ЛЕТОЧНЫЙ КИРПИЧ
NOTCH BRICK

Леточный кирпич относится к черной металлургии, может быть использован в шахтных печах, предназначенных для плавки чугуна.
Известен аналог - леточный кирпич для шлаковой летки (источник информации Иванов В.Н. «Словарь-справочник по литейному производству». - М.: «Машиностроение», 1990. - 384 с.).
На фиг.1 схематически показан леточный кирпич для шлаковой летки.
2
3
Леточный кирпич для шлаковой летки представляет собой кирпич сферической формы с размерами 228×228 мм с леточным отверстием, расположенным немного выше центра. Леточный кирпич для шлаковой летки изготавливается из высокоглиноземистого огнеупорного материала (алюмосиликатных огнеупоров), который содержит более 45% глинозема AlO. Сырьем для высокоглиноземистого огнеупорного леточного кирпича для шлаковой летки являются технический глинозем и электрокорунд с добавкой огнеупорной глины, а также высокоглиноземистые породы (кианит, андалузит, диаспор, боксит).
Недостатки заключаются в том, что
- изготавливается только на огнеупорных заводах России по специальному заказу;
- для изготовления необходима специальная оснастка;
- как правило, леточный кирпич для шлаковой летки имеет небольшую толщину и при эксплуатации имеет небольшой срок службы;
- устанавливается стационарно в нижней части печи и при выходе из строя нужно разбирать почти всю футеровку печи.
Из-за перечисленных выше недостатков невозможно получить технический результат.
Из известных наиболее близким по технической сущности (прототипом) является леточный кирпич для чугунной летки (источник информации Иванов В.Н. «Словарь-справочник по литейному производству». - М.: «Машиностроение», 1990. - 384 с.).
На фиг.2 схематически показан леточный кирпич для чугунной летки.
Леточный кирпич для чугунной летки представляет собой прямой кирпич (как шамотный кирпич ША1 №5), имеющий размеры 228×115×65 мм с двумя отверстиями:
- нижним сквозным;
- верхним глухим запасным.
2
3
2
3
Леточный кирпич для чугунной летки изготавливается из высокоглиноземистого огнеупорного материала (алюмосиликатных огнеупоров), которые содержат более 45% глинозема AlO. В основном леточный кирпич для чугунной летки изготавливают из муллитокремнеземистого огнеупорного состава, содержащего 45-62% AlO (обычно марка МКРС-45). Физико-химические показатели леточного кирпича для чугунной летки приведены в табл.1.
Таблица 1
Физико-химические показатели леточного кирпича для чугунной летки марки МКРС-45
Марка
МКРС-45
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, свыше
45
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, не более
1,8
Пористость открытая, %, не более
24
Предел прочности при сжатии, Н/мм<sup>2</sup>, не менее
20
Огнеупорность, °С, не ниже
1750
Температура начала размягчения, °С, не ниже
1400
Теплостойкость, теплосмен, не менее
3
Установка леточного кирпича для чугунной летки показана на фиг.3.
Недостатки заключаются в том, что
- изготавливаются только на огнеупорных заводах России по специальному заказу;
- для изготовления необходима специальная оснастка;
- из-за небольшой толщины леточный кирпич для чугунной летки имеет малый срок службы;
- устанавливается леточный кирпич для чугунной летки в нижней части плавильной печи «стационарно», т.е. износившийся леточный кирпич нельзя извлечь быстро и установить на его место новый. Из-за перечисленных выше недостатков невозможно получить технический результат.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение срока службы (стойкости) леточного кирпича, а также возможность быстрой замены в случае износа.
Технический результат - разработанная конструкция леточного кирпича отличается большим сроком службы (стойкостью) и возможностью быстрой замены в случае износа.
2
3
2
3
Указанный технический результат достигается за счет того, что в чугунную летку печи, в частности шахтной, содержащую леточный кирпич, леточную стену с нишей, броню печи, согласно предлагаемому изобретению введен леточный кирпич, выполненный с габаритами 164×400×300 мм из муллитового уплотненного блока, помещенный в сварной короб и зафиксированный в нем фиксирующей рамкой, приваренной к сварному коробу и прикрепленной к четырем упорам, расположенным в углах сварного короба для дополнительной фиксации и удерживания леточного кирпича от давления расплавленного металла. Предлагаемый леточный кирпич имеет толщину в 2,52 раза большую, чем толщина прототипа. Материал для изготовления леточного кирпича имеет в своем составе больше AlO, меньше FeO и ниже пористость, а также имеет значительно выше предел прочности и температуру начала размягчения. Введение перечисленных элементов обеспечивает увеличение срока службы (стойкости) леточного кирпича.
При этом к передней части сварного короба приварена рамка с двумя крючками для удаления износившегося леточного кирпича вместе со сварным коробом. Такая конструкция дает возможность быстрой замены леточного кирпича в случае износа. Кроме того, к рамке сварного короба приварены три кронштейна, расположенные под углом 120°, в которых выполнены пазы под зажимающие клинья, а для крепления сварного короба в нише леточной стены к броне печи приварены три кронштейна под углом 120° с пазами для зажимающих клиньев, совпадающие с пазами кронштейнов, приваренных к рамке сварного короба. Введение перечисленных элементов обеспечивает надежное крепление сварного короба в нише леточной стены и легкое быстрое освобождение.
Наконец, торцевая поверхность леточного кирпича смазана клеевой мастикой слоем 2-4 мм, а наружная поверхность сварного короба перед установкой в нишу леточной стены обернута огнеупорной ватой. Клеевая мастика и огнеупорная вата обеспечивают плотность соединения и предотвращают утечку жидкого металла из печи. В центре леточного кирпича сверлится коническое отверстие (летка).
Введение перечисленных устройств позволяет вкладывать в подготовленную нишу леточной стены печи короб с находящимся в нем леточным кирпичом и дает возможность заменить леточный кирпич вместе с коробом на новый (запасной). Замена леточного кирпича в коробе может быть произведена после слива расплавленного металла из печи и чистки ее от шлака. Процесс замены леточного кирпича, находящегося внутри короба на запасной, также находящийся в коробе, вместе с коробом происходит в течение 14-16 минут.
Фиг.1. Леточный кирпич для шлаковой летки.
Фиг.2. Леточный кирпич для чугунной летки.
Фиг.3. Установка леточного кирпича для чугунной летки.
Фиг.4. Предлагаемый леточный кирпич.
Фиг.5. Леточный кирпич в коробе.
Фиг.6. Установка леточного кирпича в нише леточной стены печи.
В предлагаемом изобретении для изготовления заготовки леточного кирпича используется блок муллитовый уплотненный МЛСУ с габаритами 500×400×300 мм, характеристика которого приведена в табл.2.
Таблица 2
Характеристика блоков муллитовых уплотнительных МЛСУ
Массовая доля Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, %, не менее
62
Массовая доля Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, %, не более
1,1
Пористость открытая, %, не более
18
Плотность кажущаяся, г/см<sup>3</sup>, не менее
2,5
Предел прочности при сжатии, Н/мм<sup>2</sup>, не менее
70
Температура начала размягчения, °С, не ниже
1520
2
3
2
3
Как видно из таблиц 1 и 2, предлагаемый для изготовления заготовок леточного кирпича 1 муллитовый уплотненный блок имеет больше в составе окиси алюминия AlO, меньше окиси железа FeO. Кроме того, открытая пористость ниже, а предел прочности при сжатии больше в 3,5 раза и температура начала размягчения выше на 120°С, чем у прототипа.
По вышеприведенным показателям материал предлагаемого в качестве заготовки леточного кирпича 1 блока МЛСУ имеет значительно выше характеристики, следовательно, изготовленный из блока леточный кирпич 1 будет иметь больший срок эксплуатации.
Для изготовления леточного кирпича из блока МЛСУ необходимо его распилить по большей стороне на три равные части, получив при этом три заготовки (с учетом толщины полотна пилы) с размерами 164×400×300 мм. Далее «болгаркой» в торцевой части заготовки леточного кирпича 1 по периметру делается выборка с размерами 20×20 мм. В центре заготовки леточного кирпича 1 сверлится коническим сверлом отверстие 2 (летка) с размерами 20×32 мм. Таким образом, получается леточный кирпич 1, имеющий, фиг.4, в 2,52 раза большую толщину, чем леточный кирпич 1 прототипа и, разумеется, больший срок службы (стойкость).
Для того чтобы сделать леточный кирпич 1 «легкоудаляемым», его необходимо поместить в короб 3, который сваривается по размерам леточного кирпича 1 из листовой стали толщиной 2 мм, фиг.5.
Леточный кирпич 1 закладывается в короб 3 и фиксируется в нем фиксирующей рамкой 4, сваренной из уголка 32×32 мм. Фиксирующая рамка 4 приваривается к коробу 3, а также сваркой крепится к четырем упорам 5. Последние приварены к рамке короба 6, сваренной из уголка 45×45 мм.
К рамке короба 6 приварены под углом 120° три кронштейна 7 с пазами для фиксации.
К броне печи 8, фиг.6, приварены под углом 120° три кронштейна 9 с пазами для фиксации, причем пазы кронштейнов 9 на броне 8 печи и на рамке короба 6 совпадают.
Для фиксации короба 3 с находящимся в нем леточным кирпичом 1 в нише леточной стены 10 печи используются три зажимающих клина 11, которые входят в пазы кронштейна 7, приваренного к рамке короба 6, и пазы кронштейна 9, приваренного к броне 8.
Система удержания короба 3 с находящимся в нем леточным кирпичом 1 в нише позволяет безопасно освободить леточный кирпич 1 вместе с коробом 3 при его замене в случае износа и образования в нем больших трещин.
Это достигается за счет использования недорогой огнеупорной муллитокремнеземистой ваты 12 марки МКРР-130 Апрелевского завода (находится с.Апрелевка), клеевой мастики, обеспечивающих герметичность и одновременно возможность удаления короба 3 с леточным кирпичом 1 из ниши леточной стены 10. Клеевая мастика разработана авторами и имеет следующий состав: шамотный порошок - 40%, молотая глина - 33%, лигносульфанат технический - 6%, фоскон - 2%, кварцевый песок - 7%, мертель МШ - 39-12%. Компоненты клеевой мастики тщательно перемешиваются и разбавляются водой до густоты жидкой сметаны. При футеровке леточной стены 10 печи выкладывается ниша прямоугольной формы с размерами на 10-15 мм больше, чем размеры короба 3. В верхней части ниша перекрывается шамотной плитой 13.
К рамке короба 6 приварены с обеих сторон два крючка 14 для удаления короба 3 с находящимся в нем износившимся леточным кирпичом. Перед установкой леточного кирпича 1 в коробе 3 для герметизации футеровки и леточного кирпича 1 его торцевую поверхность Б необходимо смазать слоем в 2-4 мм клеевой мастикой.
В нишу леточной стены 10 вставляется короб 3 с зафиксированным леточным кирпичом 1. Предварительно, наружная поверхность короба 3 с находящимся в нем леточным кирпичом 1 оборачивается огнеупорной ватой 12, фиг.6, обеспечивающей малую теплопроводность и возможность выемки короба 3 при разрушении леточного кирпича 1. Оставшийся небольшой зазор между коробом 3 и нишей заполняется той же огнеупорной ватой, набитой шпателем.
В завершение всего, следует отметить, что фиксируют короб 3 в нише печи тремя зажимающими клиньями 11, которые забиваются рабочими плавильщиками. Вследствие применения клеевой мастики утечки жидкого металла между нишей и обернутым огнеупорной ватой 12 коробом 3 не происходит.
Таким образом, операция установки и фиксации короба 3 с находящимся внутри него леточным кирпичом в нише печи завершена.
Для удаления износившегося леточного кирпича 1 вместе с коробом 3 из ниши печи рабочий плавильщик кувалдочкой выбивает поочередно три зажимающих клина 11, далее одевает на два крючка 14 рамки короба 6 трос и погрузчик легко удаляет короб 3 с находящимся в нем леточным кирпичом 1 из ниши.
На место изношенного леточного кирпича 1 с коробом 3 в нишу печи ставится двумя рабочими плавильщиками новый короб 3 с леточным кирпичом 1, находящимся внутри, причем торец Б которого предварительно смазывается слоем в 2-4 мм клеевой мастикой.
Как правило, запасные леточные кирпичи 1 в коробе 3, обернутые огнеупорной ватой, хранятся в ящиках или на стеллажах в кладовке. По практическим данным, операция замены старого леточного кирпича 1, находящегося в коробе 3, на новый занимает по времени 14-16 минут. Существенно отметить, что для слива металла из печи через летку леточного кирпича 1 необходимо приставить к нему приставной передвижной желоб (на эскизе не показан).
Операция по замене старого износившегося леточного кирпича происходит без остановки печи после разливки жидкого металла и чистки печи от шлака.
Использование предложенных «легкоудаляемых» леточных кирпичей повышенной стойкости, изготовленных из блоков МЛСУ в конструкциях шахтных печей, повышает их надежность и дает большой экономический эффект.
Для того чтобы заменить леточный кирпич заводского изготовления в случае износа (выбоины, трещины, разрушение стенок летки) нужно остановить печь, остудить футеровку (в зависимости от емкости печи время охлаждения составляет 2-4 суток), разобрать частично две стены печи и почти полностью леточную стену, заменить старый леточный кирпич на новый, зафутеровать стены вновь, прокалить печь и возобновить плавку.
Описанные выше работы очень трудоемки и требуют (в зависимости от емкости печи) 6-10 суток.
Из приведенного выше видно, какие значительные убытки терпят предприятия из-за низкой стойкости леточных кирпичей, невозможности в случае износа быстрой их замены.