СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНОГО ПОРИСТОГО БЛОКА ДЛЯ ПРОДУВКИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА ИНЕРТНЫМ ГАЗОМ
METHOD OF FABRICATING REFRACTORY POROUS BLOCK FOR BLASTING LIQUID METAL WITH INERT GAS

Изобретение относится к области металлургии, а именно - к технологии изготовления огнеупорных пористых блоков для продувки жидкого металла инертным газом. В процессе продувки металла инертным газом значительно улучшается его качество за счет снижения количества неметаллических включений.
Известно применение пористого блока для подачи инертного газа в жидкий металл в промежуточном ковше (Ефимов Г.В. Управление процессом рафинирования стали в промежуточном ковше. «Сталь», № 4, 2001 г., с.24-27).
В указанном источнике не приведена технология изготовления пористого блока и направленной пористой структуры блока, обеспечивающей направленную подачу газа в жидкий металл.
Некоторые сведения о пористом блоке имеются в описании патента на полезную модель (патент РФ № 57165, 7 МПК B22D 41/00, опубл. 10.10.2006, Бюл. № 28), где указано, что имеется пористый блок, внутри которого размещена перфорированная труба, соединенная с газоподводящим каналом. Из этого описания следует, что сам блок имеет хаотичную пористую структуру.
Известен также способ изготовления продувочного моноблока (патент РФ № 2255118, 7 МПК B22D 1/00, опубл. 27.06.2005, Бюл. № 18).
Изобретение содержит гнездовой блок с расположенным в нем продувочным узлом. Продувочный узел содержит цилиндрическую пористую огнеупорную вставку, в верхнем основании которой выполнены квадратные гнезда.
Для изготовления гнездового блока и пористой вставки используют огнеупорный материал.
В данном способе описано изготовление продувочного моноблока, а точнее продувочного узла, который скомплектован с гнездовым блоком и огнеупорной пористой вставкой.
Недостатком этого способа является неустойчивая работа всей конструкции и в частности - пористой вставки, которая заключается в том, что происходит размывание квадратных гнезд, образующих газораспределительную полость.
В пористой продувочной вставке каналы подачи газа в жидкий металл не ориентированы, и так как для изготовления пористой вставки используется огнеупорный материал на минеральной связке, то усадочные явления в процессе твердения и термообработки могут служить причиной образования газовых каналов нерациональной формы. Отсюда следует, что эффективность работы пористой вставки в жидком металле недостаточная.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является способ изготовления составной канальной пробки для продувки металла газом (патент РФ № 2132395, 6 МПК B21D 1/00, опубл. 1999.06.27).
Способ включает предварительное прессование внутренних и наружных частей блока, выполнение каналообразующих элементов из волокон или пластин.
Указанный способ имеет следующие недостатки:
- в процессе расплавления пластин или волокон из выплавляемого металла геометрические размеры формируемых каналов не соответствуют размерам вставляемых пластин или волокон из-за эрозии каналов вытекающим металлом, что приводит к изменению расхода продувочного газа по сравнению с требуемым расходом.
Технической задачей изобретения является повышение качества производимого металла за счет более полного удаления неметаллических включений.
Поставленная задача решается тем, что изготавливают кондуктор из двух труб с одинаковыми наружными диаметрами, которые располагают одну над другой, соединяют их с обеих сторон по торцам фиксаторами, при этом выполняют верхнюю трубу из металла, а нижнюю из пластика для формирования в огнеупорном пористом блоке приемной камеры, получаемой после сгорания пластиковой трубы в процессе обжига, каналообразующие элементы выполняют из пластиковых нитей и производят намотку этих нитей на кондуктор, после этого кондуктор располагают в форме, которую заполняют огнеупорным бетоном высотой, равной 1/2 высоты кондуктора, виброуплотняют, выдерживают его при комнатной температуре в течение четырех часов, обрезают пластиковые нити, после чего огнеупорный блок вынимают из формы, подвергают его термообработке при температуре 400°С и обжигу при температуре более 1500°С. В заявляемом способе наружный диаметр трубы кондуктора равен 14-16 мм.
В заявляемом способе диаметр пластиковой нити равен 0,12-0,17 мм.
В заявляемом способе суммарная площадь поперечного сечения намотанных пластиковых нитей равна или более площади поперечного сечения трубы по наружному диаметру на 1-2%.
При диаметре трубы менее 14 мм возможно повышение давления подаваемого для продувки газа, и это может привести к снижению стойкости пористого блока.
При диаметре же трубы более 16 мм возможно снижение интенсивности продувки металла газом, что может привести к неполному удалению неметаллических включений из металла и снизить качество металла.
Таким образом, оптимальным диаметром пластиковой трубы является диаметр 14-16 мм.
При диаметре нитей менее 0,12 мм возможно смыкание стенок газового канала в процессе усадки бетона.
При диаметре нитей более 0,17 мм возможно образование нелинейных каналов в блоке при продувке газом и снижение стойкости блока.
Таким образом, оптимальным диаметром пластиковых нитей является диаметр 0,12-0,17 мм.
При превышении площади поперечного сечения каналов блока, образованного нитями менее 1% по сравнению с площадью поперечного сечения трубы по наружному диаметру, возможно снижение интенсивности продувки металла газом, что может привести к неполному удалению неметаллических включений из металла и снизить его качество.
При превышении площади поперечного сечения каналов блока, образованного нитями более 2% по сравнению с площадью поперечного сечения трубы по наружному диаметру, возможно снижение стойкости приемной камеры и пористого блока в целом.
Таким образом, превышение суммарной площади поперечного сечения нитей должна быть равна или более на 1-2% площади поперечного сечения нижней трубы по наружному диаметру.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
На фиг.1 показан в изометрии кондуктор, размещенный в форме 1, состоящий из двух труб с одинаковыми наружными диаметрами, верхней 2, выполненной из металла, и нижней 3, выполненной из пластика, торцовыми фиксаторами 4, пластиковыми нитями 5. Пластиковые нити указаны не полностью и только с видимой стороны. На фиг.1 указана линия обрезки пластиковых нитей 6.
На фиг.2 приведен в изометрии и сечении АА огнеупорный пористый блок 7 с приемной камерой 8, образованной в процессе выгорания при обжиге пластиковой трубы (см. фиг.1), и с направленными каналами 6, образованными в процессе выгорания при обжиге пластиковых нитей.
После этого пористый блок готов к эксплуатации.
Пример конкретного исполнения
В сталеплавильном цехе ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат" провели опыты по разливке металла марки 3сп на машине непрерывного литья заготовок. Для изготовления огнеупорного пористого блока использовали трубы с наружным диаметром, равным 15 мм, и пластиковые нити диаметром 0,14 мм. Суммарная площадь поперечного сечения нитей для образования направленных каналов была равной площади поперечного сечения пластиковой трубы. Промежуточный ковш оборудовали перегородками с заявляемыми огнеупорными пористыми блоками. Провели 28 плавок - номера плавок № 1-28. Для сравнительной оценки качества металла на наличие неметаллических включений выбрали показатель «точечная неоднородность» (ТН), показатель определяли на отобранных пробах готового металла (темплетах) в баллах. Средний уровень развития дефекта ТН на опытных плавках составил 0,67 балла, в сравнении с технологией по прототипу 0,90-1,03 балла, снижение загрязненности металла неметаллическими включениями составило 30,2%.