ОГНЕУПОРНОЕ ФАСОННОЕ ИЗДЕЛИЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ВЕРХНЕГО КОЛЬЦА ФУТЕРОВКИ СТАЛЕРАЗЛИВОЧНОГО КОВША

Полезная модель относится к металлургии и может быть использована в металлургических агрегатах, преимущественно для футеровки верхнего кольца сталеразливочных ковшей.
Из уровня техники известно огнеупорное изделие трапециевидной формы. Верхняя и нижняя поверхности изделия параллельны. Поверхность, расположенная лицевой поверхностью внутрь объема сталеразливочного ковша, не является параллельной с поверхностью, расположенной лицевой поверхностью в сторону стального корпуса сталеразливочного ковша, тем самым образуя конусный паз, характеризуемый острым углом от 10° до 45°. Причем толщина изделия постепенно сокращается по направлению к осевой линии ковша. (ЕР 0751362, B22D 41/02, от 26.06.1995).
Известно также огнеупорное клиновидное изделие с наклонной верхней поверхностью. Угол наклона верхней поверхности составляет 30-60 градусов, предпочтительно - 45° (JP2009012015, B22D 41/02, от 02.07.2007).
Известные огнеупорные изделия используются для футеровки верхнего края сталеразливочного ковша, при этом изделия встраиваются наклонной поверхностью в сторону стального корпуса по периметру корпуса сталеразливочного ковша и удерживаются с помощью множества закрепленных на внутренней поверхности корпуса металлических деталей и огнеупорного бетона.
Известные конструкции не позволяют выдерживать экстремальные температуры, характерные для выплавки стали, а особенно в процессе перелива металла и слива шпака из ковша, вследствие чего отмечается низкая стойкость верхней части металлического корпуса сталеразливочного ковша, происходит размыв, деформация обечайки и верхней части корпуса. Нарушение целостности металлоконструкции приводит к тому, что в массиве футеровки не образуются напряжения необходимые для исключения вероятности прохода металла между изделиями футеровки. Также деформированная металлическая часть не способна удержать футеровку во время обрыва метало-шлакового настыля, образующегося на верхнем борте ковша. Все это приводит к снижению стойкости футеровки сталеразливочного ковша, а также увеличению времени и затрат на восстановление деформированного металлического корпуса и обечайки в частности.
Технический результат, достигаемый в заявляемом изобретении, заключается в увеличении стойкости, необходимой прочности футеровки сталеразливочного ковша, за счет обеспечения защиты верхней части металлической конструкции ковша от воздействий горячего шлака и расплавленного металла.
Указанный технический результат достигается тем, что огнеупорное фасонное изделие для выполнения верхнего кольца футеровки сталеразливочного ковша, имеет форму клина, ребровые поверхности, одна из которых наклонная, боковые поверхности, согласно полезной модели, боковые поверхности огнеупорного фасонного изделия содержат металлические пластины, при этом угол у вершины, образованный наклонной ребровой поверхностью и вертикальной ребровой поверхностью составляет 20-30°.
Отличительной особенностью заявляемого огнеупорного клинового изделия является наличие металлических пластин. Использование металлических пластин, впрессованных (или наклеенных) в боковые поверхности огнеупорного изделия, (ввиду разницы теплопроводности металлических пластин и огнеупора), позволяет значительно уменьшить термические напряжения, которые увеличиваются при высоких температурах и циклических перепадах температур в футеровке открытого верхнего края сталеразливочного ковша. В связи с этим исключаются локальные сколы изделий, предотвращается смещение или выпадение огнеупорных фасонных изделий и вырабатывается полный ресурс футеровки. Кроме этого, боковые поверхности изделия с металлическими пластинами обеспечивают спекание изделий в процессе эксплуатации в единый монолит, тем самым, повышая строительную прочность футеровки.
Угол наклона α ребровой поверхности изделия составляет 20-30 градусов, указанный диапазон является оптимальным.
Огнеупорные изделия могут быть изготовлены из любых традиционных материалов, предпочтительно периклазоуглеродистого состава. Важно, чтобы материал, используемый для изготовления огнеупорных изделий, был устойчив к воздействию высоких температур, шлака, имел достаточную прочность.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 представлено огнеупорное клиновидное фасонное изделие. Огнеупорное изделие состоит из огнеупорного тела 1 и двух металлических пластин 2, содержащихся в его противоположных боковых поверхностях. Нижняя и верхняя поверхности огнеупорного изделия параллельные, а вертикальная ребровая поверхность и наклонная ребровая поверхность образуют у вершины изделия угол α равный 20-30°. Предлагаемое изделие имеет клиновидную форму, с уменьшением толщины в сторону осевой линии ковша.
На фиг.2 представлена футеровка верхнего открытого края сталеразливочного ковша. На фиг.2 показано изделие 1 и, образованный наклонной ребровой поверхностью и вертикальной ребровой поверхностью, угол α. Необходимое количество огнеупорных клиновидных фасонных изделий заявляемой конструкции 1 устанавливается нижней поверхностью на последний ряд рабочей футеровки 3 по периметру сталеразливочного ковша, в его верхней открытой части. При этом, одной ребровой наклонной поверхностью изделие направлено в сторону корпуса сталеразливочного ковша, а противоположной вертикальной ребровой поверхностью направлено внутрь объема сталеразливочного ковша. Кроме того, на внутренней стороне корпуса в его верхней части имеется металлический кольцевой элемент 4, на верхней полке указанного элемента 4 и под ней, на внутренней стороне корпуса, наварены анкеры 5. Наличие металлического кольцевого элемента 4 увеличивает жесткость корпуса сталеразливочного ковша и исключает возможность его деформации, обеспечивая упор футеровке при температурном расширении, создавая необходимое напряжение в массиве футеровки. Свободное пространство между предлагаемыми полезной моделью огнеупорными изделиями 1 и верхним краем металлического корпуса ковша заполняется бетоном или мертелем 6. Форма изделий 1 обеспечивает удобное нанесение бетона (мертеля) 6 во время заливки, выполняя одновременно роль опалубки, а также позволяет удерживать установленные изделия 1 в нужном положении после заливки бетона (мертеля) 6. Бетон (мертель) прочно удерживается за счет наваренных анкеров 5 и кольцевого металлического элемента 4.
Итак, огнеупорные клиновидные изделия с металлическими пластинами укладываются традиционным способом, по периметру сталеразливочного ковша, образуя кольцо, для чего огнеупорные изделия могут иметь одинаковую или различную толщину, при необходимости, чередуются с обычными прямыми изделиями.
Таким образом, верхнее кольцо футеровки сталеразливочного ковша имеет необходимую прочность, обеспечивая защиту верхней части металлической конструкции ковша (в том числе и кольцевого металлического элемента, обеспечивающего упор огнеупорным изделиям во время теплого расширения), от воздействий горячего шлака и расплавленного металла, при наклоне сталеразливочного ковша.
Сталеразливочный ковш (сама металлоконструкция или так называемая «броня»), в верхней открытой части которого установлены предлагаемые огнеупорные изделия, имеет более высокие показатели по стойкости при воздействии на него высоких температур, и увеличенный межремонтный период металлического корпуса ковша. Верхняя часть металлоконструкции сталеразливочного ковша надежно защищена от воздействия высоких температур и прямого эрозионного воздействия металла и шлака. Тем самым снижается время, затрачиваемое на восстановление верхней части металлоконструкции и соответственно затраты на проведение ремонтных работ.
Футеровка сталеразливочного ковша, в верхней части которого установлены огнеупорные фасонные изделия предлагаемой конструкции, может быть использована более продолжительный период времени, за счет обеспечения необходимого напряжения между изделиями футеровки и, как следствие, увеличения строительной прочности массива футеровки в целом. Стойкость футеровки сталеразливочных ковшей значительно увеличивается, в среднем на 6-8 плавок.