ЖЕЛОБ ШИХТОПОДАЧИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ Российский патент 1997 года по МПК C21B7/20 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при ремонте желобов шихтоподачи доменных печей и других деталей, работающих в условиях истирания сыпучими материалами.

Известен желоб шихтоподачи доменной печи, состоящий из основания и износостойкого участка, который выполнен из унифицированных футеровочных элементов, предварительно направленных композиционным сплавом на основе релита. Толщина футеровочных элементов может изменятся в зависимости от места расположения в конструкции (Гребеник В.М. Гордиенко А.В. Цапко В.К. Повышение надежности металлургического оборудования: Справочник. М. Металлургия, 1988, с. 451-458).

Недостатком известной конструкции является трудоемкость сборки каждого элемента, а также демонтажа износившихся унифицированных элементов при их замене, высокая стоимость работ и низкая стойкость конструкции, если хотя бы один из унифицированных элементов отслоится от основания вследствие дефекта закрепляющего сварного шва.

Наиболее близкой по своей технической сущности и назначению является конструкция износостойкого слоя приемной воронки доменной печи, которая служит для подачи сыпучих материалов и состоит из основы и износостойкого наплавленного слоя, выполненного в виде ячеек с размерами 200 х 200 мм, толщиной ребра 10 мм и высотой 80 мм. Причем гребешки ячеек могут быть выполнены (наплавлены) сплавом СОРМАЙТ I [1]
Недостатком известной конструкции является сложность и изготовления и ремонта (ручная подварка износившихся гребешков ячеек) и низкая стойкость, т. к. упрочнена твердым сплавом только верхняя часть ячеек, причем на малую толщину. Как известно из области сварки, при наплавке твердыми сплавами типа СОРМАЙТ часто образуются трещины в наплавленном металле, которые быстро расширяются под действием трущихся мелких абразивных частиц. В этих местах износ за короткое время достигает основы, которая выполнена из стали 3, и деталь быстро выходит из строя.

Цель изобретения повышения стойкости желоба за счет рациональной конструкции и более равномерного износа выступающих частей, обеспечение многократного использования детали при удешевлении и упрощении ее ремонта.

Поставленная цель достигается тем, что желоб состоит из основания и износостойкой части, которая с наружной поверхности имеет выступы, ориентированные параллельно криволинейной стороне желоба и перпендикулярно направлению движения шихты, причем высота выступов равна 0,3-3,5 толщины износостойкой части, а расстояние между осями симметрии соседних выступов равно 4-22 толщины износостойкой части, при этом износостойкий участок может быть многослойным, а износостойкие слои выполнены сплавом, содержащим, мас. углерод 0,5-1,2, хром 13-20, кремний 2,5-4,3, бор 2,0-4,5, никель остальное. Размеры и расстояние между выступами взяты в зависимости от толщины износостойкой части в связи с тем, что с увеличением размеров выступов должна увеличиваться толщина износостойкой части, т.к. выступы подвергаются не только истиранию шихтой, но и ударным нагрузкам крупными кусками, чем больше размер выступов, тем больше степень ударной нагрузки. В результате возможен вырыв выступающей части из мягкой основы, если толщина износостойкого слоя мала.

Многочисленными исследованиями установлено, что при высоте выступов менее 0,3 от толщины износостойкой части практически не наблюдается эффект задержки шихты перед выступом, что приводит к повышенному износу. При размере выступов более 3,5 от толщины износостойкой части дальнейшего увеличения износостойкости не происходит, т. е. пространство между выступами уже заполнено шихтой и истирается лишь поверхность выступов. Сокращение расстояния между выступами менее 4 толщин наружной части не приводит к усилению задержки мелкой шихты между выступами и повышению износостойкости, в результате увеличивается расход наплавочных материалов и трудоемкость наплавки. Увеличение расстояния между выступами более 22 толщин износостойкой части приводит к снижению объема задержанной шихты. В целом, при выбранном соотношении размеров выступов расстояния между ними и их ориентировки относительно движения шихты наилучшим образом проявляется свойство самофутеровки шихтой, идет равномерный износ только верхней части выступов. Для повышения износостойкости наплавленный участок может быть многослойным. Наибольшая стойкость при указанной совокупности размеров выступов наружной поверхности износостойкого слоя достигается при выполнении сплавом, содержащим, мас. углерод 0,5-1,2, хром 13-20, кремний 2,5-4,3, бор 2,0-4,5, никель остальное.

При эксплуатации такого желоба в течение межремонтного периода, определенного для доменной печи, изнашиваются лишь выступы, которые легко и просто восстанавливаются, в частности, плазменно-порошковой наплавкой. В результате заявленный желоб может эксплуатироваться длительный срок с минимальными затратами на восстановление.

На фиг.1 изображен желоб шихтоподачи доменной печи; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Желоб содержит основание 1, наплавленные слои 2 и 3, образующие износостойкую часть толщиной d, выступы 4. Высота выступов обозначена а, расстояние между соседними выступами b.

Пример выполнения желоба шихтоподачи доменной печи. Основание выполнено из стали 3 толщиной 8 мм и длиной 3 м. Два наплавленных слоя, каждый толщиной по 5 мм, образуют наружную износостойкую часть желоба толщиной 10 мм. Наплавленные слои выполнены плазменно-порошковым способом из сплава: 1% C, 17% Cr, 4,1% Si; 3,6% B; 74,3% Ni. Этим же сплавом были сформированы выступы на поверхности желоба высотой 10 мм (что составляет 1,0 от толщины износостойкой части, равной 10 мм) и расстоянием между осями симметрии соседних выступов, равным 40 мм (что составляет 4,0 от толщины износостойкой части).

Испытания показали, что стойкость желоба по сравнению с прототипом выросла в среднем в 2 раза, а по сравнению с желобом, не имеющим выступов, в 1,7 раза.

Предложенная конструкция износостойкого слоя может быть использована во всех конструкциях, испытывающих истирание сыпучими материалами. Дополнительные преимущества предложенной конструкции желоба заключаются в том, что в процессе подачи шихты по желобу мелкая фракция заполняет пространство между выступами и при движении больших кусков шихты они тормозятся этой фракцией, зарываясь в нее под действием своей массы. В результате наблюдается процесс усреднения мелкой и крупной фракций, подаваемых в доменную печь, тем самым облегчается процесс плавки чугуна и повышается его качество.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при ремонте желобов шихтоподачи доменных печей и других деталей, работающих в условиях истирания сыпучими материалами. Сущность изобретения: желоб состоит из двух частей: основания и износостойкой части, которая имеет выступы высотой 0,3-3,5, а расстояние между выступами равно 4-22 толщины износостойкой части, причем волнообразные выступы ориентированы параллельно криволинейной стороне желоба и перпендикулярно движению шихты. Наибольшая стойкость желоба достигается при выполнении износостойкого слоя из материала, содержащего, мас. %: углерод 0,5-1,2, хром 13-20, кремний 2,5-4,3, бор 2,0-4,5, никель - остальное. 1 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Желоб шихтоподачи доменной печи, содержащий основание и износостойкую часть, отличающийся тем, что износостойкая часть с наружной поверхности имеет выступы, ориентированные параллельно криволинейной стороне желоба и перпендикулярно направлению движения шихты, причем высота выступов равна 0,3 - 3,5 толщины износостойкой части, а расстояние между осями симметрии соседних выступов равно 4 22 толщины износостойкой части. 2. Желоб по п. 1, отличающийся тем, что износостойкая часть выполнена многослойной. 3. Желоб по пп.1 и 2, отличающийся тем, что износостойкая часть выполнена из сплава, содержащего, мас.

Углерод 0,5 1,2
Хром 13 20
Кремний 2,5 4,3
Бор 2,0 4,5
Никель Остальноер