ОГНЕУПОРНЫЙ КАМЕНЬ ФУРМЕННЫЙ

Заявляемое устройство относится к черной и цветной металлургии и может быть использовано в металлургических печах, преимущественно для футеровки фурменного пояса горизонтальных конвертеров.
Известны различные конструкции огнеупорных изделий, используемых при кладке футеровок металлургических агрегатов.
Например, известен огнеупорный кирпич насадочный (ГОСТ-6024-93), представляющий собой прямоугольный параллелепипед, одна из граней которого срезана и представляет собой вогнутую поверхность. При монтаже футеровки фурма (воздухоподводящая труба) обкладывается с четырех сторон указанным огнеупорным камнем, что через определенное время работы металлургического агрегата приводит к нарушению герметичности футеровки
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является огнеупорный камень, представляющий из себя прямоугольный параллелепипед с внутренним сквозным отверстием в форме окружности посередине по всей его вертикальной части (ТУ. У 14-8-235-97). Использование такого камня повышает герметичность кладки и увеличивает надежность футеровки.
Недостатком камня-прототипа является сложность его изготовления, а также сложность и трудоемкость строительно-монтажных работ при его использовании, т.е. кладки и демонтажа футеровки.
В настоящее время проводимая на большинстве металлургических предприятий экономическая политика требует серьезного снижения издержек при производстве металлов, в том числе и за счет уменьшения стоимости футеровок горизонтальных конвертеров.
Задачей заявляемой полезной модели является создание огнеупора, позволяющего при сохранении степени надежности футеровки уменьшить затраты на футеровку за счет снижения трудоемкости при изготовлении огнеупора и проведении монтажных работ с ним.
Поставленная цель достигается тем, что предложен огнеупорный камень фурменный, представляющий собой прямоугольный параллелепипед, у
которого на поверхности одной из его вертикальных сторон, вдоль всей центральной оси выполнен желобок в форме полукруга, при этом высота камня (L) находится в диапазоне 460-520 мм, а его ширина (В), толщина торца камня (S) и диаметр желобка (D) отвечают следующим соотношениям L:B=1:(0,25-0,40); L:S=1:(0,10-0,20); L:D=1:(0,09-0,14).
Известно, что условия эксплуатации каждого конкретного металлургического агрегата и его конструктивные особенности весьма существенно влияют на стойкость футеровки. При этом механизм формирования внутренних температурных напряжений представляет собой сложный процесс и зависит как от химико-минералогического состава огнеупорного материала, так и от формы и размеров огнеупорного камня. Следовательно, оптимизируя формы и размеры огнеупорного камня, можно добиваться оптимальных технологических параметров функционирования футеровки применительно к конкретным условиям эксплуатации.
Заявляемый огнеупорный камень предназначен, в основном, для футеровки фурменного пояса горизонтальных конвертеров.
Перед началом футеровки фурменного пояса подбирается наиболее оптимальный по своим геометрическим размерам камень. Его параметры во многом зависят от толщины монтируемой футеровки, в соответствии с которой выбирается длина камня. Однако эффективность работы обеспечивается лишь в том случае, когда при кладке футеровки применяется огнеупорный камень, размеры которого не выходят за пределы заявляемых соотношений.
Соблюдение вышеуказанных соотношений при изготовлении огнеупорного камня способствует тому, что градиент температуры равномерно распределяется по толщине огнеупора, заметно снижаясь у поверхности фурмы. В этой связи, возникающие температурные напряжения в рабочей части заявляемого огнеупорного камня незначительны, что позволяют свести к минимуму разрушительные негативные последствия для футеровки (сколы, растрескивание), возникающие вследствие разницы температур между жидким металлом и подаваемым через фурму воздухом
Кроме того, равномерное распределение градиента температур позволяет с большой точностью рассчитать величину расширения футеровки после ее разогрева и заранее предусмотреть оптимальную ширину компенсационных зазоров и допустимую толщину швов между огнеупорами.
Все вышеперечисленные факторы позволяют добиться необходимой механической и технологической стойкости футеровок при использовании заявляемого огнеупорного камня. Изменение заданных соотношений в ту или иную сторону снижает оптимальные показатели стойкости футеровки.
Кроме того, более простая форма огнеупорного камня позволяет устанавливать его в фурменном поясе уже после монтажа фурм, что значительно упрощает ремонтные футеровочные работы.
Проведение же ремонтных футеровочных работ с использованием камня-прототипа, требует, как правило, разборки части футеровки в местах нахождения фурм, то есть нарушения целостности футеровки.
На фиг.1 приведен общий вид заявляемого огнеупорного камня.
На фиг.2 представлен заявляемый камень в разрезе.
Фурменный камень представляет собой прямоугольный параллелепипед, у которого на поверхности одной из его вертикальных сторон, вдоль всей центральной оси выполнен желобок в форме полукруга, при этом высота камня (L) находится в диапазоне 460-520 мм, а его ширина (В), толщина торца камня (S) и диаметр желобка (D) отвечают следующим соотношениям L:B=1:(0,25-0,40); L:S=1:(0,10-0,20); L:D=1:(0,09-0,14).
На фигурах представлен камень, у которого L:B=1:0,40; L:S=1:0,20; L:D=1:0,12.
При выполнении кладки из заявляемых изделий огнеупорные камни укладываются попарно желобками друг к другу, окружая устанавливаемые фурмы, при этом один из торцов огнеупорного камня прилегает к поверхности конвертера.
При разогреве кладки горизонтального конвертера его фурменный пояс расширяется по всей его длине и ширине без резких скачков и сколов, т.к. заявляемый огнеупорный камень имеет больше степеней свободы при своем расширении за счет отсутствия жесткой фиксации на фурме (воздухоподводящей трубе), нежели огнеупорный камень-прототип.
Использование огнеупорного камня, соответствующего заявляемым соотношениям, позволяет создать механически прочную, без больших швов и широких зазоров футеровку. При этом за счет упрощения формы огнеупорного камня и оптимизации его размеров заметно снижаются издержки при его изготовлении и выполнении строительно-монтажных работ.
Опытно-промышленные испытания, проведенные на конвертерах ОАО «Кольская ГМК» показали, что футеровка фурменного пояса, выполненная с использованием заявляемого огнеупорного камня, геометрические размеры которого соответствуют заявленным соотношениям, сохраняла свою высокую прочность и герметичность на протяжении всего необходимого срока эксплуатации до 6 месяцев. При этом, использование заявляемого камня позволило уменьшить затраты на футеровку на 20% по сравнению с использованием камня-прототипа.