Способ выполнения футеровки металлургических агрегатов

45 В табл. 1 представлены значенияпотери массы огнеупора за 1 ч конристости кирпичей, т.е. при наличиималых напряжений их влияние на стойкость футеровки не обнаруживается.При сжатии Футеровки силой, создающей напряжение более 0,04 от пределапрочности на сжатие, при длительнойэксплуатации возникают усталостныедеформации огнеупоров, приводящие кразрушению кирпичей, цто в конечномитоге снижает стойкость огнупорнойфутеровки.Под действием приложенного к кирпичу напряжения происходит его дополнительная усадка, являющаяся следствием постепенно изменяющегося состояния огнеупора от твердого к жидкому,возникающего в процессе от нагревания до расплавления огнеупорного изделия. При определенной температуреили в определенный момент времени начинается образование жидкой фазы, которое совпадает с началом деформациии усадки изделия. Огнеупорные изделия в отличие от металлов, представляющих собой химический элемент, имеют широкий интервал температур от началаобразования жидкой фазы до полного расплавления, обусловленный тем, что ог"неупорные изделия представляют собойсложные системы (два и более окислов).Соотношение огнеупорности и температуры эксплуатации всегда устанавливают таким, чтобы количество жидкой фазы в огнеупоре было минимальным. Наличие сжимающего напряжения обеспечивает вытеснение жидкой фазы в объемагрегата, сопровождающееся усадкойкирпича, т.е. предотвращается разрыхление кирпича, исключается егогетерофазность и снижается открытаяпористость кирпича, что препятствуетпроникновению агрессивных сред вобъем кирпича и ведет к повышениюогнеупорности последнего за счетудаления легкоплавких соединений,Сжимающее усилие устанавливаютравным 0,01-0,08 предела прочностис уцетом температурныхнапряжений,возникающих в кирпиче.Напряжения рассчитываются для наиболее теплонапряженного участка Футе-ровки, т.е, центра поверхности рабочего слоя футеровки, в остальныхучастках с меньшей температурой напряжения Ьудут ниже,55 такта огнеупоров с жидким шпаком,при начальной массе образца 100 г.Лабораторные испытания показывают, цто при сжатии огнеупора в определенном интервале напряжений происходит резкое снижение его реакционной способности, а следовательно, повышается стойкость.Для изучения механизма повышения стойкости огнеупора проводят исследование образцов шамота, магнезита, хромомагнезита, подвергнутых нагреву до 1600 С в состоянии сжатия.Результаты эксперимента представлены в табл. 2Из приведенных в таЬл. 2 данныхследует, что огнеупоры, сжатые напряжением 0,02-0,04 от предела прочности, отличаются существенно более высокими эксплуатационными характерис-тиками,П р и м е р 1. Промышленные испытания предлагаемого способа проводятна Футеровке крышек завалоцных оконмартеновских печей. В корпусе крышкисверху и снизу были прорезаны отверстия, в которые вваривали трубы с вну"тренней резьбой. Сжимающее напряжениесоздается винтами, вкруциваемыми втрубы. Усилие от винтов к футеровкепередается через стальную пластинутолщиной 15 мм.Усилие затягивания винтов выЬираюттаким, что для каждой из испытуемыхкрышек создается индивидуальное напряжение в огнеупорах с учетом термицеских напряжений, определяемых расчетом.Испытанию подвергают шесть крышекзавалоцных окон, футерованных шамотом, имеющим предел прочности присжатии 200 кг/см 2.Результаты испытаний приведеныв табл. 3.Проведенные испытания показывают,что при сжатии футеровки до напряжения 0,02-0,04 от предела прочностистойкость Футеровки возрастает более .чем в 5 раз как по сравнению с технологией известного способа, так и посравнению со стойкостью огнеупоровпри реализации предлагаемого способас запредельными значениями режимныхпараметров.П р и м е р 2. На втором этапепромышленного опробования предлагаеТа бли ца 1 Сжимающиенапряжения,доля отпределапрочности 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 Потеря массы, 4 от исходной 84 26 18 25 78 82 86 85 5 16 мого способа проводят испытания предварительного напряжения футеровки сталеразливочных ковшей емкостью 450 т. На шамотную Футеровку ложат четыре металлицеских сегмента толщиной 15 мм. К горизонтальному металлическому буртику ковша приваривают гайки Ю 5 на расстоянии 35 см одна от другой, Под гайками в буртике ковша прорезают отверстия, через которые проходят винты, вкруциваемые в гайки и оказывающие давление на металлические сегменты, передающие усилие футеровке. Площадь поперечного сецения футеровки, воспринимающей давление, 1,5 а 10 см, Усилие создают с помощью 40 винтов, Усилие затяжки каждого винта определяют из условия получения напряжений в огнеупорной футеровке 0,01-0,05 предела прочности на сжатие. Используют шамот, с пределом прочности на сжатие 200 кг/см. Предварительным исследованием установлено, что термические напряжения футеровки составляют, 1,75 кг/см.В табл. 4 приведены параметры затягивания болтов и достигаемая при этом стойкость футеровки ковша. Расчет усилия затяжки болтов проводят следующим образом (пример соз- ф дания напряжений 0,01 предела прочности кирпича).Определяют сжимающее напряжение: 200 м 0,01 = 2,0 кг/см.Определяют сжимающее напряжение, которое должно быть создано болтами: 2,0 - 1,75 = 0,25 кг/см, общее усилие затяжки 0,25 к 1,5 х 10 = 0,375 "1 О кг, усилие от затяжки каждого болта: 0,375 х 1 О : 40 = 93,75 кг, 8767 6Для сравнения испытывают технологию известного способа - перемещениекирпичей исключается расклиниванием,а компенсация температурного расширения осуществляется с помощью пружин, вставленных между буртиком ковша и металлическим сегментом. В исходном состоянии усилие сжатия пружин было близким к нулю. Стойкостьфутеровки ковша при этом составляет14 наливов.П р и м е р 3. Аналогично описанным методом создают напряжения в футеровке сталевыпускного желоба, прибыльной надставки, промежуточногоковша.Результаты испытаний представленыв табл. 5.Таким образом, установлено, цто,независимо от типа испытанных Футероеок, сжатия огнеупоров с силой,обеспечивающей создание в них напряжений 0,02-0,04 предела прочности насжатие, обеспечивается существенныйрост стойкости футеровки.Формула изобретенияСпособ выполнения Футеровки металлургических агрегатов, включающий ар мирование кирпичей огнеупорной кладкиметаллическими элементами и созданиепредварительных напряжений за счетмассы вышерасположенных слоев, о тл и ц а ю щ и й с я тем, цто, с целью повышения стойкости Футеровки,в теплонапряженных слоях Футеровкина кирпичи огнеупорной кладки дополнительно воздействуют силой, создающей суммарное напряжение, равное 0,02- 40 0,04 предела прочности м ериала кирпича, при этом дополнительную силусоздают с помощью металлических элементов армирующих кладок.1618767 Та бли ца 2 Параметры Огнеупор 0,02 0,03 0,04 Шамот ШАМ18 29 26 12 10 МагнезитМ16 18 15 32 34 30 12 таблица 3 сжимающее напряжение, кг/см 2 (доля от предела прочности на сжатие) Известный способИсключена возможность перемещения пружиннаякомпенсация термического удлинения(0,01) 40 (О,О 2) бО (О,ОЗ) 80 (0,04) 100 (О,ОБ) Стоикость крышки, ч 124 628 714 623 132 128 Таблица 4 Параметры способа Показатели при сжимающем напряжении, кг/см 2 (доляот предела прочности) 10,093,75 34 . 42 38 16 15 Открытая пористость, 4Термостойкость, теплосменОткрытая пористость,Термостойкость, теплосмен Хромомаг- Открытая понезит БХМ ристость, 3Термостойкость, теп- лосмен Общее усилие необходимое для соз-.дания напряжения,10 кг (с учетомтермических напряжений)Усилие затяжкикаждого болта, кгСтойкость футеровки, наливов Показатели при сжимающем напряжении, доля от предела прочности 0,01 0,05 0,06 0,07М 18,4 г,г г,5 2,3 8,6 9,2 3,4 3,6 3,9 12,8 14,2 15 18 36. 35 34 21 12,0 4 2,9 3,1 3,8 - 8,4 10,8 1210618767 Таблица 5 Повышение стойкости футеровки, Ф отисходной (прототип) Вид футеровки Прибыльная Промковшнадставка Составитель А.КахановРедактор Н.Гунько Техред М.дидык Корректор Т.Палий Заказ 23 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,укгород, ул. Гагарина, 101 Сжимающее напряжение, доля от предела прочности ог- неупора 0,01 0,02 0,03 О,ОЙ 0,05 Сталеплавильныйжелоб 11 206 218 212 28