Способ изготовления блочной конструкции печной стенки металлургической печи Советский патент 1982 года по МПК B22D19/02 C21B7/10 F28F7/02 

Изобретение относится к литейно-: му производству, в частности процессу изготовления блочкой конструкции стенки печи.

Известна конструкция печи, состоящая из обожженного огнеупорного блока и охладителя, который представляет собой охладительную систему, отлитую на огнеупорный блок так, чтобы обеспечить рабочую охлаждающую поверхность, составляющую единое це-г лое с огнеупорным блоком. Внутренние стенки металлургических печей, используемых, например, для плавки железных руд или для рафинирования расплавленного металла, который защищается с помощью отдельных охлаждающих средств. Известны различные способы охлаждения такого огнеупорного слоя и среди них использование печного охладителя, который находит все большее применение в промышленности. Огнеупорная стенка доменной печи включает ряды печных охладителей, предназначенных для охлаждения печи, каждый из которых отлит вмес- , те с охлаждающей трубкой. Указанный охладитель прикреплен к внутренним 5 поверхностям кожуха, а огнеупорный кирпич укладывается по внутренним поверхностям охладителя и крепится с помощью смолы, которая служит в качестве связующего. Печь охлаждается водой, протекающей через трубки и отбирающей тепло от внутренней поверхности печи. Охлаждающие трубки каждого печного охладителя соединяются с помощью соединительной

15 трубки. При изготовлении огнеупорных стенок доменной печи описанной выше конструкции ряды печных охладителей и огнеупорного кирпича обычно монтируются отдельно. Если охлаждающая поверхность печного охладителя является плоской, то для установки огнеупорных стенок не требуется какого-либо специального оборудования, но если эта поверхность выполйена в виде буквы П или имеет какуюлибо другую форму с выступами, то на внутренней поверхности охладителя требуется установка огнеупорных кирпичей различных размеров и требуется большое искусство, чтобы выложить огнеупорную стенку с минимальными щелями и зазорами.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ, включающий размещение армирующих трубок под охлаждающий агент в литейной форме и заливку из расплавленным металлом с последующим соединением полученной металлической части - охладителя с отформованным огнеупорным блоком. Огнеупорный слой может быть также выложен подгонкой огнеупорных кирпичей в пазах рабочей охлаждающей поверхности охладителя. Огнеупорный слой может быть высушен, но его обжиг весьма затруднен. Огнеупорная стенка, выполненная по этому способу, должна быть обожжена и так как она обжигается за счет тепла в печи на начальной стадии работы, то часто случается, что не удается соблюсти температурных и атмосферных условий, необходимых для конкретного огнеупорного слоя. Например, обжиг огнеупора, изготовленного на основе литого карбида кремния, желательно проводить в восстановительной атмосфере, но в условиях промышленной эксплуатации печи очень трудно управлять условиями, необходимыми для создания такой восстановительной атмосферы. При кладке огнеупорного слоя из обожженного кирпича способ tlpигoден для немедленного использования, но для обеспечения хорошего контакта между огнеупорным слоем и рабочей охлаждающей поверхностью охладителя, а также для сохранения прежнего прочного контакта требуется не только точная механическая обработка обожженного кирпича, но и использование комплекса удерживающих устройств 1

Однако, связующая способность смолы или другого связующего постепенно в процессе эксплуатации огнеупорных стенок в течение длительного периода времени и в конце концов кирпичи удерживаются на месте только силой взаимодействия друг с другом и если один из них изнашивается, то это приводит к нарушению связи между кирпичами, из-за чего кирпичи часто

начинают отходить от охладителя один за другим.

Цель изобретения - увеличение срока службы блочкой конструкции печной стенки металлургической печи, а также улучшение соединения заливаемого металла с огнеупорным блоком.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу, включающем размещение армирующих трубок под охлаждающий агент в литейной форме и заливку их расплавленным металлом с последующим соединением полученной металлической части - охладителя с предварительно отформованным огнеупорным блоком, огнеупорный блок формируют с выступами и впадинами на одной из поверхностей и отжигают, после чего перед размещением в местной форме армирующих трубок и заливкой их металлом на ее дно укладывают огнеупорный блок выступающими вверх и боковые их поверхности покрывают волокном из огнеупорного материала, причем на поверхностях выступов и впадин огнеупорного блока заформовывают нижние части штифтов.

На фиг. t изображена доменная печь, имеющая огнеупорные стенки, снабженные охладителями, продольное сечение, на фиг. 2 - узел А на фиг. 11 на фиг. 3 вид со стороны кожуха доменной печи на один пример охладителя в части AJ на фиг. Ц и S различные варианты блочной конструкции печной стенки, поперечное сечение, на фиг. 6 - литейная форма, которая предназначена для иллюстрации, поперечный разрез.

Блочная конструкция включает oxfiaдитель 1(металлическую часть) огнеупорный блок 2. Для изготовления огнеупорного блока 2 используется отливаемый огнеупорный материал подходящего состава, который выбирается в зависимости от типа металлургической печи и места, в котором огнеупор используется, формуется в блок при помощи обычного процесса формовки огнеупора, например, при помощи вибрационного формовочного процесса или при помощи формовки давлением, после чего производится его обжиг.

Как показано на фиг. 4, самая

тонкая часть огнеупорного блока 2 имеет минимальную толщину (Т), необходимую для независимого использования блока в огнеупорной стенке 5 металлургической печи. Одна поверхность 3 блока имеет выступы и впади ны, выполненные в ней для обеспечения прочного и неразрывного соединения с охладителем 1. Поверхность огнеупорного блока 2 может иметь различные формы при условии, что самые тонкие части блока имеют мини мальную толщину (Т), необходимую для использования в качестве стенки печи. Огнеупорный блок 2 формируетс со штифтами j размещенными в высту пах и впадинах поверхности 3 для обеспечения жесткого соединения с охладителем 1. Штифты k могут представлять собой металлический штифт, или может представлять собой огнеупорный штифт, имеющий необходимую форму, Отформованный таким образом огнеупорный блок 2 для удовлетворения вышеуказанным требованиям в дальнейшем обжигается при таких температурах и атмосферных условиях которые подходят для огнеупорного состава. Во время обжига металличес кий штифт Ц подвергается термическо му воздействию, но не теряет своей .функции штифта. Для изготовления охладителя в соответствии с этим изобретением обожженный огнеупорный блок располагается в литейной форме 5 для охладителя с выравненной грубой поверхностью 3 блока, а армирующая трубка6, через которую охлаждаю щая среда (например вода протекает во время использования охладителя, размещаете в полости 7 образованной в Форме, и после покрытия боковых сторон выступов .на грубой поверхности 3 огнеупорного блока 2 orнеупорным волокном, например керамическим волокном 8, которое поглоща ет термическое расширение или сжатие а форму заливается расплавленный металл 9 например железо или медь, который затем затвердевает. На фиг. 6 показан вариант, в котором огнеупорный блок 2 размещен на две литейные формы 5, но блок 2 может образовывать дно формы. Причина, по которой грубая поверх ность 3 обожх енного огнеупорного бло ка 2 покрывается огнеупорным волокном перед заливкой охладителя расплавленным металлом, заключается в следующем. Если обожженный огнеупор ный блок 2, имеющий выступы и впадины, как показано на фиг. 4 и 5. используется таким образом для залив03 , ки расплавленного металла в литейную форму 5. то в канале выступа огнеупорного блока 2 благодаря усадке, которая сопровождает затвердевание расплавленного металла при охлаждении, образуется трещина 10. Это повышает возможность отхода огнеупорного блока 2 от охладителя 1 в процессе эксплуатации. Блочная конструкция печной стенки, которая представляет собой огнеупорный блок, неразрывно связанный с охладителем, в соответствии с процессом этого изобретения, предназначена для прямого использования в качестве стенки печи- без установки отдельной стенки печи на внутренней поверхности огнеупорного блока , так что повышение возможности отхода огнеупорного блока от охладителя может оказаться губительным для этой цели. Чтобы предотвратить это, боковые стороны выступов грубой поверхности обожженного огнеупорного блока перед отливкой охладителя покрываются огнеупорным волокном. Волокно поглощает любую усадку, которая сопровождает затвердевание залитого металла при охлаждении и эффективно предотвращает образование трещин у основания выступа блока 2. В изготовленной таким образом блочной конструкции печной стенки для металлургической печи обожженный . огнеупорный блок, самая тонкая часть которого имеет минимальную толщину, необходимую для использования в качестве стенки печи, прочно и неотрывно связан с охладителем при помощи штифтов и выступов и впадин, отформованных на огнеупорном блоке, и в выступах огнеупорного блока не образуется трещин, так что блочная конструкция может прямо использовать ся в качестве огнеупорной стенки металлургической печи без установки отдельной огнеупорной стенки на внутренней поверхности огнеупорного блока. Так как жесткая и неотрывная связь между огнеупорным блоком и ох ладителем достигается не только за счет штифтов, но также за счет сцепления между впадинами (выступами на огнеупорном блоке и впадинами) выступами, отформованными на охладителе, и благодаря отсутствию образования трещин на выступах огнеупорного блока, то блок не будет отходить от рабочей охлаждающей поверхности охладителя во время использования блочной конструкции. Кроме того, так как огнеупорный бло связанный с охладителем, изготовлен из обожженного отлитого огнеупорного материала, то блочная конструкция имеет удовлетворительные огнеугюрные свойства и высокое сопротиа ление эрозии, что повышает срок службы конструкции. В описанном выше варианте обожженный огнеупорный блок соединен с отлитым металлом (охладителем) при помощи как штифтов, так и выступов (впадин), выполненных на поверхност блока. 8 другом варианте огнеупорный блок 2, имеющий выступы, которые шире в верхней части, чем у основания, как показано на фиг, 4 и 5 обожжен и после покрытия боковых сторон выступов грубой поверхности огнеупорным волокном расплавленный металл залит на блок. При этом у вы ступов блока не образуется треицины 10, Поэтому отход огнеупорного блок 2 от охладителя 1 во время эксплуатации может быть предотвращен без использования штифта, но при исполь зовании только выступов и впадин в блоке, .которые сцеплены с выступами и впадинами в охладителе 1. JJ Большая блочная конструкция печной стенки для металлургической печ изготавливается следующим образом. Несколько, например два, обожжен ных блока 2, типа, показанного на фиг. 4 и 5, сжимаются друг с другом по боковой поверхности 3 с тонким слоем огнеупорного , размеще ного между ними. Два блока располагают внутри литейной формы для охладителя и путем осуществления описанной здесь процедуры получается блочная конструкция необходимого большего размера, В этом варианте два огнеупорных блока соединены в один охладитель и шероховатая линия, выпол ненная между двумя огнеупорными бло ками при помощи слоя волокна, распо ложенного в направлении их толщины, оказывает эффект, ограничивающий ра калывание блоков. Пример. Изготовление блочно конструкции печной стенки для металлургической печи размерами 600 X HOD мм. Отливаемый огнеупор на основе ка бида кремния загружается в опоку размерами бОО 700 мм, к опоке прилагается вибрационная сила (частото 60 Гц и ускорением 7) для уплотнения и при помощи давления 3 кг/см - формируется огнеупорный блок,П-образного очертания, как показано на фиг. k, имеющий толщину (Т) 200 мм. Огнеупорный материал был подвергнут полному обжигу при 1300°С. Два таких обожженных огнеупора были размещены с огнеупорным волокном между сторонами 600 мм на дне литейной формы с ребрами вверх. 8 полости формы были расположены армирующие трубки и была изготовлена окружающая песчаная форма. Для предотвращения от разрушения ребер огнеупорного блока из-за усадки (коэффициент усадки например 8-12/1000) при затвердевании отливки (например из чугуна) боковые стороны выступов на грубой поверхности блока были покрыты огнеупорным волокном в количестве, достаточном для компенсации возможной усадки залитого металла. После выполнения этих предварительных процедур огнеупорный блок был нагрет до при помощи горелки и в форму был залит расплавленный ковкий чугун для получения отливки толщиной 200 мм. После удаления формы отливки была отожжена при в течение 6 часов для уменьшения остаточных термических напряжений. Из изделия был вырезан образец для проверки на растрескивание, которое могло произойти во время отливки, то трещины не были обнаружены. Этот охладитель был установлен на внутренней поверхности кожуха в нижней части шахты доменной печи. По сравнению с огнеупорной стенкой (на основе окиси алюминия, толщиной 500 мм), которая была соединена с охладителем, приготовленным обычным способом, и срок службы которой составляет от восьми месяцев до одного года и двух месяцев, i огнеупорный блок блочкой конструкций печной стенки для металлургической печи, изготовленный способом этого изобретения, прослужил непрерывно три года с меньшим износом. Охладитель, который был облицован огнеупорным слоем из подогнанных огнеупорных кирпичей (на основе карбида кремния, толщиной 200 мм) в пазах рабочей охлаждающей поверхности, работал также хорошо, как и охладитель этого изобретения, до полутора лет с начала эксплуатации, а затем огнеупорный слой внезапно отошел от поверхности охладителя. Зто произошло потому, что была потеряна сила связи между отдельными обожжен ными кирпичами и если один изношенный кирпич выпал, то соседние кирпичи также стали выпадать, вызывая выпадение один за другим следующих кирпичей. Согласно предлагаемому способу для изготовления блочной конструкци печной стенки для металлургической печи на одной поверхности обожженного огнеупорного блока образуются выступы и впадины, боковые стороны выступов покрываются огнеупорным волокном и подобные выступы и впади ны служат частью формы, в которую зaливaetcя расплавленный металл для отливки охладителя, так что у выступов на блоке трещин не образуется и полученные таким образом выступы и впадины сцепляются с выступами и впадинами Н9 огнеупорн блоке для обеспечения жесткой и неразрывной связи между отлитш4 охладителем и огнеупорным блоком. 3to эффективно предотвращает отхождение огнеупорного блока во время его использования в качестве конструктивного элемента печной стенки. Так как охладитель заливает ся вместе со штифтом, то это делает связь с огнеупорным блоком еще более прочной, предотвращая таким образом полностью отход огнеупорнбг блока. Кроме того, огнеупорный блок изготавливается формовкой и обжигом отливаемого огнеупорного материала и даже самая тонкая часть имеет минимальную толщину, необходимую для использования в качестве печной стенки. С этой целью охладитель, снабженный прочно связанным с ним огнеупорным блоком, может немедленно использоваться в качестве конструкт тивного элемента для огнеупорных стенок металлургической печи. Формула изобретения 1.Способ изготовления блочной конструкции печной стенки металлургической печи, включающий размещение армирующих трубок под охлаждающий агент в литейной форме и заливку их расплавленным металлом с последующим соединением полученной металлической части-охладителя с предварительно отформованным огнеупорным блоком, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службь), огнеупорный блок формуют с выступами и впадинами на одной из поверхностей и отжигают, после чего перед размещением в литейной форме армирующих трубок и заливкой их металлом на ее дно укладывают огнеупорный блок выступами вверх и боковые их поверхности покрывают волокном из огнеупорного материала. 2.Способ по п.1, отличающий с я тем, что, с целью улучшения соединения заливаемого металла с огнеупорным блоком, на поверхностях выступов и впадин последнего заформовывают нижнюю часть штифтов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР , кл. В 22 D 19/22, 197.

/

ГГ

te/

Фуг 3