Способ изготовления футеровки тепловых агрегатов из сухих набивных масс Советский патент 1993 года по МПК F27D1/16 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в других отраслях промышленности при изготовлении монолитной футеровки тепловых агрегатов, на-. пример, индукционных печей, разливочных ковшей, элементов плавильных и прокалоч- ных печей.

Целью предлагаемого способа является повышение надежности футеровки за счет создания бездефектной структуры ее рабочей зоны.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе изготовления футеровки тепловых агрегатов из сухих набивных масс, включающем набивку футеровки по шаблону, имеющему на рабочей поверхности компенсационный слой, первоначальный нагрев футеровки до 200-500°С, извлечение шаблона, нанесение на рабочую поверхность футеровки связующего, а затем защитного покрытия на основе огнеупорного компонента и связующего,

загрузку металлической шихты или расплава и дальнейшего нагрева футеровки до ее спекания, согласно изобретению, после извлечения шаблона проводят дополнительный нагрев футеровки до 900-1300°С. При этом дополнительный нагрев футеровки при плавке сплавов на основе Zn, AI, Си проводят до 900-1100°С, а дополнительный нагрев футеровки при плавке сплавов на основе Fe проводят до 1100-1300°С.

Задачей предлагаемого технического решения является разработка универсального способа изготовления футеровок тепловых агрегатов и сухих набивных масс, приемлемого как для низкотемпературных агрегатов, (с температурой плавлении ниже 900°С), так и для высокотемпературных агрегатов (с температурой плавления выше 1100°С).

Сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем.

со

00 N5 Ю Ч) О

со

Огнеупорную футеровку можно спечь при достаточно низкой температуре, например 200-500°С, в этом случае требуется введение большого количества спекающей добавки, увеличение спекающей добавки приводит к увеличению количества стекловидной фазы в огнеупорной футеровке и дополнительному ее эрозионному износу.

В предложенном способе спекание футеровки достигается введением дополнительных операций: высокотемпературный нагрев и естественное охлаждение, следующее за извлечением шаблона.

Это создаетусловия для выявления всех дефектов огнеупорных футеровок до загрузки метапла. Эти дефекты обусловлены неоднородностью массы при послойной засыпке массы и недостаточном качестве набивки, вследствие геометрии тигля.

Выбранный температурный интервал 900-1300°С обеспечивает достаточное спекание керамической массы до контакта с расплавом (из псех видов огнеупорных материалов: кислых, нейтральных или основных), при этом спекание идет без увеличения опекающей добавки, понижающей огнеупорность футеровки. Последующее охлаждение способствует выявлению существующих дефектов (трещины, поры...).

Последующая пропитка связующим и нанесение защитного покрытия выполняет как бы функцию залечивания выявленных дефектов футеровки причем дополнительные дефекты, связанные с геометрией футеровки и неоднородностью структуры не образуются, т.к. структура рабочей зоны огнеупорного тигля уже сформирована дополни гсльным обжигом.

Предлагаемый способ позволяет изготовить футеровки агрегатов как для выплавки низкотемпературных сплавов на основе Zn. Л, Си, о этом случае нагрев осуществляют до 900-ИОО°С (это обусловлено видом огнеупорного материала), так и для случая изготовления футеровки агрегатов для плавки сплавов на основе Fe, тогда нагрев осуществляют до 1100-1300°С (также определяется видом огнеупорных материалов).

Нагрев футеровки до температуры ниже 900°С не обеспечивает необходимой ее прочности для контакта с расплавом или металлической шихты, т.к. при рациональном содержании спекающей добавки этой температуры недостаточно для спекания огнеупорной массы.

Нагрев футеровки выше 1300°С нецелесообразен, т.к. процесс формирования СТОУКТУОЫ пабочей зоны футеровки, обеспечивающий достаточную прочность за счет

керамического спекания, завершается до 1300°С. Кроме того, осуществление нагрева более 1300°С требует установки дополнительного оборудования с применением эффективной теплоизоляции, т.е. дополнительных капитальных затрат.

Пример. На наружной поверхности шаблона индукционной тигельной печи для плавки алюминиевых сплавов И AT-10 закреплкется компенсационный слой из бумаги толщиной 1-2 мм. Далее производится набивка подины, установка шаблона и набивка стен тигля. Для набивки применяется масса включающая по массовой доле 82%

корундошпинельного материала, 4% борной кислоты. 14% алюмосиликатного материала, включающего 70% шамота и 30% огнеупорной глины.

Набивка футеровки производится с помощью пневмотрамбовки.

Первоначальный нагрев осуществляется с помощью электронагревателя сопротивления до температуры 200°С в нижней части тигля и 500°С в верхней. После охлаждения и извлечения шаблона последующий нагрев производится газовой горелкой до температуры 900°С в нижней части тигля и 1100°С в верхней. Выдержка 5-10 ч. Далее тигель охлаждается в естественных условиях. Поверхность тигля тщательно очищается и пропитывается раствором необходимой консистенции, содержащим тонкомолотый огнеупорный компонент набивной массы и фосфатное связующее. Образующиеся трещины и неровности футеровки промазываются составом массы зернистостью менее 1,5-2,0 мм, увлажненной фосфатным связующим. Далее на поверхность тигля наносится защитное покрытие, содержащее

компоненты массы зернистость менее 1,0 мм с добавкой 10% фтористого кальция, затворенного фосфатным связующим. После сушки в течение 2-4 часов производится загрузка шихтой, наплавление полного тигля, перегрев металла до 900-1100°С, охлаждение до температуры эксплуатации.

П р и м е р 2. На наружной поверхности шаблона сталеразливочного ковша СК-130

закрепляется компенсационный слой из бумаги или графитовой смеси, краски и т.д. толщиной 1-2 мм. Далее производится набивка днища, установка шаблона, набивка рабочего слоя футеровки ковша. Для набивки применяется масса, содержащая по массовой доле 1.5-2,5% борной кислоты, 2-3% молотого силиката натрия и остальное кварцит.

Первоначальный нагрев осуществляется с помощью газовой горелки до температуры 200°С в нижней части футеровки и до 500°С в верхней. ,

После охлаждения и извлечения шаблона последующий нагрев производится до температуры 1100°С в нижней части футеровки и до 1300°С верхней.

Далее футеровка охлаждается в естественных условиях и тщательно очищается. С помощью торкретустановки производится пропитка футеровки и нанесение защитного покрытия.

Для нанесения покрытия применяются массы на основе кварцита и жидкого стекла или муллитовые массы на растворе лигно- сульфоната натрия.

Далее производится запуск ковша в эксплуатацию путем нагрева газовой горелкой футеровки до 1200-1300°С, заливкой металла при 1670-1700°С и выдержкой в течение 1-3 ч.

Преимущества предлагаемого способа:

Способ позволяет многократно использовать металлический шаблон, т.к. первоначальный нагрев осуществляют только до 500°С. При этой температуре шаблон не деформируется от перегрева.

Способ универсален, т.к. может реализоваться на огнеупорных Массах различных составов и на тепловых агрегатах с широким

0

5

0

5

0

диапазоном температур выплавляемого металла.

Формула изобретения

1.Способ изготовления футеровки тепловых агрегатов из сухих набивных масс, включающий набивку футеровки по шаблону, имеющему на рабочей поверхности ком- пенсационный слой, первоначальный нагрев футеровки до 200-500Т С, извлечение шаблона, нанесение на рабочую поверхность футеровки связующего, а затем защитного покрытия на основе огнеупорного компонента и связующего, загрузку металлической шихты или расплава и дальнейший нагрев футеровки до ее спекания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности футеровки за счет создания бездефектной структуры ее рабочей зоны, после извлечения шаблона проводят допол- нительный нагрев футеровки до 900- 1300°С.

2.Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительный нагрев футеровки при плавке сплавов на основе Zn, AI, Си проводят до 900-1100°С.

3.Способ по п.1,отличающийся тем, что дополнительный нагрев футеровки при плавке сплавов на основе Ре проводят до1100-1300°С.

Сущность изобретения: футеровку изготовляют путем набивки сухой набивной массы по шаблону (Ш), имеющему на рабочей поверхности компенсационный слой, например, из рубероида. После набивки производят нагрев футеровки совместно с шаблоном до температуры 200-500°С. Осуществив выдержку при конечной температуре, шаблон извлекают и осуществляют дополнительный нагрев футеровки до 900-1300°С (агрегаты для плавки сплавов на основе Zn, AI, Си до 900-1100°С, агрегаты для плавки сплавов на основе Ре до 1100-1300°С). 2 з.п.ф-лы.