Способ футеровки металлургических емкостей и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для футеровки сталеразливочных ковшей о Цель изобретения - повышение качества футеровки и расширение технологических возможностей. Способ включает подачу футеровочной массы, в которую вводят поверхностно-активное вещество в количестве 0,1-0,2%, а удаление паров воды производят одновременно с сушкой путем подачи в полость шаблона воздуха и вакуумирования внешней поверхности ковша. Устройство для осуществления способа содержит основание 2, в котором установлен ковш 1. В последнем смонтирован шаблон, выполненный с двумя концентричными полостями: во внутренней размещен нагревательный элемент 8, а во внешней .- элементы 1 Т из легкого металла о Внешняя полость сообщена с источником сжатого воздуха, а полость 9 основания 2-е источником вакуума. 2 с. и и з.п.ф-лы, 1 ил., 3 табло Воздух $ 7 6 I X i/JU % ю и 4 СО 00

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„,, 17244 щ) S В 22 Р 41/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЫ ТВУ

ВоздУх В У

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4727730/02 (22) 26.06.89 (46) 07.04,92. Бюл. Р 13 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-технологический институт вагоностроения (72) А.М.Яценко, Н.А.Субботин, В.В.Петров, В.Б.Пархоменко, M.È.Киричек, Б.М.Томашевский, В.Я.Козенко, А.Б.Луценко и Г.В.Бурнас (53) 621.746.,329(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1072994, кл. В 22 D 41/02, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Р 16627 6, кл. В 22 D 41/02, 04,04,89. (54) СПОСОБ ФУТЕРОВКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ЕМКОСТЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для футеровки сталеразливочнь|х ков2 шей. Цель изобретения - повышение качества футеровки и расширение технологических возможностей. Способ включает подачу футеровочной массы, в которую вводят поверхностно-активное вещество в количестве 0,1-0,23, а удаление паров воды производят одновременно с сушкой путем подачи в полость шаблона воздуха и вакуумирования внешней поверхности ковша.

Устройство для осуществления способа содержит основание 2, в котором установлен ковш 1. В последнем смон-. тирован шаблон, выполненный с двумя концентричными полостями: во внутренней размещен нагревательный элемент 8, а во внешней - элементы 1Т из легкого металла. Внешняя полость сообщена с источником сжатого воздуха, а полость 9 основания 2 - с источником вакуума. 2 с. и 4 з.п.ф-лы, 1 ил., 3 табл.

172

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для футеровки металлургических емкостей, например сталеразливочных ковшей.

Целью изобретения является повышение качества футеровки эа счет обес печения эффективного удаления влаги и расширение технологических возможностей.

Способ включает подачу футеровочной массы в зазор между шаблоном и ковшом, ее уплотнение и сушку нагревом, одновременно с которой производят подачу воздуха под давлением

0,02-0,15 МПа в полость шаблона и вакуумирование с внешней стороны ков-. ша. При подаче футеровочной массы в нее добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ) в количестве 0,1-0,24 футеровочной массы.

На чертеже изображено устройство для осуществления способа, разрез.

Устройство для футеровки метал. ургических емкостей содержит ковш l, размещенный на основании 2, шаблон, состоящий из внутренней цилиндрической емкости 3 и наружной формообразующей (конической) емкости 4. Последние размещены одна в другой и образуют кольцевую полость 5, которая снабжена выходным патрубком 6. Боковая и донная поверхности .емкости 4 выполнены с отверстиями.

На емкости 3 установлена крышка

7 с электронагревательными элементами 8, расположенными в полости емкости 3. Ковш 1 размещен на основании

2 таким образом, что его донная поверхность образует с ним гермегичную полость 9. Последняя снабжена выходным патрубком 10. В кольцевой полости 5 расположены элементы 11 иэ легкого металла. Площадь перфорированной поверхности емкости 4 составляет 0,12-0,3 всей ее площади. Ковш имеет выпорные отверстия 12 °

Устройство работает следующим образом.

Ковш устанавливают на основание таким образом, что своей донной по. верхностью он образует с основанием

2 полость 9, а высота h = 0 1-0,2 Н..

Полость 9 герметизируется герметизирующей пастой и подключается через патрубок 10 к вакуумной системе. В ковше 1 размещают формообразующий шаб лон, на(нужную поверхность которого

4433 4 покрывают слоем защитной графитной смазки для облегчения извлечения его из ковша 1. Затем подают футе- .

5 ровочную массу с поверхностно-активным веществом (ПАВ) и производят ее уплотнение. При введении ПАВ с небольшим пенообразованием подвижность футеровочной массы увеличива1О ется на 20-304, что дает возможность использовать виброуплотнение и улучшить текучесть и распределение массы с одновременным более легким заполнением пространства между формооб15 разующей частью шаблона и арматурным слоем кирпича ковша.

При концентрации ПАВ более 0,24 футеровочной массы происходит резкое увеличение подвижности массы и она

0 проникает через перфорированную часть шаблона и ухудшает эффективность сушки, Концентрация ПАВ менее 0,14 практически не оказывает влияния на улуч>5 шение подвижности массы и эффективность удаления воды из нее под давлением сжатого воздуха. Введение

ПАВ также снижает поверхностное натяжение внутри футеровочной массы, 30 что способствует эффективному удалению воды из ее .пор под давлением сжатого воздуха.

После уплотнения футеровочной массы патрубок 6 соединяют с линией подачи сжатого воздуха, а в цилиндриЗ5 ческую емкость шаблона помещают крышку 7 с электронагревательными элементами 8. Сушку осуществляют путем нагрева футеровочной массы с одно40 временным удалением влаги (паров воды) сжатым воздухом переменного давления. При этом одновременно удаляют пары воды из донной части под пониженным давлением.

Давление сжатого воздуха регулируют таким образом, что не происходит выдавливание футеровочной массы (это наблюдается при давлении более

0,15 МПа) и происходит интенсивное

5 удаление воды (это наблюдается при давлении не менее 0,02 МПа).

При одновременном воздействии давления сжатого воздуха, температуры и пониженного давления протекают следующие процессы.

Давление сжатого воздуха способствует вытеснению влаги из пор футеровочной массы по всей ее высоте и толщине. Таким образом происхпаит

5 !72 снижение влажности массы, что эквивалентно уменьшению расхода энергии на удаление воды (т.е. нижаются энергозатраты на сушку). (, Одновременный нагрев прогревает футеровочную массу и воздух, который увеличивает свою влагоемкость и интенсифицирует удаление воды по всей толщине массы. Это способствует сокращению времени сушки.

В начальный период сушки, когда футеровочная масса недостаточно прогрелась, удаляемая под давлением вода под действием гравитационных сил скапливается в придонном слое футеровочной массы. Для интенсивного уда-. ления воды из придонной и донной частей последняя соединяется с вакуумной системой. Воздействие давления воздуха в кольцевой полости между емкостями шаблона и пониженное давление по всей донной асти ковша интенсифицирует удаление паров воды через пористый слой огнеупорного кирпича и выпорные отверстия.

Таким образом, воздействие давления сжатого воздуха, температуры и пониженного давления способствует повышению эффективности сушки и, соответственно, всего процесса футеровки на 20-303, При этом снижение расхода энергии составляет 15-303.

Ilpoeeps.ò футеровку в лабораторных. условиях сталеразливочного ковша емкостью 100 кг. Размеры ковша: диаметр 520 мм, высота 610 мм. Ковш устанавливают на основание. Полость, образованную основанием и днищем ковша, герметизируют пастой из порошка окиси алюминия, асбеста и жидкого стекла, замешанной до пастообразного состояния. Через патрубок полость подключают к вакуумной системе. Затем в ковше размещают формооб- . разующий шаблон, имеющий покрытие из графитной смазки. Размеры шаблона: верхний диаметр 420 мм, конусность . t."20, высота 630 мм. Перфорация поверхности наружной формообразующей емкости и донной части шаблона составляет 0,185 м или 0,18 всей его поверхности. Диаметр внутренней цилиндрической емкости 330 мм, высота

650 мм. Для набивки используют футеровочйую массу из полужирного песка влажностью 10,6 с содержанием О, 112

ПАВ (flAB - оксиэтилированный на

4433 6 моля окиси этилена нонилФенол) .

Уплотнение производят ручной трамбовкой. Время набивки 20 мин.

Затем на цилиндрическую емкость помещают крышку с электронагревательными элементами, которые размещают в полости емкости относительно ее боковой и донной поверхностей на

10 расстоянии 3-5 мм. Включают нагрев и подают сжатый воздух в кольцевую полость под давлением 0,15 МПа. Одновременно герметичную. полость донной части подключают к вакуумной сис15 теме; обеспечивая давлением 100 кПа.

Нагрев футеровочной массы ведут таким образом, что ее внутренняя поверхность нагревается до температуры не более 200 С, а внешняя поверхность (около арматурного слоя кирпича) — до температуры не более 60 С.

Контроль нагрева ведут с помощью термопар. Скорость изменения давления

25 сжатого воздуха составляет 0,0035 или 0,0045 МПа (опыты 2, 3, табл.1).

После. окончания сушки вынимают формообразующий шаблон.

Одновременно таким способом можно сушить несколько ковшей.

При емкости ковша более 10 т необходимо предусмотреть механизм регулирования зазора между боковыми внутренней и наружной поверхностями емкостей шаблона, Для интенсификации теплопередачи от цилиндрической к формообразующей емкости кольцевая полость заполняется теплопроводным легким металлом, например алюминиевая крупнонавитая

40 стружка, диаметром 20-50 мм,, В табл,! приведены сравнительные результаты футеровки металлургического ковша по предлагаемому спо собу и известному; в табл. 2 — эфФективность изменения влажности и подвижности футеровочной массы под действием ПАВ и давления сжатого воздуха.

Как следует из табл.1, коэффициент полезного действия энергии повышается с 32 до 44-624, т.е. в 1,31,9 раза. Время сушки сокращается с

54 до 30-44 мин, т.е. в 1,3-1,8 раза.

Наиболее эффективен процесс футеровки в условиях опытов 2, 3. В этом случае наблюдается наиболее низкая влажность 0,51-0,554 и наименьшее время сушки 30-38 мин, 4433 8 ности за счет обеспечения использования футеровки различного соСтава (эа счет использования любых видов тепло5 носителя, а также повысить качество футеровки зз счет эффективного удаления влаги.

Формула

172

Такие показатели наблюдаются при давлении сжатого воздуха 0,0180,15 МПа, Увеличение давления способствует выдавливанию массь! 4,3 против

0,2-0,8 мас. Перфорация боковой и донной поверхностей составляет 0,150,22 всей поверхности шаблона. Увеличение перфорации более 0,3 вызывает прогиб шаблона (опыт 1) и менее 0,1 повышенную влажность (опыт 4). Количество ПАВ менее 0,08 мас.4 не способствует улучшению удаления воды (0,69 против 0,51-0,55/). Количество ПАВ более 0,24 вызывает интенсивное выдавливание массы из Формообразующей полости. Наилучший интервал концентрацйи ПАВ 0,1-0,2 мас.3. При высоте расположения верхнего ряда отверстий более 185 мм наблюдается ухудшение сушки верхней части футеровки. При высоте расположения менее 120 мм наблюдается усиление прохода воздуха через верхнюю часть футеровки.

Как следует из табл.2, при давлении более 0,25 МПа без использования

ПАВ наблюдается снижение влажности на

304, однако при этом масса выдавливается из Формообпазующей полости. При давлении менее. 0,015 ИПа снижение влажности составляет менее 10 . Введение ПАВ обеспечивает подвижность массы с 1 до 8 см по погружению стандартного конуса (по методике справочника по бетонам и растворам под редакцией Чехова).. Однако при давлении более 0,15 ИПа и концентрации

IlAB более 0,213 наблюдается интенси-. фикация выдавливания футеровочной массы.

В табл.3 приведены сравнительные результаты .Футеровки металлургического ковша по известному и предлагаемому способам с применением различных теплоносителей (энергоносителей) .

Как следует из табл.3, эффективность процесса сушки рабочего слоя футеровки продуктами сгорания топлива и дымовыми газами по предлагаемо" му способу на 45-603, а КПД использования энергии в 2,5-3 раза выше,, чем по известному способу.

Влажность футеровочной массы остается на уровне результатов табл.1.

Использование изобретения позволит сократить длительность цикла футеровки, расширить технологические возможи з о б р е т е н и я

1. Способ футеровки металлургических емкостей, включающий подачу футеровочной массы в зазор между ковшом и шаблоном, ее уплотнение, сушку

15 нагревом и удаления паров воды вакуумированием, отличающийся тем, что, с целью повышения качества

Футеровки за счет обеспечения эффек20 тивного удаления влаги и расширения технологических возможностей, при подаче футеровочной массы в нее вводят поверхностно-активные вещества с низким пенообразованием, а удаление паров воды осуществляют путем подачи в полость формообразующего шаблона сжатого воздуха под переменным давлением и вакуумирования с внешней стороны емкости, причем сушку и удаление, паров воды производят одновременно.

2, Способ по п.1, отличаюшийся тем, что сжатый воздух подают под давлением 0,02...0,15 ИПа.

3. Способ по п.1, о т л и ч а юÇ5 шийся тем, что поверхностно-активное вещество вводят в количестве О, 1-0,23 футеровочной массы.

4. Устройство для футеровки метал40 лургических емкостей, содержащее основание с размещенной на ней емкостью, полый Формообразующий шаблон и крышку с нагревательными элементами, а боковая и донная поверхности ем- .

4 кости выполнены перфорированными, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества футеровки за счет обеспечения эффективного удаления влаги и расширения техно логических возможностей, шаблон выполнен с двумя концентричными поло" стями, внешняя иэ которых сообщена патрубком с источником сжатого воздуха, а во внутренней размещен на- гревательный элемент, при этом,основание выполнено полым с отверстием в верхней стенке, в котором установлена металлургическая емкость.

1724433

5. Устройство по п.4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что во внешней полости размещены элементы из легкого металла.

6„ Устройство ч а ю щ е е с я металлургической ная в основании, высоты. по п. 4, о т л итем, что высота емкости, размещенравна 0,1-0,2 ее

Таблица 1

Показатели для опыта

Параметры

4 способа предлагаемого известного

0,18

10,6

0,53

0,25

0,15

0,01

10,6 10,6

0,63 0,69

10,6

0,62

10,6

0,51

0,10

0,22

0,15

0,33 . (прогиб шаблона) 0,08

0,26 (выдавливание массы) 0,12

0,21

4,3

0,8

0,2

0,0045

185 (0,3Н) 30

44.63

50

60

Давление, ИПа

Влажность, мас.3: исходная конечная

Отношение перфорированной поверхности ко всей поверхности формообразующего шаблона

Количество ПАВ, мас.Ж

Количество просыпав-. шейся футеровки,мас.3

Скорость изменения давления.воздуха, ИПа/мин

Высота. расположения отверстий, мм

Время сушки, мин

Общее время футеровки+

Коэффициент полезного использования энергии, 3

Время набивки 20 мин.

0,00022 0,0035

250 120 (О:,45Н) (0,2Н), (затруднена циркуляция и выход воз" духа и сушка верхней части)

0,0052

0,9 (0,15Н) (проход воз духа через . верхнюю часть) l2

1724433

Табли ца 2

Показатели для опыта

Параметры способа предлагаемого известного

) г з

10,6

Влажность, мас.3

Давлением, МПа (избыт.)

Влажность без использования ПАВ при избыточном давлении 30 мин, мас.Ф ,Количество ПАВ,мас.4

Подвижность по погружению стандартного конуса, см

Влажность, мас.4 под давлением, 0,12

0,21

0,26

0,018

8,4

Атмосферное 0,015

10,3 9,3

0,25

6,8

0,15

7,5

0,26

8,0

0,08

2,5.0,21

4,7

0,12

3,5

1,0

9,3

8,9

8,0 .7,3

5,5

5 5»

6,9

6,0

5,5

8,2

7,8

7,0

Выда вливание массы

Табли ца 3

Параметры способа

Вид энергоносителя

Горячие дымовые газы с

Продукты сгорани-я природного газа

Продукты сгорания мазута

Элетроэнергия пылью

Известный способ

Время сушки, мин

КПД, Влажность конечная, мас.4

Время футеровки, мин

54

69

8,8

73

8,1

7,8

0,64

0,63

0,63

0,64

89 . 93

Предлагаемый способ

95

Время сушки, мин:

КПД

Влажность конечная,мас.4

Время футеровки

44

-3Q

46

23,3

47

24,6

0 51

0,52

0,51

0,52

П р и м е ч а н и е По предлагаемому способу сушку рабочего слоя проводят в условиях опыта 3 табл.1, по известному способу - в условиях табл.1.