СТАЛЕРАЗЛИВОЧНЫЙ КОВШ

Полезная модель относится к металлургии, в частности, к футеровке сталеразливочных ковшей.
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 недостаточная 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 50894, В22Д 41/00) содержащий стальной корпус и огнеупорную футеровку стен и дна, состоящую из теплоизоляционного, арматурного и рабочего слоя, выполненного из периклазоуглеродистых кирпичей, в месте сопряжения рабочего слоя боковых стен и рабочего слоя дна выполнен зазор, заполненный огнеупорной массой, над которым выполнен выступ из кирпичей высотой 0,03-0,05 высоты ковша.
Недостатком известного сталеразливочного ковша является низкая стойкость футеровки ковша и длительные простои ковша в ремонте.
Это происходит в результате того, что выступ из кирпичей, защищающий футеровку боковых стенок от размывания потоками жидкой стали, в процессе эксплуатации ковша при его кантовке для слива остатков шлакометаллического расплава выпадает из ковша, боковые стенки ковша остаются незащищенными, футеровка стен размывается, и ковш выводится из работы раньше времени.
Технический результат, достигаемый в заявляемой полезной модели, заключается в повышении стойкости рабочей футеровки дна сталеразливочного ковша, обеспечивающей возможность снижения удельного расхода огнеупоров.
2
3
Указанный технический результат достигается за счет того, что в сталеразливочном ковше, содержащем стальной кожух с футеровкой стен и дна, состоящей из теплоизоляционного, арматурного и рабочего слоев, и установленные в нем продувочные и сталевыпускные блоки, в соответствии с полезной моделью, нижняя часть рабочего слоя футеровки дна выполнена из огнеупорного бетона, содержащего не менее 85% AlO и не менее 5% MgO, и состоит из монолитного опорного кольца, внешняя цилиндрическая поверхность которого примыкает к арматурному слою футеровки стены, а торцевая - к арматурному слою футеровки дна, и монолитного рабочего слоя футеровки дна высотой не менее 250 мм, с сухим швом между опорным кольцом и монолитной футеровкой дна, при этом толщина опорного кольца составляет 160-260 мм, а его высота составляет 0,7-0,9 от высоты рабочего слоя монолитной футеровки дна.
Выполнение рабочей футеровки дна с опорным кольцом позволяет защитить место сопряжения футеровки стен и дна, т.к. бетонная рабочая футеровка дна выполняется внахлест к футеровке стены. Благодаря более высокой прочности огнеупорного бетона на основе табулярного глинозема нижняя часть стен меньше подвергается эрозии потоками жидкого металла во время выпуска его из плавильного агрегата. Кроме того, такое исполнение рабочей футеровки предотвращает затекание жидкого металла встык между футеровкой стены и дна из-за отсутствия прямого шва. Из-за низкой теплопроводности огнеупорного бетона на футеровке в месте стыка образуется шлакометаллический гарнисаж, который дополнительно защищает от эрозии и снижает вероятность прохода металла.
Толщина опорного кольца выбирается исходя из толщины оксидуглеродистых кирпичей, применяемых в рабочей футеровке стены и варьируется от 160 до 260 мм. Увеличение толщины опорного кольца выше 260 мм уменьшает площадь сухого шва между опорным кольцом и огнеупорной футеровкой дна, что может привести к повышенному расходу огнеупора при зачистке дна и даже к выпадению монолитной футеровки дна при кантовке ковша. При снижении толщины опорного кольца ниже 160 мм на нем невозможно будет выложить рабочую футеровку стены, что не позволит достичь технического результата.
Высота опорного кольца зависит от высоты рабочего слоя футеровки дна, а также от высоты оксидуглеродистых кирпичей, и выбирается с таким условием, чтобы рабочий слой дна перекрыл 0,5 или 1,5 ряда кирпичной рабочей футеровки стены. Увеличение высоты опорного кольца выше 0,9 от толщины рабочего слоя футеровки дна, приведет к повышенному расходу огнеупорного бетона, что не позволит достичь технического результата. Уменьшение высоты опорного кольца ниже 0,7 от толщины рабочего слоя футеровки дна приведет к снижению механической прочности кольца и риску его разрушения под весом футеровки стены, что в свою очередь приведет к преждевременному выводу ковша из работы и не достижению заявленного технического результата. Минимальная высота рабочего слоя футеровки дна определялась на основании расчета напряжений, возникающих в дне при воздействии струи металла на выпуске, а также под весом столба металла при заполнении ковша. При высоте монолитной футеровки дна меньше 250 мм повышается вероятность разрушения дна в месте падения струи металла из сталеплавильного агрегата, особенно ближе к окончанию кампании ковша, что не позволит достичь технического результата, и может вызвать аварийную ситуацию - проход металла.
2
3
Выполнение нижней части рабочего слоя футеровки из огнеупорного бетона на основе табулярного глинозема, содержащего не менее 85% масс. AlO, обеспечивает высокую огнеупорность, прочность и трещиностойкость футеровки.
Содержание в составе огнеупорного бетона MgO как в виде чистого компонента, так и в виде алюмомагнезиальной шпинели в количестве не менее 5% масс., повышает шлакоустойчивость и эрозионную стойкость огнеупора.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняет чертеж (фиг. 1), где изображен продольный разрез предлагаемого сталеразливочного ковша.
Сталеразливочный ковш содержит стальной кожух (1), теплоизоляционный (2), арматурный (3) и рабочий (4) слои футеровки. При этом нижняя часть рабочего слоя футеровки дна состоит из опорного кольца (5) и монолитной футеровки дна (6), выполненных из огнеупорного бетона. Толщина опорного кольца (5) S составляет 160-260 мм, а высота h составляет 0,7-0,9 от высоты монолитной рабочей футеровки дна (6) Н.
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. Рабочий монолитный слой дна выполняется в две стадии. Первоначально при помощи шаблона выполняется опорное кольцо. Шаблон центрируется в ковше на расстоянии 160-260 мм от арматурного слоя стены в зависимости от формата кирпича, применяемого в рабочей футеровке стены. Огнеупорный бетон на основе табулярного глинозема с добавлением шпинели, затворенный водой, подается в пространство между шаблоном и арматурной футеровкой стены, после чего проводится его виброукладка при помощи ручных вибраторов. Высота опорного кольца составляет 0,7-0,9 от высоты рабочей футеровки дна. Через 6-8 часов после окончания заливки бетона шаблон удаляется из ковша и проводится кладка 3-4 рядов рабочей футеровки стены периклазоуглеродистыми изделиями. После этого в колодцы арматурной футеровки дна устанавливаются продувочные и сталевыпускные гнездовые блоки, и выполняется заливка рабочей футеровки дна и его виброукладка с помощью ручных вибраторов. При этом в месте контакта уже набравшего прочность, застывшего бетонного опорного кольца, и заливаемой рабочей футеровкой дна после застывания последней образуется так называемый сухой шов. Затем сталеразливочный ковш отправляют на сушку и разогрев футеровки, после чего его отдают в работу.
При выпуске металла в ковш, струя металла воздействует на бойную зону дна ковша, а отраженные потоки размывают нижнюю часть рабочего слоя футеровки стены в месте стыка с дном. 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. Выполнение рабочей футеровки дна с опорным кольцом позволяет защитить место сопряжения футеровки стен и дна, т.к. бетонная рабочая футеровка дна выполняется внахлест к футеровке 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 периклазоуглеродистых изделий, а также повышенную трещиностойкость благодаря более низкому термическому коэффициенту линейного расширения. Таким образом, изготовление футеровки дна из огнеупорного бетона с применением опорного кольца позволяет предотвратить опережающий износ футеровки в месте стыка стены и дна и обеспечивает равную стойкость зон футеровки сталеразливочного ковша, что приводит снижению удельного расхода огнеупоров.