СТАЛЕРАЗЛИВОЧНЫЙ КОВШ

Предлагаемая полезная модель относится к металлургии, конкретнее к большегрузным сталеразливочным ковшам, применяемым при непрерывной разливке металлов.
Известен сталеразливочный ковш, содержащий металлический кожух, арматурный и рабочий слои футеровки из кирпичей, выполненных на основе периклаза, гнездовые кирпичи с разливочными стаканами, установленными в днище ковша (А.С. №1743687 В22Д 41/02).
Недостатком известного сталеразливочного ковша является низкая стойкость футеровки, а также большое время простоя ковша на ремонте.
Это объясняется тем, что в процессе эксплуатации ковша происходит интенсивный износ футеровки днища и нижней части стен потоками жидкой стали, что приводит к необходимости замены всего рабочего слоя футеровки и длительному простою ковша на ремонте.
Наиболее близким по технической сущности является сталеразливочный ковш, содержащий металлический кожух и футеровку стен и днища, в котором выполнены гнезда для разливочных стаканов. Футеровка состоит из теплоизоляционного, арматурного и рабочего слоя, выполненного из огнеупоров на основе периклаза, в месте сопряжения рабочего слоя боковых стен и рабочего слоя днища выполнен зазор, заполненный огнеупорной массой, над которым выполнен выступ из кирпичей высотой 0,03-0,05 высоты ковша (патент РФ №50894).
Недостатком ближайшего аналога является также низкая стойкость футеровки ковша и длительные простои ковша на ремонте.
Это происходит в результате того, что с усиленным барбатажем металла в ковше при сливе плавки и продувке металла инертным газом возникает повышенный износ футеровки по вертикальным швам, образуемым сопрягаемыми боковыми гранями кирпичей при кладке ковша. При этом жидкий шлакометаллический расплав проникает в вертикальные швы, в результате чего происходит прогар футеровки, образование «кольчуги» на арматурном слое, сквозной прогар футеровки и стального кожуха, что приводит к потерям металла и аварийной остановке ковша на ремонт не только рабочего слоя, но и арматурного слоя и стального кожуха ковша. Кроме того гладкие боковые грани не обеспечивают надежное соединение кирпичей в футеровке, что приводит к смещению кирпичей в процессе кантовки ковша, раскрытию швов, снижению прочности футеровки и снижению ее стойкости.
Технической задачей, решаемой полезной моделью, является повышение стойкости сталеразливочного ковша и сокращение простоев ковша на ремонте.
Решение технической задачи достигается тем, что в сталеразливочном ковше, включающем металлический кожух, огнеупорную футеровку боковых стен и днища, состоящую из изоляционного, арматурного и рабочего слоев, в месте сопряжения рабочего слоя боковых стен и рабочего слоя днища выполнен зазор, заполненный огнеупорной массой, над которым выполнен выступ из кирпичей, в отличие от ближайшего аналога сопрягаемые боковые грани кирпичей рабочего слоя боковых стен и выступа содержат радиальные выемки и выступы, расположенные симметрично на противоположенных боковых гранях, при этом величина радиуса R выемки и выступа равна 0,025-0,05 высоты кирпича Н, а расстояние между центрами полуокружностей выемок и выступов l=3-4 R, а швы между боковыми гранями кирпичей заполнены тонкомолотым периклазовым порошком на фосфатной связке
Повышение стойкости сталеразливочного ковша будет происходить вследствие того, что в процессе футеровки выступы боковой грани кирпича входят в выемки в боковой грани следующего кирпича и образуют прочное лабиринтное соединение в кольцах кладки, при этом шов заполняется тонкомолотым периклазовым порошком, который надежно удерживается от высыпания в выемках боковых граней кирпичей. В результате повышается строительная прочность и плотность швов футеровки, увеличивается стойкость сталеразливочного ковша.
Сущность полезной модели заключается в том, что с целью снижения разгара вертикальных швов футеровки сталеразливочного ковша потоками жидкой стали и сохранения строительной прочности и плотности кладки в процессе кантовки и чистки ковша боковые сопрягаемые грани кирпичей рабочего слоя боковых стен ковша содержат с одной стороны радиальные выемки, а с противоположной стороны симметрично расположенные радиальные выступы, при этом величина радиуса R выемки и выступа равна 0,025-0,05 высоты кирпича Н, а расстояние между центрами выемок и выступов l=3-4 R радиуса выемки, а швы между боковыми гранями заполнены тонкомолотым периклазовым порошком.
В результате увеличивается строительная прочность и плотность кладки, повышается стойкость сталеразливочного ковша.
Если радиус выемки и выступа боковой грани будет меньше 0,025 высоты кирпича, то огнеупорный порошок не будет удерживаться в швах, что приведет к образованию «пустошовки» между кирпичами, проникновению расплава в швы кладки, возрастает скорость износа кирпича по швам футеровки, снижается стойкость ковша.
Если радиус выемки и выступа боковой грани будет больше 0,05 высоты кирпича, то возможно образование трещин и сколов огнеупора, что также приведет к снижению стойкости футеровки.
Если расстояние между центрами выемок будет меньше величины 3-х радиусов, то будет происходить выкрашивание кромки огнеупора между выемками, последующее высыпание порошка и образование «пустошовки» между кирпичами, что приведет к повышенному износу кирпича и снижению стойкости ковша.
Если расстояние между центрами выемок будет больше величины 4-х радиусов, то это также приведет к образованию «пустошовки» на прямых участках граней кирпичей между выемками и как следствие ускоренному износу огнеупора и снижению стойкости футеровки.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
На чертеже показана схема сталеразливочного ковша, продольный разрез.
Сталеразливочный ковш включает:
металлический кожух - 1; изоляционный слой - 2, выполненный, например, из муллитокремнеземистого картона марки МКРКГ-400, толщиной 10 мм; арматурный слой стен и днища - 3, выполненный, например, из шамотных кирпичей марки ШК-4, толщиной 105 мм в стенах ковша и 315 мм в днище ковша, рабочий слой стен - 4 и рабочий слой выступа - 5, выполненный например из плавленого периклазоуглеродистого кирпича марки ПУПК С-2, толщиной 200 мм и высотой 160 мм, боковые сопрягаемые грани которого содержат радиальные выемки - 6 и симметрично расположенные радиальные выступы - 7, с величиной радиуса 0,025-0,05 высоты кирпича и расстоянием между центрами выемок и выступов равным 3-4 радиуса выемки, а швы заполнены тонкомолотым периклазовым порошком - 8, например марки МПСФ (мертель периклазовый спеченный фосфатный), рабочий слой днища - 9, выполненный например из плавленого периклазоуглеродистого кирпича марки ПУПК Д-11, толщиной 300 мм.
Кольцевой зазор - 10, заполненный например огнеупорной массой марки ППФ (порошок периклазовый с фосфатной связкой).
Сталеразливочный ковш работает следующим образом:
Из электросталеплавильной печи в Сталеразливочный ковш емкостью 180 т подается сталь марки Ст3сп. Из наполненного ковша жидкая сталь через разливочный стакан, установленный в гнездовом кирпиче днища ковша (на чертеже не показан) сливается в промежуточный ковш и далее в кристаллизаторы, из которых вытягиваются непрерывные слитки.
Рабочий слой 4 и 5 образуют поверхность боковых стен ковша, рабочий слой 9 образует поверхность днища ковша.
Радиальные выступы 7 боковых граней кирпичей входят в радиальные выемки 6, образуя надежное соединение кирпичей в кольцах футеровки и предотвращают раскрытие швов в футеровке при кантовке и чистке ковша.
Периклазовый порошок 8 под воздействием температуры жидкой стали спекается, образуя плотный монолитный шов. Вследствие этого повышается стойкость ковша, сокращаются простои ковша на ремонте.
В таблице приведены примеры футеровки и работы сталеразливочного ковша с различными параметрами.
Таблица - Примеры конкретного исполнения
Примеры
Параметры
1
2
3
4
Вместимость ковша, т
180
180
180
180
Толщина кирпича, мм
200
200
200
200
Высота кирпича Н, мм
160
160
160
160
Отношение величины радиуса
выемки боковой грани к высоте
0,015
0,025
0,05
0,1
кирпича, R/H
Расстояние между центрами
2
3
4
5
выемок по толщине кирпича, l
Скорость износа кирпича, мм
2,5
2,0
2,1
2,4
Стойкость футеровки, пл.
40
50
48
42
В первом примере при величине радиуса выемки равном 0,015 высоты кирпича и расстоянием между центрами выемок равным величине 2-х радиусов наблюдается образование «пустошовки» и повышенного износа кирпича, снижается стойкость футеровки.
В четвертом примере при величине радиуса выемки равном 0,1 высоты кирпича и расстоянием между центрами выемок равным величине 5 радиусов также наблюдается образование «пустошовки» между выемками, что также приводит к повышенному износу кирпича и снижению стойкости футеровки.
Во втором и третьем примерах вследствие оптимальных размеров футеровки снижается скорость износа огнеупора, повышается стойкость футеровки ковша, сокращается время простоя ковша на ремонте.
Сталеразливочный ковш предлагаемой модели испытан в электросталеплавильном цехе ОАО «ММК».
Использование предложенного ковша позволяет снизить скорость износа футеровки, повысить стойкость ковша и сократить расход огнеупоров.