Способ изготовления блочной конструкции печной стенки металлургической печи

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 11. 12, 79 (21) 2856203/22-02 (23) Приоритет - (32) 12. 12. 78 (31) 154483=78 (33) Япония

Опубликовано 07. 05. 82 Бюллетень №17

„„927103 (51) M. Кл.

В 22 В 19/02

С 21 В 7/10

F 28 F 7/02

Гасударственный камнтет

СССР оо делам нзобретеннй и аткрытнй (53) УДК 621 ° 74. . 046 (088. 8) Дата опубликования описания 07. 05. 82 (721 Авторы изобретения

Иностранцы

Теруики Ничитани и Иасайоси Нагахара (Япония) Иностранное предприятие

" НИППОН СТИЛ КОРПОРЕЙШН" (Япония) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЛОЧНОЙ КОНСТРУКЦИИ

ПЕЧНОЙ СТЕНКИ ИЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к литейно-. . му производству, в частности процессу изготовления блочкой конструкции стенки печи.

Известна конструкция печи, состоящая из обожженного огнеупорного блока и охладителя, который представляет собой охладительную систему, отлитую на огнеупорный блок так, чтобы обеспечить рабочую охлаждающую lO поверхность, составляющую единое це". лое с огнеупорным блоком. Внутренние стенки металлургических печей, используемых, например, для плавки железных руд или для рафинирования 15 расплавленного металла, который защищается с помощью отдельных охлаждающих средств. Известны различчые способы охлаждения такого огнеупорного слоя и среди них использование 20 печного охладителя, который находит . все большее применение в промышленности..Огнеупорная стенка доменной печи включает ряды печных охладителей, предназначенных для охлаждения печи, каждый из которых отлит вмес-, те с охлаждающей трубкой. Указанный охладитель прикреплен к внутренним поверхностям кожуха, а огнеупорный кирпич укладывается по внутренним поверхностям охладителя и крепится с помощью смолы, которая служит в качестве связующего. Печь охлаждается водой, протекающей через трубки и отбирающей тепло от внутренней поверхности печи. Охлаждающие труб" ки каждого печного охладителя соединяются с помощью соединительной трубки. При изготовлении огнеупорных стенок доменной печи описанной выше конструкции ряды печных охладителей и огнеупорного кирпича обычно монтируются отдельно. Если охлаждающая поверхность печного охладителя является плоской, то для установки огнеупорных стенок не требуется какого-либо специального оборудования, но если эта поверхность выполз 92710 нена в виде буквы П или имеет какуюлибо другую форму с выступами, то на внутренней поверхности охладителя требуется установка огнеупорных кирпичей различных размеров и требуется большое искусство, чтобы выложить огнеупорную стенку с минимальными щелями и зазорами.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ, включающий размещение армирующих трубок под охлаждающий агент в ли!

О тейной форме и заливку из расплавленным металлом с последующим соединением полученной металлической части — охладителя с отформованным огнеупорным блоком. Огнеупорный слой может быть также выложен подгонкой огнеупорных кирпичей в пазах рабочей охлаждающей поверхности охладителя.

Огнеупорный слой может быть высушен, но его обжиг весьма затруднен. Огне20 упорная стенка, выполненная по этому способу, должна быть обожжена и так как она обжигается за счет тепла в печи на начальной стадии работы, то часто случается, что не удается соблюсти температурных и атмосферных

25 условий, необходимых для конкретного огнеупорного слоя. Например, обжиг огнеупора, изготовленного на основе литого карбида кремния, желательно проводить в восстановительной атмосфере, но в условиях промышленной эксплуатации печи очень трудно управ35 лять условиями, необходимыми для создания такой восстановительной атмосферы. При кладке огнеупорного слоя иэ обожженного кирпича способ т ригоден для немедленного использования, но для обеспечения хорошего контакта между огнеупорным слоем и рабочей охлаждающей поверхностью охладителя, 40 а также для сохранения прежнего прочного контакта требуется не только точная механическая обработка обожженного кирпича, но и использование комплекса удерживающих устройств 15 .

Однако связующая способность смо1 50 ,лы или другого связующего постепенно в процессе эксплуатации огнеупорных стенок в течение длительного периода времени и в конце концов кирпичи удерживаются на месте только

55 силой взаимодействия друг с другом и если один из них изнашивается, то это приводит к нарушению связи между ,кирпичами, из-эа чего кирпичи часто

3 4 начинают отходить от охладителя один эа другим.

Цель изобретения - увеличение срока службы блочкой конструкции печной стенки металлургической печи, а также улучшение соединения заливаемого металла с огнеупорным блоком.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу, включающем размещение армирующих трубок под охлаждающий агент в литейной форме и заливку их расплавленным металлом с последующим соединением полученной металлическоЙ части — охладителя с предварительно отформованным огнеупорным блоком, огнеупорный блок формируют с выступами и впадинами на одной из поверхностей и отжигают, после чего перед размещением в местной форме армирующих трубок и заливкой их металлом на ее дно укладывают огнеупорный блок выступающими вверх и боковые их поверхности покрывают волокном из огнеупорного материала, причем на поверхностях выступов и впадин огнеупорного блока заформовывают нижние части штифтов, На фиг. 1 изображена доменная печь, имеющая огнеупорные стенки, снабженные охладителями, продольное сечение, на фиг. 2 — узел A на фиг.1, на фиг. 3 - вид со стороны кожуха доменной печи на один пример охладителя в части А, на фиг. 4 и 5 различные варианты блочной конструкции печной стенки, поперечное сечение, на фиг. 6 — литейная форма, которая предназначена для иллюстрации, поперечный разрез.

Блочная конструкция включает охюадитель 1(металлическую часть) огнеупорный блок 2. Для изготовления огнеупорного блока 2 используется отливаемый огнеупорный материал подходящего состава, который выбирается в зависимости от типа металлургической печи и места, в котором огнеупор используется, формуется в блок при помощи обычного процесса формовки огнеупора, например, при помощи вибрационного формовочного процесса или при помощи формовки давлением, после чего производится его обжиг.

Как показано на фиг. 4, самая тонкая часть огнеупорного блока 2 имеет минимальную толщину (T), необходимую для независимого использования блока в огнеупорной стенке

5 927 металлургической печи. Одна поверх- ность 3 блока имеет выступы и впадины, выполненные в ней для обеспечения прочного и неразрывного соединения с охладителем 1. Поверхность огнеупорного блока 2 может иметь различные формы при условии, что самые тонкие части блока имеют минимальную толщину (Т), необходимую для использования в качестве стенки 1О печи. Огнеупорный блок 2 формируется со штифтами 4, размещенными B выступах и впадинах поверхности 3, для .обеспечения жесткого соединения с охладителем 1. Штифты 4 могут пред- ts ставлять собой металлический штифт, или может представлять собой огнеупорный штифт, имеющий необходимую форму. Отформованный таким образом огнеупорный блок 2 для удовлетворе- 2О ния вышеуказанным требованиям в дальнейшем обжигается при таких температурах и атмосферных условиях, которые подходят для огнеупорного состава. Во время обжига металличес- zg кий штифт 4 подвергается термическому воздействию, но не теряет своей функции штифта. Для изготовления охладителя в соответствии с этим изобретением обожженный огнеупорный блок располагается в литейной форме

5 для охладителя с выравненной грубой поверхностью 3 блока, а армирующая трубка 6, через которую охлаждаю. щая среда (например вода) протекает во время использования охладителя, размещается в полости 7, образованной в форме, и после покрытия боковых сторон выступов,нв грубой по" верхности 3 огнеупорного блока 2 огнеупорным волокном, например керамическим волокном 8, которое поглощает термическое расширение или сжатие, в форму заливается расплавленный металл 9, например железо или медь, который затем эатвердевает. На фиг. 6 показан вариант, в котором огнеупорный блок 2 размещен на две литейные формы 5, но блок 2 может образовывать дно формы.

Причина, по которой грубая поверхность 3 обожженного огнеупорного бло" ка 2 покрывается огнеупорным волокном перед заливкой охладителя рас" плавленным металлом, заключается в следующем. Если обожженный огнеупор

55 ный блок 2, имеющий выступы и впади" ны, как показано на фиг. 4 и 5, используется таким образом для залив103 б ки расплавленного металла в литейную форму 5, то в канале выступа огнеупорного блока 2 благодаря усадке, которая сопровождает затвердевание расплавленного металла при охлаждении, образуется трещина 10. Это повышает воэможность отхода огнеупорного блока 2 от охладителя 1 в процессе эксплуатации. Блочная конструкция печной стенки, которая представляет собой огнеупорный блок, неразрывно связанный с охладителем, в соответствии с процессом этого изобретения, предназначена для прямого использования в качестве стенки печи без установки отдеяьнай стенки печи на внутренней поверхности огнеупорного блока, так что повышение возможности отхода огнеупорного блока от охладителя может оказаться губительным для этой цели. Чтобы предотвратить это, боковые стороны выступов грубой поверхности обожженного огнеупорного блока перед отливкой ахладителя покрываются огнеупорным волокном. Волокно поглощает любую усадку, которая сопровождает затвердевание залитого металла при охлаждении и эффективно предотвращает образование трещин у основания выступа блока 2.

В изготовленной таким образом блочной конструкции печной стенки для металлургической печи обожженный огнеупорный блок, самая тонкая часть которого имеет минимальную толщину, необходимую для использования в качестве стенки печи, прочно и неотрывно связан с охладителем при помощи штифтов и выступов и впадин, отформованных на огнеупорном блоке, и в выступах огнеупорного блока не образуется трещин, так что блочная конструкция может пряма использовать ся в качестве огнеупорной стенки металлургической печи без установки отдельной огнеупорной стенки на внутренней поверхности огнеупорного блока. Так как жесткая и неотрывная связь между огнеупорным блоком и ох ладителем достигается не только за счет штифтов, но также за счет сцепления между впадинами (выступами на огнеупорном блоке и впадинами) выступами, отформованными на охладителе, и благодаря отсутствию образования трещин на выступах огнеупорного блока, то блок не будет отходить ат рабочей охлаждающей поверхности охладителя во время ис9271 пользования блочной конструкции.

Кроме того, так как огнеупорный блок, связанный с охладителем, изготовлен . из обожженного отлитого огнеупорного материала, то блочная конструкция имеет удовлетворительные огнеупорные свойства и высокое сопротивление эрозии, что повышает срок службы конструкции.

8 описанном выше варианте обаж" 10 женный огнеупорный блок соединен с отлитым металлом (охладителем) при помощи как штифтов, так и выступов (впадин), выполненных на поверхности блока. 8 другом варианте огнеупор- 15 ный блок 2, имеющий выступы, которые шире в верхней части, чем у основания, как показана на фиг. 4 и 5, обожжен и после покрытия боковых сторон выступов грубой поверхности ро огнеупорным волокном расплавленный металл залит на блок. При этом у выступов блока не образуется трещины

10. Поэтому отход огнеупорного блока

2 от ахладителя 1 ва время эксплуа- 25 тации может быть предотвращен без использования штифта, на при использовании толька выступов и впадин в блоке,,которые сцеплены с выступами и впадинами в ахладителе 1. ЗО

Большая блочная конструкция печной стенки для металлургической печи изготавливается следующим образом.

Несколько, например два, обожженных блока 2, типа, показанного на фиг. 4 и 5, сжимаются друг с другом па боково" поверхности 3 с тонким слоем огнеупорного волокна, размещенного между ними. Два блока располагаются внутри литейной формы для охладителя и путем осуществления описанной здесь процедуры получается блочная конструкция необходимого большего размера. В этом варианте два огнеупорных блока соединены в один ах ладитель и шероховатая линия, выполненная между двумя огнеупорными блоками при помощи слоя волокна, расположенного в направлении их толщины, оказывает эффект, ограничивающий рас-, калывание блоков.

П р и и е р. Изготовление блочной конструкции печной стенки для металлургической печи размерами

600 х 1400

От.пиваемый огнеупор на основе карбйда кремния загружается в опоку разйерами 600 > 700 мм, к опоке прилагается вибрационная сила (частотой

03 8

60 Гц и ускорением 7) для уплотнения и при помощи давления 3 кг/си формируется огнеупорный блок,П-образного очертания, как показано на фиг. имеющий толщину (T) 200 мм. Огнеупорный материал был подвергнут полному обжигу при 1300 С. Два таких обожженных огнеупора были размещены с огнеупорным волокном между сторонами

600 мм на дне литейной формы с ребрами вверх. 8 полости формы были расположены армирующие трубки и была изготовлена окружающая песчаная форма. Для предотвращения от разрушения ребер огнеупорного блока из-за усадки (коэффициент усадки например

8-12/1000) при затвердевании отливки (например из чугуна) боковые стороны выступов на грубой поверхности блока были покрыты огнеупорным волокном в количестве, достаточном для компенсации возможной усадки залитого металла.

После выполнения этих предварительных процедур огнеупорный блок был нагрет до 600О С при помощи горелки и в форму был залит расплавленный ковкий чугун для получения отливки толщиной

200 мм. После удаления формы отливки была отожжена при 600 С в течение

6 часов для уменьшения остаточных термических напряжений. Из изделия был вырезан образец для проверки на растрескивание, которое могла произойти во время отливки, то трещи ны не были обнаружены. Этот охладитель был установлен на внутренней поверхности кожуха в нижней части шахты доменной печи. Па сравнению с огнеупорной стенкой (на основе окиси алюминия, толщиной 500 мм), котора ь была соединена с ахладителем, приготовпенным обычным способом, и срок службы которой саставгяет от восьми месяцев до одного года и двух месяцев, огнеупорный блок блочкой конструкций печной стенки для металлургической печи, изготовленный способом этого изобретения, прослужил непрерывно три года с меньшим износом. Охладитель, который был облицован огнеупорным слоем из подогнанных огнеупорных кирпичей (на основе карбида кремния, толщиной 200 мм) в пазах рабочей охлаждающей поверхности, работал также хорошо, как и охладитель этого изобретения, до полутора лет с начала эксплуатации, а затем огнеупорный слой внезапно отошел от поверхности охладителя. Это про927103

10 изошло потому, что была потеряна сила связи между отдельными обожженными кирпичами и если один изношенный кирпич выпал, то соседние кирпичи также стали выпадать, вызывая выпадение один эа другим следующих кирпичей.

Согласно предлагаемому способу для изготовления блочной конструкции печной стенки для металлургической печи на одной поверхности обожженного огнеупорного блока образуются выступы и впадины, боковые стороны выступов покрываются огнеупорным волокном и подобные выступы и впадины служат частью формы, в которую заливается расплавленный металл для отливки охладителя, так что у выступов на блоке трещин не образуется и полученные таким образом вы Ж ступы и впадины сцепляются с выступами и впадинами на огнеупорном блоке для обеспечения жесткой и. неразрывной связи между отлитым охладителем и огнеупорным блоком.

Это эффективно предотвращает отхождение огнеупорного блока во время его использования в качестве конструктивного элемента печной стенки. Так как охладитель заливает- М ся вместе со штифтом, то это делает связь с огнеупорным блоком еще более прочной, предотвращая таким образом полностью отход огнеупорного блока. Кроме того, огнеупорный блок изготавливается формовкой и обжигом отливаемого огнеупорного материала и даже самая тонкая часть имеет минимальную толщину, необходимую для использования в качестве печной стенки. С этой целью охладитель, снабженный прочно связанным с ним огнеупорным блоком, может немедленно использоваться B качестве конструк-. тивного элемента для огнеупорных стенок металлургической печи.

Формула изобретения

1. Способ изготовления блочной конструкции печной стенки металлургической печи, включающий размещение армирующих трубок под охлаждающий агент в литейно" форме и заливку их расплавленным металлом с последующим соединением полученной металли" ческой части"охладителя с предварительно отформованным огнеупорным блоком, отличающийся тем, что,.с целью повышения срока службы, огнеупорный блок формуют с выступами и впадинами на одной из поверхностей и отжигают, после чего перед размещением в литейной форме армирующих трубок и заливкой их металлом на ее дно укладывают огнеупорный блок выступами вверх и боковые их поверхности покрывают волокном иэ огнеупорного материала.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью улучшения соединения заливаемого металла с огнеупорным блоком, на поверхнос" тях выступов и впадин последнего заформовывают нижнюю часть штифтов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

Я 06466, кл. В 22 D 19/22, 19?4.

927103

Составитель Т.Королева

Редактор M.Òîâòèí Техред M. Tenep Корректор Г.Решетник

Заказ 3006/48 Тираж 853 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4