СПОСОБ ФУТЕРОВКИ ВОЗДУШНЫХ ФУРМ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ Российский патент 2021 года по МПК C21B7/06 C21B7/16 F27D1/16 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способу футеровки воздушных фурм доменной печи.

В мировой практике известны способы и составы нанесения специальных защитных покрытий для защиты воздушной фурмы от различного вида повреждения.

Для защиты фурм доменной печи известно защитное покрытие (глазурь) с высокой износостойкостью и низкой теплопроводностью, нанесенное методом высокотемпературного синтеза [1] (Авторское свидетельство SU № 384797 «Глазурь для защиты футеровки воздушных фурм доменной печи», МПК С03С9/00, опубликованного 29.05.1973, бюл. №25), включающая компоненты в следующих количествах (%): SiO₂ 20-23; Al₂O₃ 38-40; CaO 11-13; TiO₂ 25-27; K₂O 0,9-1,2.

Однако полученное таким образом покрытие сложно в изготовлении раствора с четким соотношением химических элементов и не обладает достаточной прочностью. Кроме этого, ударный способ установки воздушных фурм в доменную печь первоначально зарождает трещины и микротрещины футеровок, что приводит к разрушению защитного слоя и снижает стойкость воздушных фурм.

Известен способ подготовки к работе и установки воздушной фурмы доменной печи [2] (патент RU №2327742 «Способ подготовки к работе и установки воздушной фурмы доменной печи», МПК С21В7/16, опубликованного 27.06.2008, бюл.18), при котором с поверхности внутреннего стакана воздушной фурмы со стороны дутьевого канала и рыльной части с термообработанным алюминийсодержащим газотермическим покрытием снимают механическим путем окисленный слой, а затем на внешнюю поверхность рыльной части фурмы наносят алюминийсодержащую обмазку, после чего фурму устанавливают в доменную печь не ранее, чем через сутки после нанесения обмазки.

Недостатком данного способа является сложность в изготовлении защитного покрытия и удорожании стоимости воздушных фурм.

Известен ударный способ установки воздушных фурм доменной печи, с применением футерованного жаропрочного бетона. Недостатком такого способа является: низкая стойкость таких фурм, сложность в изготовлении, значительное увеличение массы, разрушение бетона при установке, что приводит к отказу от его использования.

Известен способ нанесения защитного покрытия на дутьевую фурму доменной печи [3] (Патент RU № 2235789 «Дутьевая фурма доменной печи и способ нанесения защитного покрытия на дутьевую фурму доменной печи», МПК⁸ С21В7/16, опубликованного 10.09.2004, бюл. №25), включающий, подготовку поверхности фурмы путем абразивного снятия верхнего слоя, нанесение подслоя, внутреннего слоя из оксидов и наружного слоя из диоксида циркония, при этом внутренний слой толщиной 1 мм наносят газопламенным напылением из оксидов или их смесей с примесью (4±0,2)% диоксида титана, наращивают этот слой до 5 мм, а затем газопламенным напылением наносят наружный слой из диоксида циркония толщиной 0,2 мм., причем наращивание внутреннего слоя из оксидов или их смесей с примесью (4±0,2)% диоксида титана осуществляют газотермической наплавкой.

Недостатком этого способа является то, что применение плазменного способа нанесения защитных покрытий различного состава на внешнюю часть фурм приводит к удорожанию изделия и к необходимости приобретения специального оборудования и материалов, кроме этого, оказывает негативное термическое воздействие на тело и швы воздушной фурмы.

Наиболее близким к изобретению является способ изготовления футерованной воздушной фурмы для доменной печи [4] (патент RU №39790 «Способ изготовления футерованной воздушной фурмы для доменной печи», МПК С21В7/16, опубликованного 30.11.1934), при котором пространство между металлическим корпусом фурмы и кожухом из листового железа заполняют замешанной на воде смесью, состоящей из кремнекислоты, глинозема, извести, магнезии, окиси железа, сернокислого кальция и углекислых щелочей, вводимых в смесь в виде алебастра, речного песка, кальцинированной соды и т. д., или в виде силикатов, как то: каолина, цемента, талька, асбеста, природной пемзы, доменного шлака, серпантина и т. п., после первичного затвердения смеси снимают кожух и просушивают форму с футеровкой в сушильном шкафу при температуре 100-125° и затем помешают в закрытый котел и обрабатывают паром под давлением 6-8 атмосфер в продолжение 12-16 часов.

Недостатком этого способа является то, что футеровка воздушной фурмы осуществляется вручную до ее установки в доменную печь, что приводит к утяжелению конструкции, и разрушению футеровки при установке ударным способом, что снижает стойкость воздушных фурм.

Техническим результатом изобретения является повышение стойкости воздушных фурм, снижение доли внеплановых простоев доменных печей, повышение производства чугуна, снижение расхода топлива за счет снижения тепловых потерь в процессе охлаждения фурм и шихтовок на остановку доменных печей.

Указанный технический результат обеспечивается благодаря тому, что в способе футеровки воздушных фурм доменной печи, включающего нанесение огнеупорной защитной футеровки при установке воздушной фурмы в доменную печь, предусмотрены следующие отличия:

- огнеупорную защитную футеровку наносят путем торкретирования непосредственно на поверхность гарнисажа посадочного гнезда после извлечения предыдущей воздушной фурмы и удаления гарнисажа,

- затем в момент сохранения пластично-вязких свойств огнеупорной защитной футеровки производят установку воздушной фурмы в посадочное гнездо.

Кроме этого, для повышения адгезии с огнеупорной защитной футеровкой используют фурмы с большей шероховатостью поверхности, а толщину слоя огнеупорной защитной футеровки определяют в зависимости от глубины удаления гарнисажа.

Прогар воздушных фурм происходит вследствие попадания на нее чугуна из-за ухудшения дренажной способности горна, переполнения его продуктами плавки, а также вследствие неровного хода печи (нарушения ровного схода шихты и т.д.). При попадании чугуна на поверхность фурмы в районе контакта воздушной фурмы с шихтовыми материалами происходит пленочное кипение охлаждающей воды, что нарушает отвод тепла при одновременном растворении меди в чугуне и приводит к прогару фурмы.

Нанесение огнеупорной защитной футеровки непосредственно на поверхность гарнисажа посадочного гнезда, образующегося после извлечения предыдущей воздушной фурмы и удаления гарнисажа, позволяет исключить контакт с шихтовыми материалами (продуктами плавки) и, как следствие снижает вероятность выхода фурм из строя.

Установка воздушной фурмы в подготовленное посадочное гнездо с нанесенной огнеупорной защитной футеровкой, сохраняющей пластично-вязкие ее свойства, обеспечивает плотное прилегание огнеупорной защитной футеровки к поверхности воздушной фурмы, благодаря чему исключается контакт с шихтовыми материалами.

Изобретение поясняется чертежом:

Фиг.1 - схема установки воздушной фурмы, где 1 - воздушная фурма, 2 - гарнисаж, 3 - шихтовые материалы, 4 - огнеупорная защитная футеровка, нанесенная на месте разобранного гарнисажа.

Сущность предложенного способа заключается в следующем. Огнеупорную защитную футеровку 4 наносят путем торкретирования на поверхность посадочного гнезда, образованного после извлечения предыдущей воздушной фурмы и очистки посадочного гнезда путем удаления гарнисажа 2 на глубину не более толщины огнеупорного слоя, затем в подготовленное посадочное гнездо с огнеупорной защитной футеровкой 4 устанавливают новую воздушную фурму 1 ударным или безударным способом. Благодаря конусности воздушной фурмы 1 происходит распирание огнеупорной защитной футеровки 4 и ее плотное прилегание к поверхности воздушной фурмы 1, создавая вокруг нее плотный защитный контур, что приводит к исключению контактов с шихтовыми материалами 3.

Толщина огнеупорной защитной футеровки 4 не ограничена и определяется глубиной удаления гарнисажа, т.е. при необходимости повышения слоя защитной футеровки - увеличивается объем удаления гарнисажа.

Технико-экономический эффект способа футеровки воздушной фурмы при установке в доменную печь заключается в увеличении срока службы воздушных фурм, увеличении производства чугуна из-за снижения доли простоев печи, а также в снижении затрат, связанных с уменьшением расхода фурм, снижении расхода топлива за счет снижения тепловых потерь в процессе охлаждения фурм и шихтовок на остановку доменных печей.

Анализ патентов и научно-технической информации не выявил использования новых существенных признаков, используемых в предлагаемом решении. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Источники информации

[1] Авторское свидетельство SU № 384797 «Глазурь для защиты футеровки воздушных фурм доменной печи», МПК С03С9/00, опубликованного 29.05.1973, бюл. №25.

[2] Патент RU №2327742 «Способ подготовки к работе и установки воздушной фурмы доменной печи», МПК С21В7/16, опубликованного 27.06.2008, бюл.18.

[3] Патент RU № 2235789 «Дутьевая фурма доменной печи и способ нанесения защитного покрытия на дутьевую фурму доменной печи», МПК⁸ С21В7/16, опубликованного 10.09.2004, бюл. № 25.

[4] Патент RU №39790 «Способ изготовления футерованной воздушной фурмы для доменной печи», МПК С21В7/16, опубликованного 30.11.1934.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способу футеровки воздушных фурм доменной печи. Огнеупорную защитную футеровку наносят путем торкретирования непосредственно на поверхность гарнисажа посадочного гнезда, образованного после извлечения предыдущей воздушной фурмы и удаления гарнисажа на глубину не более толщины огнеупорного слоя. А воздушную фурму устанавливают в доменную печь при сохранении пластично - вязких свойств огнеупорной защитной футеровки. Для повышения адгезии с огнеупорной защитной футеровкой устанавливают фурму с большей шероховатостью поверхности. Толщину огнеупорной защитной футеровки определяют в зависимости от глубины удаления гарнисажа. Изобретение направлено на повышение стойкости воздушных фурм, снижение доли внеплановых простоев доменных печей, повышение производства чугуна, снижение расхода топлива за счет снижения тепловых потерь в процессе охлаждения фурм и шихтовок на остановку доменных печей. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ футеровки воздушной фурмы при установке в доменную печь, характеризующийся тем, что огнеупорную защитную футеровку наносят путем торкретирования непосредственно на поверхность гарнисажа посадочного гнезда, образованного после извлечения предыдущей воздушной фурмы и удаления гарнисажа на глубину не более толщины огнеупорного слоя, а воздушную фурму устанавливают в доменную печь при сохранении пластично-вязких свойств огнеупорной защитной футеровки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для повышения адгезии с огнеупорной защитной футеровкой устанавливают фурму с большей шероховатостью поверхности.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщину огнеупорной защитной футеровки определяют в зависимости от глубины удаления гарнисажа.