ПОДИНА ВАГРАНКИ Российский патент 2004 года по МПК F27B1/00 

Изобретение относится к области литейного производства, точнее - к конструкциям вагранок (газовых и коксовых), применяемых для плавки чугуна в литейном производстве.

Известна подина дуговой электропечи [1], которая состоит из внутреннего слоя огнеупоров и внешнего рабочего слоя набивной футеровки. В качестве внешнего слоя используют смесь из 90-92% кварцевого песка, 5-6% жидкого стекла и 3-4% воды. Подина печи работает длительное время и ее ремонт заключается в заправке внешнего слоя футеровочной массой.

Известная подина не может быть использована в вагранках, так как подину в конце плавки необходимо выбивать с целью удаления остатков плавки и ремонта футеровки. В связи с этим подина вагранки не может быть стационарной и выполненной из огнеупорных материалов.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является традиционная подина практически всех вагранок [1]. Подину вагранки, как правило, набивают в виде слоев из горелой отработанной формовочной земли, сухого кварцевого песка, ваграночной пыли и свежей формовочной наполнительной смеси.

Недостатком известной подины является то, что в процессе плавки материалы подины могут спекаться под воздействием высокой температуры газов и металла, что в ряде случаев приводит к аварийной ситуации - “непровалу” подины и образованию в горне “настыля” из застывшего металла и шлака. Удаление “настыля” из вагранки сопряжено со значительными трудностями. По практическим данным число “непровалов” может достигать 20-25% от общего числа плавок.

С целью устранения “непровалов” в некоторых литейных цехах используют устройство для вспарывания подины в момент откатывания подовой плиты. Однако устройство обладает большой громоздкостью и незначительной эффективностью.

Целью изобретения является устранение отмеченных недостатков и разработка такой конструкции подины, которая бы обеспечивала беспрепятственный “провал” остатков плавки в конце плавочной кампании в независимости от длительности плавок.

Задача решена тем, что подина вагранки, выполненная из подпрессованных слоев формовочной смеси, ваграночной пыли и сухого песка, располагаемых на днище вагранки, дополнительно снабжена огнеупорным элементом, выполненным в виде конуса, вершина которого расположена заподлицо с рабочей поверхностью подины, а основание - с поверхностью днища, при этом в основании упомянутого элемента выполнено глухое гнездо для размещения в нем захвата съемного приспособления. Диаметр основания огнеупорного элемента d_э выдержан в пределах 0,3-0,5 от диаметра подины d_п.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где изображена подина вагранки в продольном вертикальном разрезе.

Подина вагранки выполнена в нижней части шахты вагранки на днище 1, которое закрывает снизу подовое отверстие. Подина имеет следующую конструкцию.

На днище располагается слой 2 ваграночной пыли или горелой земли толщиной 50-60 мм. На этом слое выполнен слой 3 толщиной 60-80 мм из свежей формовочной наполнительной смеси с крепителем на сульфитно-спиртовой барде. Слой 3 подпрессован. Далее выполнен слой 4 из сухого кварцевого песка толщиной 80-100 мм. Верхний слой 5 изготовлен из формовочной смеси с уклоном в сторону выпускной летки. Слой 5 также подпрессован (утрамбован).

Подина дополнительно снабжена огнеупорным элементом 6 в виде конуса, располагаемого соосно с подиной. Вершина огнеупорного элемента расположена заподлицо с рабочей поверхностью слоя 5, а основание - с поверхностью днища 1, то есть высота конуса равна высоте подины. В основании конуса выполнено глухое отверстие 7 для размещения в нем захвата съемного приспособления (на чертеже не показано).

Рекомендуется выдерживать диаметр основания d_э огнеупорного элемента 6 в пределах 0,3-0,5 от диаметра подины d_п.

Огнеупорный элемент изготавливается из огнепорного бетона методом формовки или из любого огнеупорного материала для вагранок (шамот, кремнезем, муллит, динас и т.д.).

Подину набивают следующим образом. Сначала закрывают днище 1 вагранки. Затем припыливают (для смазки) поверхность днища серебристым графитом. После этого устанавливают на днище огнеупорный элемент 6 соосно с подиной (подовым отверстием). Далее выполняют и утрамбовывают вышеописанные слои 2, 3, 4 и 5.

Подина работает следующим образом. Во время плавки она выполняет такую же роль, как и обычная подина (теплоизоляция горна, защита днища от воздействия газов, шлака и металла, герметизация печного пространства снизу). Огнеупорный элемент при этом тоже выполняет теплоизолирующую роль, так как выполнен из огнеупорного материала с малым коэффициентом теплопроводности. Расположение вершины конуса заподлицо с рабочей поверхностью слоя 5 способствует полной герметизации горна, так как поверхность слоя 5 и верхняя часть конуса по действием температуры частично оплавляются и спекаются с образованием гарниссажа, препятствующего прорыву газов и металла.

В конце плавки после полной остановки вагранки и выпуска остатков шлака и металла через летки производят выбивку подины.

При откате днища 1 огнеупорный элемент 6 освобождается от поддержки поверхностью днища 1. Далее он, как наиболее плотный и массивный (вес 30-50 кг), выпадает из подины, образуя в ней сквозное конусообразное отверстие, в связи с чем прочность подины резко уменьшается. Беспрепятственному удалению огнеупорного элемента из подины способствует также его коническая форма.

Далее происходит обрушивание стенок конического отверстия и полное “проваливание” подины. В случае, если по каким-либо причинам выпадание огнепорного элемента не происходит, то он удаляется с помощью простейшего рычага с захватом, который размещается в отверстии 7, выполненном в основании огнеупорного элемента.

Приведенные в заявке соотношения между диаметром основания конуса d_э и диаметром подины d_п являются оптимальными, так как при выходе из указанного соотношения может происходить следующее:

а) При d_э<0,3 d_п угол наклона образующей конуса увеличивается, а вместе с ним увеличивается сила трения и сила сцепления боковой поверхности элемента со стенками подины. При этом уменьшается вес элемента. Оба фактора уменьшают вероятность выпадания конуса из подины и “проваливания” подины в целом.

б) При d_э>0,5 d_п увеличивается объем огнеупорного элемента и из-за неравномерности его нагрева по высоте могут образоваться температурные трещины, что приведет к разгерметизации подины.

В целом, предлагаемая подина обеспечивает безотказную выбиваемость подины, устраняет аварийные ситуации, связанные с образованием в горне “настыля” остатков плавки, и снижает трудоемкость ремонтных работ.

По изобретению проведены экспериментальные плавки на газовых вагранках ОАО “Пензкомпрессормаш”, которые показали положительные результаты.

Источники информации

1. Воздвиженский В.М., Грачев В.А., Спасский В.В. Литейные сплавы и технология их плавки в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1984, с.315, 326.

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к конструкциям вагранок для выплавки чугуна. Подина вагранки, выполненная из подпрессованных слоев формовочной смеси, ваграночной пыли и сухого кварцевого песка, дополнительно снабжена огнеупорным элементом, выполненным в виде конуса, вершина которого расположена заподлицо с рабочей поверхностью подины, а основание - с поверхностью днища, при этом в основании элемента выполнено глухое гнездо для размещения в нем захвата съемного приспособления. При использовании изобретения обеспечивается надежная выбиваемость подины в конце плавки и удаление остатков плавки из вагранки без образования “настылей” металла и шлака. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Подина вагранки, выполненная из подпрессованных слоев формовочной смеси, ваграночной пыли и сухого кварцевого песка, располагаемых на днище вагранки, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена огнеупорным элементом, выполненным в виде конуса, вершина которого расположена заподлицо с рабочей поверхностью подины, а основание - с поверхностью днища, при этом в основании элемента выполнено глухое гнездо для размещения в нем захвата съемного приспособления.2. Подина по п.1, отличающаяся тем, что диаметр основания огнеупорного элемента d_э выдержан в пределах 0,3-0,5 от диаметра подины d_п.