Фурма для донной продувки расплава металла и способ ее изготовления Советский патент 1992 года по МПК C21C5/34 C21C5/48 

Изобретение относится к технологии изготовления газопроницаемых огнеупорных изделий, устанавливаемых в футеровку, металлургического агрегата для продувки расплава металла, и к технологии их изготовления.

Известен многоканальный огнеупорный блок для продувки расплава металла газами в виде нескольких ячеек из плотного огнеупора с впрессованными металлическими газопроводящими элементами. Способ его изготовления включает операцию сварки и послойное прессование.

Недостатком этого блока является сложность его изготовления.

Известна фурма для донной продувки металла в виде трубы диаметром 6-8 мм - одноканальный фурменный блок.

Однако блоки с относительно большим отверстием не обеспечивают получение достаточно развитой контактной поверхности, газ-металл.

Известны пористые фурмы в виде усеченного конуса, вмонтированные в дне ковша при помощи набивной массы.

Недостатком таких фурм являются потери газа через боковую поверхность фурмы и большая поверхность контакта пористого огнеупора, имеющего ослабленную структуру, с металлами и шлаками, следовательно их небольшая стойкость.

Ближайшим к предлагаемому является фурма для донной продувки металла газами в металлургических агрегатах, состоящая из плотной газонепроницаемой матрицы, имеющей канал, который на 1/3-1/2 заполнен сердечником из пористого газопроницаемого огнеупора.

Ближайшим к предлагаемому способу изготовления фурмы для донной продувки металла газами в металлургических агрегатах является способ, включающий приготовление шихты для прессования плотной матрицы из периклазовото порошка с моду(Л

С

xj о

ь

лем крупности .6-1,9 и шихты для формования сердечника с модулем крупности Мк 2,2-2,4, увлажнение шихт лигносульфо- натной временной связкой, прессование матрицы с центральным сквозным каналом, причем для формования канала в пресс- форму помещают металлический закладной элемент, выкручивание закладного элемента, формование газопроницаемой вставки в канале матрицы набивкой массы, сушку и обжиг изделий.

Однако известное устройство и способ его изготовления характеризуются недостаточной надежностью в эксплуатации.

Известны фурмы, изготовленные методом набивки сердечника, имеющего ,20-2,40, имеют прочность связи матрицы и сердечника в среднем 0,5 Н/мм и при подаче газа под давлением 7атм выдавливание сердечника происходит у 5% известных фурм. Кроме того, .в известных фурмах имеются неплотности между газопроницаемым сердечником и матрицей. В таких фурмах газ проходит по этим неплотностям и барботирует не отдельными мелкими пузырьками, а крупными, переходящими в струю газа. Вследствие этого значительно уменьшается площадь контакта таза и продуваемого им металла, : продувка в этом случае не эффективна и не достигает своей цели. Кроме того, при наличии неплотностей между сердечником и- матрицей фурмы туда попадает металл, износ сердечника, как наименее стойкого элемента, происходит не только в его торце, но и по боковой поверхности. В результате износа боковой поверхности также может произойти выдавливание сердечника.

Целью изобретения является повышение надежности фурм путем обеспечения прочной связи газопроницаемого сердечника с матрицей фурмы. Указанная цель достигается тем, что в известной фурме для донной продувки расплава металла, состоящей из плотной газонепроницаемой цы и пористого газопроницаемого сердечника из периклазсбдержащих материалов, сердечник выполнен из материала, имеющего модуль крупности ,50-2,70, и соединен с матрицей посредством впрес- совки.

Способ изготовления фурм включает прессование плотной матрицы и изготовление расположенного внутри ее газопроницаемого сердечника из порошкообразных периклазсодержащих матери-, алов и термообработку фурм, а кроме того, проводят прессование сердечника фурмы и соединяют его с матрицей посредством

впрессовки при удельном давлении прессования 60-80 Н/мм2 и скорости нарастания давления 0,5-1,0 Н/мм2-с.

Предлагаемые фурмы и способ изготовления обеспечивают отсутствие неплотности между сердечником и матрицей, так как объемная усадка при обжиге матрицы превышает объемную усадку сердечника, и в месте их контакта происходит наиболее

0 плотное сжатие материала. Следовательно газ может проходить только через торцовую поверхность сердечника, газопроницаемость фурмы постоянная и газ равномерно распределяется в продуваемом металле.

5 Износа по боковой поверхности сердечника и его выдавливания впоследствии не происходит.

На фиг. 1 и 2 изображены предлагаемая фурма и разрезы А-А и Б-Б соответст0 венно.

Устройство - фурма для донной продувки расплава металла (фиг. 1 и 2)- состоит из газопроницаемого сердечника 1 и плотной матрицы 2. Фурма может иметь полый канал

5 3 (фиг. 2) для подвода газа.

Модуль крупности (Мк) материала сердечника выбран таким, что при требующихся показателях газопроницаемости объемная усадка сердечника в обжиге не

0 превышает усадки плотной матрицы. При способе соединения впрессовкой материал матрицы, содержащий большое количество мелкой фракции, напрессовывается на предварительно спрессованный пористый

5 сердечник. При этом тонкомолотый порошок попадает в пограничные поры сердечника, что в последующем обжиге и (или) в процессе службы безобжиговой фурмы при высокой температуре металлургического аг0 регата способствует образованию уплотненной линии спека между матрицей и сердечником.

Приупрочнении связи газопроницаемого сердечника и матрицы исключается воз5 можность выдавливания сердечника продуваемым газом, что может привести к аварийной ситуации, следовательно/обеспечивается надежная работа фурм в эксплуатации. Отсутствие пустот между

0 сердечником и матрицей, их плотное соединение гарантирует то, что боковая поверхность газопроницаемого сердечника в месте его контакта с матрицей не подвергается эрозии, так как не соприкасается с рас5 плавом, связь матрицы и сердечника не разупрочняетея и, хотя износ фурмы происходит в торцовой поверхности, выдавливания сердечника продуваемым газом не происходит. Кроме того, плотное соединение газопроницаемого элемента с матрицей

обеспечивает стабильную газопроницаемость, так как в этом случае газ не может барботмровать через боковую поверхность сердечника и выходить струей по неплотностям между сердечником и матрицей, как в известном решении.

Таким образом, плотное соединение деталей фурмы обеспечивает прохождение газа мелкими пузырьками, и, следовательно, увеличение площади контакта газ-расплав, что обеспечивает эффективную продувку расплава.

При увеличении модуля крупности материала сердечника более 2,70 повышается пористость, что приводит к повышению га- зопроницаемости выше 170 мкм2, снижению прочности соединения с матрицей и снижению стойкости к проникновению расплава и эрозии. При уменьшении модуля крупности менее 2,50 газопроницаемость сердечника снижается, изменяется коэффициент объемного расширения, что приводит к снижению прочности соединения с матрицей. При увеличении давления прессования свыше 80 Н/мм2 и при его уменьшении менее 60 Н/мм2, а также при увеличении скорости нарастания давления свыше 1,0 Н/мм2-с или при уменьшении скорости нарастания давления менее 0,5 Н/мм -с условия впрессовки ухудшаются, что приводит к растрескиванию сердечника или недостаточной плотности и прочности связи с матрицей.

Пример. Фурмы, состоящие из газопроницаемого сердечника и плотной матри- цы, изготавливают прессованием из порошкообразных периклазсодержащих материалов. Сердечники диаметром 70 мм и длиной 180-330 мм изготавливают из пе- риклазового материала, который имеет мо- дули крупности, указанные в таблице, методом прессования на гидравлическом

5

0

5 0

5 0

5

0

прессе при удельном давлении 130 Н /мм . Впрессовку сердечника с одновременным прессованием матрицы осуществляют в пресс-форме матрицы при удельном давлении прессования и скорости нарастания давления, указанном в таблице. При этом сердечник устанавливают в центре пресс-формы матрицы. Далее фурмы сушат в туннельном сушиле и обжигают в туннельной печи, Свойства фурм приведены в таблице.

Использование предлагаемых фурм, полученных предлагаемым способом, позволяет исключить выдзвл ивание газопроницаемого элемента (сердечника) во время службы, что повышает их надежность.

Фор мула изобретения 1 .Фурма для донной продувки расплава металла, состоящая из плотной газонепроницаемой матрицы и пористого газопроницаемого сердечника, выполненного из периклазсодержащих материалов, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности фурмы в эксплуатации, сердечник выполнен из материала, имеющего модуль крупности ,50-2,70, и соединен с матрицей посредством впрессовки,

2. Способ изготовления фурмы для донной продувки расплава металла, включающий прессование плотной матрицы и изготовление расположенного внутри нее газопроницаемого сердечника из порошкообразных периклазсодержащих материалов и термообработку фурмы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности фурмы в эксплуатации, сердечник фурмы прессуют и со- единяют с матрицей посредством впрессовки при удельном давлении прессования 60-80 Н/мм и скорости нарастания давления 0,5-1,0 Н/мм С.

Г

Т

f

ф

т

Изобретение относится к конструкциям и технологии изготовления фурм с пористым газопроницаемым сердечником. Цель - повышение надежности в эксплуатации. Сердечник фурмы выполнен из матери- ала, имеющего модуль крупности ,5-2,7, и соединен с газонепроницаемой матрицей посредством впрессовки при давлении 60-80 Н/мм при скорости нарастания давления 0,5-1.0 Н/мм . 2 з.п. ф-лы, 2 ил, 1 табл.

А-А

Фиг.1

б-б