СТАЛЕРАЗЛИВОЧНЫЙ КОВШ

Предлагаемая полезная модель относится к области черной металлургии, конкретнее к сталеразливочным ковшам, применяемым при непрерывной разливке стали.
Известен сталеразливочный ковш, содержащий металлический корпус и футеровку стен и днища, в котором выполнены гнезда для разливочных стаканов, причем футеровка состоит из арматурного и рабочего слоя, выполненных на основе периклаза (Патент РФ №2095192).
Недостатком описанного ковша является его низкая стойкость, так как в процессе эксплуатации происходит износ футеровки рабочего слоя днища и стенок с различной интенсивностью - днище изнашивается значительно быстрее.
Однако ремонт и восстановление футеровки всего ковша независимо от степени износа и состояния каждого вида футеровки производят одновременно, что ведет к увеличению объема ремонта футеровки.
Наиболее близким по технической сущности является сталеразливочный ковш, содержащий металлический корпус и футеровку стен и днища, в котором выполнено гнездо для разливочного стакана, состоящую из арматурного слоя и рабочего слоя, выполненного из огнеупоров периклазоуглеродистого состава, причем арматурный слой днища выполнен из бетона, залитого на днище металлического корпуса (патент РФ №51921).
Недостатком ближайшего аналога является низкая стойкость футеровки стен ковша и большие затраты на футеровку арматурного монолитного слоя днища бетоном шпинельнокорундового состава.
Это происходит в результате того, что при ломке рабочей футеровки стен и днища нарушается поверхность бетонного арматурного слоя, возникает необходимость выравнивания нарушенной поверхности бетона.
В процессе службы, в результате давления кладки рабочей футеровки стен и усадки массы при разогреве футеровки, происходит проседание футеровки стен и раскрытие швов кладки и последующего их размывания металлом и шлаком, что приводит к быстрому разрушению рабочего и арматурного слоев футеровки стен с возможным аварийным проходом жидкой стали через швы футеровки и снижению стойкости футеровки ковша.
Недостатком ближайшего аналога являются также высокие затраты на футеровку арматурного монолитного слоя днища, так как стоимость одной тонны шпинельнокорундового бетона составляет 30 750 руб/т.
Кроме того, теплопроводность шпинельнокорундового бетона высокая, что приводит к образованию скрапин на днище ковша и неполному сливу металла из ковша в процессе разливки стали, что также сказывается отрицательно на стойкости футеровки ковша.
Технической задачей, решаемой полезной моделью, является повышение стойкости сталеразливочного ковша, сокращение затрат на выполнение футеровки ковша, снижение расхода огнеупоров.
Поставленная техническая задача достигается тем, что сталеразливочный ковш, включающий металлический корпус и футеровку стен и днища, состоящую из арматурного и рабочего слоя, выполненного из огнеупоров на основе периклаза, причем арматурный слой днища выполнен из бетона, залитого на днище металлического корпуса, в отличие от ближайшего аналога, по периметру ковша на арматурном слое днища выполнена опорная полка, приваренная к металлическому корпусу, причем ширина полки равна толщине футеровки стен, а арматурный бетонный слой содержит от 30 до 40% (объемных) шамотного кирпича или боя шамотных огнеупоров.
Сущность полезной модели заключается в том, что с целью снижения износа огнеупоров за счет предотвращения раскрытия швов футеровки стен ковша металлический корпус ковша содержит опорную полку для удержания футеровки стен и арматурного бетонного слоя днища, а арматурный
бетонный слой днища содержит 30-40% (объемных) шамотных огнеупоров или боя, бывшего в употреблении шамотного кирпича.
Повышение стойкости сталеразливочного ковша будет происходить вследствие того, что кладка арматурного и рабочего слоя стен удерживается опорной полкой, швы кладки в процессе эксплуатации ковша не раскрываются, не происходит размыва и прогаров футеровки по швам шлако-металлическим расплавом, в результате чего снижается скорость износа футеровки и повышается ее стойкость.
Снижение затрат на футеровку арматурного бетонного слоя будет достигнуто за счет снижения расхода шпинельнокорундового бетона в объеме 30-40%, стоимость которого составляет более 30 тыс руб/т и замены его шамотными огнеупорами или их боем, стоимость которых составляет 5430 руб/т, а боя - 300 руб/т.
При выполнении арматурного бетонного слоя днища с содержанием шамотного кирпича 30-40% снижается теплопроводность футеровки днища, не происходит образования металлического "козла" на футеровке, повышается выход годной стали, повышается стойкость футеровки, снижаются затраты на огнеупоры.
Если содержание шамотного кирпича в арматурном слое будет меньше 30%, то повысится теплопроводность футеровки днища, будет происходить образование "козлов" на футеровке, снижаться стойкость футеровки, повысятся затраты на огнеупоры.
Если содержание шамотного кирпича в арматурном слое будет больше 40%, возможна плотная укладка огнеупоров с образованием швов между кирпичами, что ослабит механическую прочность арматурного слоя, приведет к снижению его стойкости, проникновению металла в швы между кирпичами, прогару металлического корпуса днища.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображена схема сталеразливочного ковша, продольный разрез.
Сталеразливочный ковш включает металлический корпус 1. Арматурный слой стенок 2 выполнен из шамотного кирпича, например, толщиной 100 мм, рабочий слой стенок 3 выполнен из периклазоуглеродистого кирпича, например толщиной 200 мм, опорная полка 4, приваренная к корпусу ковша 1, выполненная из стали 09Г2С, например, толщиной 20 мм, рабочий слой днища 5 выполнен из периклазоуглеродистого кирпича, например, толщиной 300 мм, арматурный слой днища 6 выполнен из бетона марки БШК (бетон шпинельнокорундовый), например, толщиной 340-360 мм и шамотного кирпича 7, например, толщиной 200 мм.
Сталеразливочный ковш работает следующим образом:
В процессе эксплуатации сталеразливочный ковш наполняется сталью и через разливочный стакан (на чертеже не показан) сталь сливается в промежуточный ковш и далее в кристаллизаторы.
Арматурный слой 2 и рабочий слой 3 образуют поверхность боковых стен ковша, удерживаемых опорной полкой 4.
Арматурный слой 6 с шамотным кирпичом 7 и рабочим слоем 5 образуют поверхность днища ковша. В процессе эксплуатации ковша футеровка стен надежно удерживается опорной полкой, швы футеровки не раскрываются, снижается скорость износа огнеупоров, повышается стойкость ковша.
При замене футеровки стен арматурный слой днища также удерживается опорной полкой и не разрушается при кантовке ковша, что увеличивает его стойкость и сокращает расход огнеупоров.
ТаблицаПримеры конкретного выполнения
Параметры
Примеры
1
2
3
4
1. Вместимость ковша, т
360
360
360
360
2. Объем шамотного кирпича в арматурном слое, %
20
30
40
50
3. Выход годной стали, т
350
354
354
354
4. Стойкость рабочей футеровки днища, плавок
50
56
56
56
5. Стойкость рабочей футеровки стен ковша, пл.
100
112
112
112
6. Стойкость арматурной футеровки днища, пл.
950
1100
1100
900
В таблице приведены примеры конструктивных параметров сталеразливочного ковша.
В первом примере при недостаточном объеме шамотных огнеупоров в арматурном слое днища 20% (вместо 30-40%), снижается выход годной стали, происходит образование "козлов" на футеровке, снижается стойкость футеровки.
В четвертом случае вследствие повышенного объема шамотных огнеупоров 50% (вместо 30-40%) в арматурном слое днища снижается механическая прочность арматурного слоя днища и его стойкость.
Во втором и третьем оптимальных примерах, вследствие обеспечения необходимого содержания шамотных огнеупоров в арматурном слое обеспечивается снижение потерь остатков металла в ковше после разливки плавки в 1,5-2 раза, снижается расход огнеупоров вследствие повышения стойкости футеровки стен и днища ковша.