Чугунная летка печи
CAST IRON FURNACE TAPHOLE

Неточный кирпич относится к черной металлургии и может быть использован в шахтных печах, в коксовых, коксогазовых и газовых вагранках, предназначенных для плавки чугуна, а также может быть использован в цветной металлургии в газовых плавильных печах.
Известен аналог - леточный кирпич для чугунной летки (источник информации Иванов В.Н. «Словарь-справочник по литейному производству». - М.: «Машиностроение», 1990 - 384 с.), изготовленный, как и предлагаемый, из высокоглиноземистого огнеупорного материала (алюмосиликатных огнеупоров) и имеющий сквозное леточное отверстие.
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 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.
Известен аналог - леточный кирпич, который входит в конструкцию чугунной летки (источник информации патент РФ №2389958), содержащий как, и предлагаемый леточный кирпич, леточную стену с нишей, броню печи и имеющий в центре леточное отверстие.
Недостатки заключаются в том, что:
- из-за меньшей по сравнению с предлагаемым (вместе со втулкой) толщины леточный кирпич имеет меньший срок службы;
- из-за отсутствия «заходной части» на леточном кирпиче и ответной «заходной части», выполненной в нише, а также отсутствие «замка», в конструкции аналога иногда бывают заливы расплавленного металла в стык, которые затрудняют быстрое извлечение его из ниши леточной стены печи;
- сравнительно малый срок службы леточного кирпича и сравнительно большое время для замены его в случае износа.
Ввиду указанных выше недостатков леточный кирпич, описанный в патенте РФ №2389958 не может обеспечить решение технической задачи.
Из известных наиболее близким по технической сущности (прототипом) является леточный кирпич, который входит в конструкцию чугунной летки (источник информации патент РФ №2564177), содержащий как, и предлагаемый леточный кирпич, леточную стену с нишей, броню печи и имеющий в центре леточное отверстие.
Недостатки заключаются в том, что:
- из-за меньшей по сравнению с предлагаемым толщины леточный кирпич имеет меньший срок службы;
- леточный кирпич имеет достаточно сложную конструкцию;
- леточный кирпич имеет большой службы, однако уступает по сроку службы предлагаемому леточному кирпичу.
- внешний и внутренний леточные кирпичи у прототипа имеют выборки по периметру, которые являются концентраторами напряжений и значительно ослабляют их при работе.
Ввиду указанных выше недостатков леточный кирпич, описанный в патенте РФ №2564177 не может обеспечить решение технической задачи.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение срока службы леточного кирпича, упрощение конструкции, а также уменьшение времени замены леточного кирпича в случае его износа.
Технический результат - разработанная конструкция леточного кирпича имеет больший срок службы, конструкция его несколько проще и требуется меньшее время на замену его в случае износа.
2
3
Указанный технический результат достигается за счет того, что в конструкцию чугунной летки печи, в частности шахтной, содержащей леточный кирпич, леточную стену с нишей, броню печи, отличающаяся тем, что леточный кирпич с габаритами 580×530 мм, изготовлен из корундовой набивной массы МКН-94 с добавкой 3% фоскона в металлическом стержневом ящике. Корундовая набивная масса МКН-94 с добавкой 3% фоскона имеет в своем составе больше AlO, выше температуру начала размягчения, а, следовательно, и больший срок службы чем прототип.
Кроме того, леточный кирпич имеет внутри металлический каркас и приваренный к нему стальной сектор толщиной 6 мм изготовленный из легированной хромоникелевой стали марки 12Х18Н10Т, при этом к стальному сектору приварены девять стальных прутков, а к ним приварен стальной штурвал, который предназначен для установки в нишу печи нового леточного кирпича и извлечения износившегося. За штурвал берутся два плавильщика металла и сплавов быстро извлекают износившийся леточный кирпич и ставят вместо него новый, таким образом конструкция леточного кирпича, делает леточный кирпич «легкоудаляемым», т.е. процесс замены износившегося леточного кирпича на новый по экспериментальным данным происходит в течение 4-6 минут.
При этом на броне печи приварены три стальные шпильки с резьбой, на которых леточный кирпич закреплен тремя стальными пластинами, тремя гайками, тремя пружинными шайбами в нише печи для фиксации и удерживания леточного кирпича от давления расплавленного металла,
Существенно отметить, что ниша печи и леточный кирпич выполнены с заходной частью, на которую при установке леточного кирпича наносится слой огнеупорной клеевой мастики, при этом «заходная часть» леточного кирпича выполнена в виде усеченного конуса, причем торец леточного кирпича состыкован с торцом ниши печи с возможностью образования ломаной линии в сечении, исключающей затекание расплавленного металла в стык.
Следует отметить, что леточный кирпич имеет толщину в 1,9 раза большую, чем толщина прототипа и, естественно, срок его службы будет значительно больше.
Более того, разработанная автором огнеупорная клеевая мастика наносится слоем 1-2 мм на торцевую и заходную часть леточного кирпича состава, вес.%: мертель муллитокорундовый ММКБ-75 39%, лигносульфанат технический 16%, порошок из огнеупорной глины ПГВ 26%, алюмохромофосфатная смесь фоскон 5%, вода 14%. Огнеупорная клеевая мастика и исключает заливы расплавленного металла в стык и в заходную часть леточного кирпича и ниши печи.
Более того, на передней стороне леточного кирпича закреплен стальной футерованный сливной носок пятью шпильками с резьбой и двумя приваренными к стальному сектору и сливному носку пластинами. Сливной носок предотвращает разбрызгивание сливаемого металла в чашу.
Существенно отметить, в центре леточного кирпича выполнено леточное отверстие с размерами 26×40 мм. Размеры леточного отверстия (летки) предлагаемого леточного кирпича больше чем размеры летки прототипа, потому что, во-первых, возможно «замерзание» летки, т.е. металл в летке застывает и ее необходимо освобождать от застывшего металла с помощью ручной электросварки, ломика и кувалдочки, во-вторых, обеспечивается более быстрый слив наплавленного в печи металла.
Кроме того, леточный кирпич имеет заходную часть, которая обеспечивает удобную установку его в нише леточной стены.
Следует отметить, что металлический каркас леточного кирпича сварен в сварочном кондукторе из стальной проволоки марки сталь 20 диаметром 5 мм, при этом металлический каркас леточного кирпича упрочняет его, препятствует разрушению и увеличивает срок его службы.
Замена леточных кирпичей на новые (запасные) может быть произведена только после слива расплавленного металла из печи и чистки ее от шлака.
На представленных четырех фигурах изображен леточный кирпич, а также отдельные его узлы и его установку в нише леточной стены печи.
Фиг. 1. Фронтальный вид установленного леточного кирпича в печи.
Фиг. 2. Разрез А-А, установка леточного кирпича в нише печи.
Фиг. 3. Аксонометрическая проекция каркаса леточного кирпича.
Фиг. 4. Аксонометрическая проекция стержневого ящика леточного кирпича.
Прототип леточного кирпича состоит из внешнего и внутреннего леточного кирпича, предлагаемый же леточный кирпич 1 представляет собой монолит с габаритами 580×530 мм, изготовленный из корундовой набивной массы МКН-94 поз. 2 в металлическом стержневом ящике 3 и имеющей внутри металлический каркас 4 фиг. 1, 2, 3, 4. Ниша леточной стены 5 печи и леточный кирпич 1 выполнены с заходной частью Б. Металлический каркас 4 леточного кирпича 1 сваривается из стальной проволоки марки сталь 20 диаметром 5 мм в сварочном приспособлении, при этом металлический каркас леточного кирпича 1 упрочняет его, препятствует разрушению и увеличивает срок его службы.
Торцевая часть В леточного кирпича 1 соприкасается с нишей леточной стены 5 печи, поэтому при работе печи образуется плотный «замок» (ломаная линия в сечении), исключающий затекание металла в стык и, естественно, связанные с этим трудности при извлечении леточного кирпича 1 из ниши в случае его износа. В предлагаемом изобретении для изготовления леточного кирпича 1 используется корундовая набивная масса МКН-94 поз. 2, которая имеет состав, указанный в таблице 1.
т
В прототипе для изготовления леточного кирпича используется муллитокорундовая набивная масса ММК-88, характеристика которой приведена в табл. 2.
2
3
Как видно из таблиц 1 и 2, предлагаемая для изготовления леточного кирпича 1 корундовая набивная масса МКН-94 поз. 2 имеет больше в составе окиси алюминия AlO, выше температуру начала размягчения, следовательно, изготовленные леточные кирпичи 1 будет иметь больший срок эксплуатации. Для увеличения прочности и огнеупорности автор добавлял в корундовую набивную массу МКН-94 3% фоскона. При этом три шпильки 6 с резьбой привариваются к броне 7 печи, на них одеваются три стальные пластины 8, которыми крепится леточный кирпич 1, находящийся в нише, к броне 7 печи, причем на три шпильки 6 нанизывается по пружинной шайбе 9 и навинчиваются три гайки 10. Таким образом, обеспечивается надежное крепление леточного кирпича 1 к броне 7 печи, фиксация в нише печи и удерживание леточного кирпича от давления расплавленного металла,
Каждая стальная пластина 8 имеет толщину 6 мм и изготовлена из стали 40Х с последующей закалкой и низким отпуском.
Следует отметить, что леточный кирпич 1 имеет толщину в 1,9 раза большую, чем толщина леточного кирпича 1 прототипа и, естественно, срок его службы будет значительно больше.
Леточный кирпич 1 в виде усеченного конуса с заходной частью Б и упомянутыми выше габаритами изготовлен из корундовой набивной массы МКН-94 в металлическом стержневом ящике 3 (будет описан ниже) и имеет внутри металлический каркас 4 с приваренным стальным сектором 11 толщиной 6 мм из легированной хромоникелевой стали 12Х18Н10Т. К стальному сектору 11 привариваются девять стальных прутков 12 диаметром 8 мм и длиной 100 мм, а к стальным пруткам 12 приваривается стальной штурвал 13 в виде сектора толщиной 10 мм. Штурвал 13 позволяет двум плавильщикам металла и сплавов быстро извлекать износившийся леточный кирпич 1 и ставить вместо его новый, таким образом, конструкция леточного кирпича 1, делает леточный кирпич 1 «легкоудаляемым», т.е. процесс замены износившегося леточного кирпича 1 на новый по экспериментальным данным происходит в течение 4-6 минут. Стальной футерованный сливной носок 14 имеет отбортовку, в которой выполнены пять отверстий. Пятью стальными шпильками 15 с резьбой и шляпками крепится к леточному кирпичу 1 стальной футерованный сливной носок 14 фиг. 1, 2.
Существенно отметить, что в центре леточного кирпича 1 выполнено коническое отверстие (летка поз. 16) с размерами 26×40 мм. Размеры летки 16 предлагаемого леточного кирпича 1 больше чем размеры летки прототипа, потому что, во-первых, возможно «замерзание» летки 16, т.е. металл в летке застывает и ее необходимо освобождать от застывшего металла с помощью ручной электросварки, ломика и кувалдочки, во-вторых, обеспечивается более быстрый слив наплавленного в печи металла.
Кроме того, леточный кирпич 1 имеет заходную часть Б, которая обеспечивает удобную установку его в нише леточной стены 5.
Для обеспечения фиксации и герметичности леточного кирпича 1 в нише леточной стены 5 и одновременно возможности легкого удаления леточного кирпича 1 в случае его износа из ниши леточной стены 5 на его торцевую В и боковую поверхность наносится слоем 1-2 мм разработанная автором клеевая самотвердеющая мастика, приведенная в таблице №3
Процесс изготовления огнеупорной клеевой мастики следующий: замачивают порошок огнеупорной глины в воде в течение 2 суток. Далее добавляется порция мертеля муллитокорундового ММКБ-75 и вся масса тщательно перемешивается. Затем в перемешанную массу заливают алюмохромофосфатную смесь фоскон и все тщательно перемешивается. В заключение добавляется лигносульфанат технический, вода и также все тщательно перемешивается. Полученная масса должна иметь консистенцию густой сметаны. Огнеупорная клеевая мастика самотвердеет на воздухе в течении 2-3-х суток. Если необходимо ускорить процесс твердения, то склееваемое изделие нагревают до 400-450°С и выдерживают при указанной температуре 5-6 часов. Введение перечисленных элементов обеспечивает увеличение срока службы леточного кирпича 1 и исключает заливы расплавленного металла в стык и в заходную часть леточного кирпича 1 и ниши леточной стены 5 печи.
Три используемые в конструкции леточного кирпича 1 шпильки 6, которые привариваются к броне 7 печи, имеют резьбу М 14 и длину 35 мм, а три гайки также имеют резьбу М 14. Кроме того, пять шпилек 15, которые крепят стальной футерованный сливной носок 14 к леточному кирпичу 1 имеют резьбу М5 и длину 40 мм, фиг. 1, 2. Для увеличения прочности крепления стального футерованного сливного носка 14 к леточному кирпичу 1 нужно приварить две стальные пластины 17 к стальному сектору 11 и к стальному футерованному сливному носку 14. Следует отметить, что на фиг. 2 изображен подовый блок 18 печи, положенный на два слоя 19 асбокартона и подбивку 20 из сухого песка. Леточный кирпич 1 перекрывают огнеупорной плитой 21, печь имеет тройной слой 22 теплоизоляции и установлена на армированном швеллерами 23 стальном сварном каркасе 24.
Следует отметить, что устанавливают леточный кирпич 1 и крепят его к броне 7 тремя стальными пластинами 8, тремя гайками 10 и тремя пружинными шайбами 9 два рабочих плавильщика металла и сплавов. Каждый плавильщик металла и сплавов при установке леточного кирпича 1 в нишу леточной стены 5 берет штурвал 13 и осторожно по заходной части Б устанавливают в нишу леточной стены 5. После установки леточного кирпича 1 в зазор между леточным кирпичом 1 и нишей плавильщики металла и сплавов набивают огнеупорную вату 25. Если износился леточный кирпич 1, то его быстро и легко удаляют двое рабочих плавильщиков металла и сплавов, отвинтив при этом гаечными ключами четыре гайки 10, убрав четыре пружинные шайбы 9, удалив четыре стальные пластины 8, двумя - тремя легкими ударами кувалд очки по штурвалу 13, нарушают фиксацию огнеупорной клеевой мастикой леточного кирпича 1 в нише, далее, берясь каждый со своей стороны за штурвал 13 удаляют из ниши леточный кирпич 1 с находящимся на нем сливным носком 14. Затем устанавливают в нишу леточной стены 5 новый запасной леточный кирпич 1 с находящимся на нем сливным носком 14. Следует отметить, что в процессе длительной работы печи при высоких температурах клеевая мастика становится непрочной, поэтому удаление леточного кирпича 1 из ниши леточной стены 5 происходит достаточно легко.
Как правило, запасные леточные кирпичи 1 уже изготовлены и хранятся на стеллажах в кладовке литейного цеха. Конструкция леточного кирпича 1, размещенного в нише леточной стены делает леточный кирпич 1 «легкоудаляемым», т.е. процесс замены износившегося леточного кирпича 1 на новый по экспериментальным данным происходит в течение 4-6 минут.
Операция по замене старого износившегося леточного кирпича 1 происходит без остановки печи после разливки жидкого металла и чистки ванны печи от шлака. Использование предложенных «быстросменных» леточных кирпичей 1 повышенной стойкости, изготовленных из корундовой набивной массы МКН-94 в конструкциях печей повышают их надежность и дает большой экономический эффект. Разработанная конструкция леточного кирпича 1 имеет больший срок службы по сравнению с прототипом. Если же сравнить с леточным кирпичом заводского изготовления, то выяснится следующее важное обстоятельство.
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, часть свода, заменить старый леточный кирпич 1 на новый, зафутеровать стены вновь, прокалить печь и возобновить плавку.
Описанные выше работы очень трудоемки и требуют (в зависимости от емкости печи, в одну или две смены будет организована работа, количества футеровщиков) 5-9 суток. Из приведенного выше видно, какие значительные убытки терпят предприятия из-за низкой стойкости леточных кирпичей заводского изготовления, невозможности в случае износа быстрой их замены. Более того, предлагаемая конструкция леточного кирпича устраняет возможные заливы в стык который образуется в месте соединения леточного кирпича с нишей, а также позволяет уменьшить время замены леточного кирпича в случае его износа.
Как было сказано выше леточный кирпич 1 изготавливают в стержневом ящике. Стержневой ящик для получения леточного кирпича 1 одноместный с вертикальной плоскостью разъема изображен в изометрической проекции на фиг. 4. Стержневой ящик 3 изготовлен из алюминиевого сплава АК 7, т.е. отливают его по деревянной модели (не показана) две половинки стержневого ящика обрабатывают совместно на координатно-расточном станке. Для большей прочности стержневой ящик 3 имеет ребра жесткости 26. Чтобы стержневой ящик 3 быстро не изнашивался, он имеет сверху и снизу броню в виде стального листа 27 толщиной 3 мм, обработанного по форме поверхности стержневого ящика 3 и закрепленного винтами 28. Стержневой ящик 3 имеет приливы 29 для размещения в них элементов крепления половинок стержневого ящика: откидных болтов 30 и гаек-барашек 31. Существенно отметить, что при футеровки ниши леточной стены печи используется металлический шаблон с такими же размерами заходной части, какие выполнены в леточном кирпиче и с использованием корундовой набивной массы МКН-94. В результате футеровки ниши печи на ней образуется слой 33 корундовой набивной массы МКН-94, который затем прокаливается и становится очень огнеупорным и твердым.
Краткий технологический процесс изготовления в стержневом ящике леточного кирпича.
1. Половинки разъемного стержневого ящика леточного кирпича фиг. 5 очищают от пыли и остатков прежней корундовой набивной массы МКН-94.
2. Для лучшего отделения стержня (леточного кирпича) от стенок стержневого ящика рабочую поверхность последнего смазывают разделительной жидкостью (керосином).
3. Подготовленные половинки стержневого ящика скрепляют гайками-барашками 31 и устанавливают нижнюю часть (плиту) 32 стержневого ящика 3 на стол (не показан).
4. В корундовую набивную массу МКН-94 добавляют 3% фоскона и тщательно перемешивают.
5. В полость стержневого ящика 3 устанавливают предварительно сваренный каркас 4 с приваренным к нему стальным сектором 11 и приваренными к стальному сектору 11 девятью стальными прутками 12.
6. Вставляют в середину стержневого ящика алюминиевый конический вал оформляющий леточное отверстие (летку) 16.
7. Заполняют стержневой ящик (порциями) корундовой набивной массой МКН-94 с добавкой 3% фоскона и удерживая алюминиевый конический вал в стержневом ящике сильно уплотняют вручную каждую порцию смеси трамбовкой.
8. В конце набивки удаляют излишки набивной массы МКН-94, устанавливают сливной носок 14, забивают пять шпилек 15, приваривают к сливному носку 14 и стальному сектору 11 две пластины 17. Делают несколько наколов душником в леточном кирпиче 1 в шахматном порядке.
9. Приваривают к девяти стальным пруткам 12 штурвал 13,
10. Производят 2-3 не сильных удара по стержневому ящику 3, отвинчивают гайки - барашки 31 и разнимают половинки, стержневого ящика 3.
11. Извлекают леточный кирпич 1 укладывают в драер (не показан), делают несколько леточных кирпичей 1 укладывают их в драера.
12. Драера, с помещенными в них леточными кирпичами 1, укладывают на стеллажи электрофицированной тележки и закатывают ее в электрическое тупиковое сушило, в котором производится сушка при температуре 360°С в течение восьми -девяти часов.
13. Выкатывают из электрического тупикового сушила электрофицированную тележку с драерами, извлекают из драеров леточные кирпичи 1 с приваренными сливными носками 14.
12. Леточные кирпичи 1 с приваренными сливными носками 14 складируют на стелажи в кладовке и берут их по мере необходимости.
Итак, разработанная конструкция леточного кирпича имеет по сравнению с прототипом больший срок службы, конструкция его несколько проще, требуется меньшее время на замену его в случае износа, устраняет возможные заливы в стык, который образуется в месте соединения леточного кирпича с нишей леточной стены 5.