бойной зоне стены с угловым размером 80-180° до 1,3-1,4 от толщины рабочего слоя футеровки верхней части стены и утолщением по периметру на участке примыкания рабочего слоя стены к рабочему слою дна сталеразливочного ковша до 1,5 толщины рабочего слоя футеровки верхней части стены.
Выполнение нижней части рабочего слоя футеровки из огнеупорного бетона позволяет решить проблему опережающего износа рабочей футеровки нижней части стены. Высота и толщины нижней части рабочего слоя футеровки стены выбиралась исходя из среднего времени нахождения металла в ковше, а также на основании анализа топографии износа футеровки стены ковша из формованных огнеупоров.
2
3
Увеличение высоты нижней части рабочей футеровки, выполненной из огнеупорного бетона с содержанием АlО не менее 90% и MgO не менее 5%, выше 0,6 высоты стены приведет к снижению полезного объема ковша, а также повышению удельного расхода огнеупоров на футеровку, что противоречит технической задаче. Снижение высоты нижней части рабочей футеровки стены ниже 0,3 высоты стены может привести к опережающему износу рабочей футеровки стены и преждевременному выводу ковша из работы, что не позволит достичь технического результата.
Увеличение толщины нижней части рабочей футеровки стены выше 1,2 от толщины верхней части рабочего слоя футеровки стены, в зоне примыкания футеровки стены к футеровке дна - выше 1,5, а в бойной зоне - выше 1,4, приведет к повышенному расходу огнеупорного бетона, что не позволит достичь технического результата, уменьшение ее толщины ниже 1,1 от толщины верхней части рабочего слоя футеровки стены, в зоне примыкания футеровки стены к футеровке днище - ниже 1,5 (в бойной зоне - ниже 1,3) приведет к опережающему износу футеровки стены ковша и снижению стойкости.
2
3
Выполнение нижней части рабочего слоя футеровки из огнеупорного бетона на основе табулярного глинозема, содержащего не менее 90% масс АlО, обеспечивает высокую огнеупорность, прочность и трещиностойкость футеровки.
Содержание в составе огнеупорного бетона MgO в виде алюмомагнезиальной шпинели в количестве не менее 5% масс. повышает шлакоустойчивость и эрозионную стойкость огнеупора.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема предлагаемого сталеразливочного ковша, вид сверху, на фиг. 2 - продольный разрез предлагаемого сталеразливочного ковша.
1
2
3
Сталеразливочный ковш содержит стальной кожух (1), теплоизоляционный (2), арматурный (3) и рабочий слои футеровки. При этом рабочий слой футеровки стены состоит из нижней части рабочей футеровки стены (4), верхней части рабочей футеровки стены (5) и футеровки шлакового пояса (6). Нижняя часть рабочего слоя футеровки стены (4) высотой HI, равной 0,3-0,6 высоты стены ковша Н выполнена из огнеупорного бетона на основе табулярного глинозема. Толщина нижней части рабочего слоя футеровки стены S составляет 1,1-1,2 от толщины верхней части рабочего слоя футеровки стены S, а в бойной зоне (7) стены, примыкающей к днищу, с угловым размером α, равным 80-180° толщина S составляет 1,3-1,4 толщины верхней части рабочего слоя футеровки стены S. В зоне (8) примыкания рабочей футеровки стены к футеровке днища по периметру толщина рабочего слоя футеровки стены S достигает 1,5 толщины верхней части рабочего слоя футеровки стены.
Футеровка сталеразливочного ковша производится следующим образом. На кожух ковша с помощью огнеупорного клея или шамотного мертеля устанавливаются теплоизоляционные плиты. Производится кладка арматурного слоя стены и дна шамотным или высокоглиноземистым кирпичом. Выполняется рабочий слой дна (монолитный или кирпичный), с установкой продувочных и сталевыпускных гнездовых блоков. Затем на рабочий слой днища устанавливается и центрируется шаблон с платформенными вибраторами. Огнеупорный бетон на основе табулярного глинозема, затворенный водой, подается в пространство между шаблоном и арматурной футеровкой стены, после чего проводится его виброукладка. Через 6-8 часов после окончания заливки бетона шаблон удаляется из ковша и проводится кладка оставшейся части рабочей футеровки стены и шлакового пояса периклазо-углеродистыми изделиями. Затем сталеразливочный ковш отправляют на сушку и разогрев футеровки, после чего его отдают в работу.
При выпуске металла в ковш, струя металла воздействует на нижнюю часть рабочего слоя футеровки стены в бойной зоне. После наполнения, ковш с металлом передается на внепечную обработку, а затем на разливку. Длительность нахождения металла в ковше может достигать 300 мин, при этом длительность контакта металла с нижней частью рабочего слоя футеровки стены в среднем на 10-15% превышает этот показатель для верхней части стены и шлакового пояса. Повышение толщины нижней части рабочего слоя футеровки стены от 1,1-1,2 толщины верхней части рабочего слоя стены до 1,3-1,4 от толщины рабочего слоя обеспечивает равностойкость футеровки стены. Кроме того, нижняя часть рабочего слоя футеровки стены изготавливается из высокопрочного огнеупорного бетона на основе табулярного глинозема. Данный бетон имеет предел прочности при 1500°С в 2-3 раза превышающий предел прочности периклазо-углеродистых изделий, а также повышенную трещиностойкость благодаря более низкому термическому коэффициенту линейного расширения. Таким образом, изготовление нижней части рабочего слоя стены из огнеупорного бетона с утолщением в ней и дополнительных утолщениях в бойной зоне стены и в зоне примыкания рабочей футеровки стены к футеровке днища позволяет предотвратить опережающий износ футеровки в месте падения струи металла и обеспечивает равную стойкость зон футеровки сталеразливочного ковша, что приводит снижению удельного расхода огнеупоров.