СТОПОР ДЛЯ ОТСЕЧКИ ПЕРВИЧНОГО КОНВЕРТЕРНОГО ШЛАКА

Полезная модель относится к металлургии, конкретнее к устройствам для первичной отсечки шлака в металлургических агрегатах.
Для предотвращения попадания наведенного в процессе выплавки конвертерного шлака в разливаемую сталь применяются различные способы его отсечки.
Известен стопор для отсечки шлака из конвертера, содержащий металлическую сердцевину в форме шара, огнеупорную обмазку и подвеску. Форма стопора выполнена в виде шара. Металлический шар выполнен из стали и покрыт слоем огнеупорной обмазки из порошка MgO с добавкой шлака феррохромного производства и жидкого стекла. Поверхность металлического шара имеет неровности (приваренные шипы) для улучшения удержания обмазки (см. Справочник конвертерщика. Якушев A.M. - Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1990, с. 278, рис. 43).
Недостатком известного стопора является недостаточная эффективность отсечки шлака при выпуске металла из конвертера. Это объясняется неудовлетворительной ориентировкой стопора относительно леточного отверстия при выпуске металла из конвертера.
Известно устройство для отсечки шлака в конвертере, выполненное в виде трехслойного шара с изменяющейся в процессе выпуска стали плотностью, причем внутреннее ядро шара состоит из легкоплавкого магния, средняя оболочка выполнена из алюминия, а наружная - из стали, кроме того, в стальной оболочке имеются отверстия (патент №1783840) .
Недостатком известного устройства является его постоянное положение на границе металл-шлак, вследствие чего на момент перекрытия шаром сталевыпускного отверстия часть металла остается в конвертере.
Ближайшим аналогом к предлагаемой полезной модели является стопор для отсечки первичного конвертерного шлака, содержащий металлическую конструкцию в виде несущей трубки диаметром 40 мм с опорным неподвижным торцевым и прижимным подвижным фланцами, между которыми вокруг несущей трубки смонтирован пластичный огнеупорный элемент в виде пробки, пробка имеет внутри выгорающий делитель, при этом сама пробка выполнена из компонентов глины, жидкости (воды), соединений углеводородов и других целевых добавок (патент RU 2415950).
Недостатком известной конструкции является вероятность неполного разрушения огнеупорного материала, что затрудняет целенаправленный процесс вымывания стопора во время слива плавки и препятствует сливу металла из конвертера. Кроме того, пробка из предложенных компонентов имеет недостаточную пластичность во время хранения при отрицательной температуре.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании стопора для отсечки первичного конвертерного шлака, в котором происходят активное разрушение огнеупорного материала и далее его полное удаление из выпускного канала (летки) для обеспечения беспрепятственного слива металла из конвертера, а также сохранении пластичности пробки во время хранения при отрицательной температуре.
Поставленная задача решается тем, что в стопоре для отсечки первичного конвертерного шлака, содержащем металлическую конструкцию в виде несущей трубки диаметром 40 мм с двумя торцевыми подвижным и неподвижным фланцами, между которыми размещена стопорная пробка, и аппликатор в виде трубки, выполненный с возможностью взаимодействия со стопорной пробкой для ввода ее в летку с позиционированием на уровне, достаточном для отсечки первичного шлака, в отличие от ближайшего аналога в металлической конструкции выполнена дополнительная несущая трубка диаметром 40 мм, причем расстояние между осью стопора и осями несущих трубок составляет 20÷25 мм, кроме того, материал стопорной пробки содержит следующие компоненты, вес.%: каолин кальцинированный 38-42, кварцевый песок фракцией 0,1-0,3 мм 30-34, пропиленгликоль 4-8, вода дистиллированная 4-8, углерод 3-7, неорганическое связующее с антиморозными свойствами 3-7, соединения углеводородов 1-5, полиметиленнафталин сульфонат натрия 1-5.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что в каркасной конструкции стопора для отсечки первичного конвертерного шлака выполнены две несущие трубки, что увеличивает площадь соприкосновения каркасной конструкции стопора при прохождении расплавленного металла через проходные каналы несущих труб. При таком расположении несущих трубок в трубчатой конструкции увеличивается количество сегментов огнеупорного материала. Несущие трубки расплавляются, и расплавленный металл начинает контактировать непосредственно с огнеупорным материалом стопорной пробки. Происходят активное разрушение огнеупорного материала и далее его полное удаление из выпускного канала (летки) для обеспечения беспрепятственного слива металла из конвертера.
Выполнение двух проходных каналов несущих трубок пробки диаметром 40 мм обеспечивает целенаправленное истечение первой порции металла, расплавление трубчатой основы стопора в течение 3-5 секунд.
Расстояние между осью стопора и осями несущих трубок составляет 20-25 мм и обусловлено стремлением минимизировать разницу в толщине слоя огнеупорного материала вокруг несущей конструкции по всему периметру стопора.
При посадке стопор сначала вводится в летку с позиционированием на уровне, достаточном для отсечки первичного шлака. Место позиционирования стопора в летке может быть практически любое. Но желательное место расположения стопора - это примерно середина летки или 2-3 блоки наборной летки. Размещение стопора примерно на уровне 2-3 блоков наборной летки дополнительно позволяет визуально контролировать процесс установки и облегчает манипулирование аппликатором.
Состав огнеупорного материала обеспечивает возможность деформировать пробку стопора. Также использование определенного состава компонентов смеси обеспечивает во время продувки плавки при спекании огнеупорного материала образование в пробке таких химико-керамических связей и параллельное выгорание жидких и порошковых углеводородных составляющих, которые способствуют получению пористой, сотовой структуры пробки со сквозными каналами диаметром до 1 мм и направлением, примерно параллельным направлению выпускного отверстия. Благодаря такой структуре и большому количеству газовых каналов, являющихся в данном случае концентраторами напряжения, происходит активное разрушение огнеупорного материала стопора. Это позволяет облегчить целенаправленный процесс вымывания стопора во время слива плавки. Благодаря наличию в составе пропиленгликоля и неорганического связующего с антиморозными свойствами пробка из предложенных компонентов сохраняет достаточную пластичность при хранении при отрицательной температуре.
Полезная модель поясняется графическими материалами, где:
на фиг. 1 представлены общий вид конвертера 1 и схема положения слоя шлака 3 и объема металла 4 в конвертере во время плавки;
на фиг. 2 - схема прохождения слоя шлака 3 по каналу летки 2 при выпуске плавки;
на фиг. 3 - схема положения слоя шлака 3 в начале выпуска плавки;
на фиг. 4 - продольный разрез стопорной пробки;
на фиг. 5 - стопорная пробка 8 в канале летки 2;
Заявляемый стопор для отсечки первичного конвертерного шлака включает трубчатую металлическую конструкцию в виде двух несущих трубок 5 диаметром 40 мм, оснащенную двумя торцевыми фланцами 6 и 7, из которых фланец 6 посажен на несущие трубки 5 жестко, а торцевой фланец 7 выполнен подвижным, между фланцами 6 и 7 помещена стопорная пробка 8. Расстояние между осью стопора 9 и осями несущих трубок 10 составляет 20÷25 мм.
Стопорная пробка 8 выполнена с возможностью деформироваться между подвижным 7 и неподвижным 6 фланцами с пригонкой к стенке летки 2, спекаться в процессе выгорания с образованием определенной внутренней структуры при продувке плавки для фиксации в летке 2 и вымываться потоком сливаемого металла.
Аппликатор трубчатой конструкции в виде трубки определенной длины (на фигуре не показан) выполнен с возможностью взаимодействия со стопорной пробкой 8 для ввода последней в летку 2 с позиционированием ее на уровне, достаточном для отсечки первичного шлака (фиг. 5).
Длина и диаметр стопора для отсечки первичного конвертерного шлака подбираются в зависимости от диаметра выпускных отверстий (летки 2), средней температуры выпуска металла и вязкости шлака.
В настоящий момент разработан стопор для отсечки первичного конвертерного шлака для конвертера емкостью 370 тонн кислородно-конвертерного цеха ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат».
Материал стопорной пробки 8 содержит следующие компоненты, вес.%: каолин кальцинированный 40, кварцевый песок фракцией 0,1-0,3 мм 32, пропиленгликоль 6, вода дистиллированная 6, углерод 5, неорганическое связующее с антиморозными свойствами 5, соединения углеводородов 3, полиметиленнафталин сульфонат натрия 3.
В зависимости от потребности кислородно-конвертерного цеха стопор может быть изготовлен следующих диаметров: 120, 140, 160, 180 и 200 мм, габаритная высота стопора 240-320 мм. Высота огнеупорного материала пробки 8 составляет 200-280 мм.
Технология отсечки первичного конвертерного шлака заключается в следующем. Непосредственно после выпуска плавки с помощью аппликатора вводят стопорную пробку 8 в летку 2, позиционируя ее на уровне 2-3 блоков наборной летки. После позиционирования стопорной пробки 8 производят несколько силовых возвратно-поступательных движений с помощью аппликатора, в результате которых перемещают подвижный фланец 7 стопорной пробки 8, деформируя ее форму, плотно запечатывают летку 2. По окончании плавки, далее при повороте конвертера 1 на выпуск плавки, шлак с температурой плавления около 1350 градусов по Цельсию не может расплавить стопорную пробку 8 и заполняет канал летки 2 практически без истечения. При дальнейшем повороте конвертера 1 шлак 3 в течение 3-5 секунд вытесняется металлом (расплавленной сталью). При занятии конвертером 1 положения для слива плавки начинается истечение металла через проходные каналы несущих трубок 5 стопорной пробки 8. Через 3-5 секунд несущие трубки 5 стопорной пробки 8 расплавляются и расплавленным металлом начинают контактировать непосредственно с огнеупорным материалом стопорной пробки 8. Сливаемый металл, воспринимая воздействие сил Кориолиса, приходит во вращение по часовой стрелке и оказывает на материал стопорной пробки 8 термическое и активное механическое воздействие, под действием которого происходит активное разрушение огнеупорного материала и далее его полное удаление из канала летки 2 для обеспечения беспрепятственного слива металла из конвертера. Цикл повторяется.