Способ изготовления блочной конструкции печной стенки металлургической печи

Союз СоветскихСоциалистическихРеслублмк ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК ПАТЕНТУ 927103(32) 12.12. (331 Япония Гасдьрстаенный нонн СССР оо делам нзобретеннй и аткрытнй(721 Авторы изобретен фаффщ и Нагахара(Япония) странное преПОН СТИЛ КОР(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЛОЧНОЙ КОНСТРУКЦИИ ПЕЧНОЙ СТЕНКИ ИЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕЧИЮ к литейности и о ес. мес-, нныи Изобретение относитсяму производству, в частно р ц су изготовления блочкой конструкции стенки печи.Известна конструкция печи, состоящая из обожженного огнеупорного блока и охладителя, который представ ляет собой охладительную систему, отлитую на огнеупорный блок так, чтобы обеспецить рабочую охлаждающую поверхность, составляющую единое це" 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, преднаэнаценных для охлажденияпечи, каждый иэ которых отлит вте с охлаждающей трубкой. Указаохладитель прикреплен к внутреннимповерхностям кожуха, а огнеупорныйкирпич укладывается по внутреннимповерхностям охладителя и крепитсяс помощью смолы, которая служитв качестве связующего, Печь охлаждается водой, протекающей через трубки и отбирающей тепло от внутреннейповерхности печи. Охлаждающие труб"ки каждого печного охладителя соединяются с помощью соединительнойтрубки. При изготовлении огнеупорных стенок доменной печи описаннойвыше конструкции ряды печных охладителей и огнеупорного кирпича обычно монтируются отдельно. Если охлаждающая поверхность печного охладителя является плоской, то для установки огнеупорных стенок не требуетсякакого-либо специального оборудования, но если эта поверхность выпол3 9210 нена в виде буквы П или имеет какуюлибо другую форму с выступами, тона внутренней поверхности охладителя требуется установка огнеупорныхкирпичей различных размеров и требуется большое искусство, цтобы выложить огнеупорную стенку с минимальными щелями и зазорами. Наиболее близким техницеским решением к изобретению является способ,включающий размещение армирующихтрубок под охлаждающий агент в лиО тейной форме и заливку из расплавленным металлом с последующим соединением полученной металлической части - охладителя с отформованным огнеупорным блоком. Огнеупорный слойможет быть также выложен подгонкойогнеупорных кирпичей в пазах рабочейохлаждающей поверхности охладителя.Огнеупорный слой может быть высушен,но его обжиг весьма затруднен. Огне 20 упорная стенка, выполненная по этомуспособу, должна быть обожжена и таккак она обжигается за счет тепла впечи на начальной стадии работы, точасто слуцается, 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 управ 35 лять условиями, необходимыми для со. здания такой восстановительной атмосферы. При кладке огнеупорного слояиэ обожженного кирпича способ пригоден для немедленного использования,но для обеспечения хорошего контактамежду огнеупорным слоем и рабочейохлаждающей поверхностью охладителя,40 а также для сохранения прежнего проц . ного контакта требуется не только точная механическая обработка обожженного кирпича, но и использование комплекса удерживающих устройств 15. 45 Однако связующая способность смо 150 ,лы или другого связующего постепенно в процессе эксплуатации огнеупорных стенок в течение длительного периода времени и в конце концов кирпичи удерживаются на месте только55 силой взаимодействия друг с другом и если один из них изнашивается, то это приводит к нарушению связи между ,кирпичами, из-эа чего кирпичи часто 3 4начинают отходить от охладителя одинэа другим.Цель изобретения - увеличение срока службы блочкой конструкции печнойстенки металлургической пеци, а такжеулучшение соединения заливаемого металла с огнеупорным блоком.Указанная цель достигается тем,что согласно способу, включающемразмещение армирующих трубок подохлаждающий агент в литейной формеи заливку их расплавленным металломс последующим соединением полученнойметаллическоЙ цасти - охладителяс предварительно отформованным огнеупорным блоком, огнеупорный блокформируют с выступами и впадинамина одной из поверхностей и отжигают,после чего перед размещением в местной форме армирующих трубок и заливкой их металлом на ее дно укладываютогнеупорный блок выступающими вверхи боковые их поверхности покрываютволокном из огнеупорного материала,причем на поверхностях выступов ивпадин огнеупорного блока заформовы.вают нижние части штифтов,На фиг, 1 изображена доменнаяпечь имеющая огнеупорные стенки,снабженные охладителями, продольноесечение, на фиг. 2 - узел А на фиг.1,на фиг. 3 - вид со стороны кожухадоменной печи на один пример охладителя в части А, на фиг. ч и 5различные варианты блочной конструкции печной стенки, поперечное сечение, на фиг. 6 - литейная форма,которая предназнацена для иллюстрации, поперечный разрез.Блоцная конструкция включает охФа.дитель 1(металлическую часть) огнеупорный блок 2. Для изготовленияогнеупорного блока 2 используетсяотливаемый огнеупорный материалподходящего состава, который выбирается в зависимости от типа металлургической печи и места, в которомогнеупор используется, формуется вблок при помощи обычного процессаформовки огнеупора, например, припомощи вибрационного формовочногопроцесса или при помощи формовкидавлением, после чего производитсяего обжиг.Как показано на фиг, ч, самаятонкая часть огнеупорного блока 2имеет минимальную толщину Т), необходимую для независимого использования блока в огнеупорной стенке5 927 металлургической печи. Одна поверх-ность 3 блока имеет выступы и впадины, выполненные в ней для обеспечения процного и неразрывного соединения с охладителем 1. Поверхность огнеупорного блока 2 может иметь различные формы при условии, что самые тонкие части блока имеют минимальную толщину (Т), необходимую для использования в качестве стенки 10 печи. Огнеупорный блок 2 Формируется со штифтами 4, размещенными в выступах и впадинах поверхности 3, для обеспечения жесткого соединения с охладителем 1. Штифты 4 могут пред ставлять собой металлический штифт, или может представлять собой огнеупорный штифт, имеющий необходимую форму. Отформованный таким образом огнеупорный блок 2 для удовлетворе О ния вышеуказанным требованиям в дальнейшем обжигается при таких температурах и атмосферных условиях, которые подходят для огнеупорного состава. Во время обжига металлицес- р 5 кцй штифт 4 подвергается термическому 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 трубка 6, через которую охлаждаю щая среда (например вода) протекает во время использования охладителя, размещается в полости 7, образованной в Форме, и после покрытия боковых сторон выступов,нв грубой по" верхности 3 огнеупорного блока 2 огнеупорным волокном, например керамическим волокном 8, которое поглощает термическое расширение или сжатие, в форму заливается расплавленный металл 9, например железо или медь, который затем эатвердевает. На фиг. 6 показан вариант, в котором огнеупорный блок 2 размещен на две литейные формы 5, но блок 2 может образовывать дно формы.50Причина, по которой грубая поверхность 3 обожженного огнеупорного бло" ка 2 покрывается огнеупорным волокном перед заливкой охладителя рас" плавленным металлом, заключается в следующем. Если обожженный огнеупор55 ный блок 2, имеющий выступы и впади" ны, как показано на фиг. 4 и 5, используется таким образом для залив 103 бки 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 воэможность 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 отдеяьной 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 блоцной конструкции печной стенки для металлургической печи обожженный огнеупорный блок, самая тонкая цасть которого имеет минимальную толщину, необходимую для использования в качестве стенки печи, процно 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 ис 9271пользования блочной конструкции.Кроме того, так как огнеупорный блок,связанный с охладителем, изготовлен. из обожженного отлитого огнеупорного материала, то блочная конструкция имеет удовлетворительные огнеупорные свойства и высокое сопротивление эрозии, что повышает срокслужбы конструкции.8 описанном выше варианте обож" 10женный огнеупорный блок соединен сотлитым металлом (охладителем) припомощи как штифтов, так и выступов(впадин), выполненных на поверхностиблока. 8 другом варианте огнеупорный блок 2, имеющий выступы, которые шире в верхней части, чем у основания, как показано на Фиг. ч и 5,обожжен и после покрытия боковыхсторон выступов грубой поверхности 20огнеупорным волокном расплавленныйметалл залит на блок, При этом у выступов блока не образуется трещины10. Поэтому отход огнеупорного блока2 от охладителя 1 во время эксплуатации может быть предотвращен безиспользования штифта, но при использовании только выступов и впадин вблокекоторые сцеплены с выступамии впадинами в охладителе ЗОБольшая блочная конструкция печной стенки для металлургической печиизготавливается следующим образомНесколько, например два, обожженных блока 2, типа, показанного наФиг, Ц и 5, сжимаются друг с другомпо боковой поверхности 3 с тонкимслоем огнеупорного волокна, размещенного между ними, Два блока располагаютсявнутои литейной Формы для охладителя и путем осуществления описаннойздесь процедуры получается блочнаяконструкция необходимого большегоразмера. В этом варианте два огнеупорных блока соединены в один охладитель и шероховатая линия, выполненная между двумя огнеупорными блоками при помощи слоя волокна, расположенного в направлении их толщины,оказывает эффект, ограничивающий рас-,калывание блоков,П р и и е р. Изготовление блочнойконструкции печной стенки дляметаллургической печи размерами600 х 1 ч 00От.пиваемый огнеупор на основе карбида кремния загружается в опокуразмерами 600 х 700 мм, к опоке прилагается вибрационная сила (частотой 03 860 Гц и ускорением /) для уплотнения и при помощи давления 3 кг/см" Формируется огнеупорный блок,П-образного очертания, как показано на Фиг. 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 рас. положены армирующие трубки и была изготовлена окружающая песчаная форма. Для предотвращения от разруше. ния 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 600 О С при помощи горелки и в Форму был залит расплавленный ковкий чугун для получения отливки толщиной 200 мм. После удаления Формы отливки была отожжена при 600 С в течение 6 часов для уменьшения остаточных термических напряжений, Из изделия был выоезан образец для проверки на растрескивание, которое могло произойти во время отливки, то трещи ны не были обнаружены. Этот охлади- тель 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, приготовпенным обычным способом, и срок службы которой составляет от восьми месяцев до одного года и двух месяцев, огнеупорный блок блочкой конструкций печной стенки для металлургической печи, изготовленный способом этого изобретения, прослужил непрерывно три года с меньшим износом, Охлади- тель, 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 охлади- тель этого изобретения, до полутора лет с начала эксплуатации, а затем огнеупорный слой внезапно отошел от поверхности охладителя, Это про927103 10 изошло потому, что была потеряна сила связи между отдельными обожженными кирпичами и если один изношенный кирпич выпал, то соседние кирпичи также стали выпадать, вызывая 5 выпадение один эа другим следующих кирпичей.Согласно предлагаемому способу для изготовления блочной конструкции 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 впадины служат цастью Формы, в которую заливается расплавленный металл для отливки охладителя, так что у выступов на блоке трещин не образуется и полученные таким образом вы Ж ступы и впадины сцепляются с выступами и впадинами на огнеупорном блоке для обеспечения жесткой и.неразрывной связи между отлитым охладителем и огнеупорным блоком.Это эффективно предотвращает отхождение огнеупорного блока во время его использования в качестве конструктивного элемента печной стенки. Так как охладитель заливает- Эв ся вместе со штифтом, то это делает связь с огнеупорным блоком ещеболее процной, предотвращая таким образом полностью отход огнеупорного 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 печнойстенки. С этой целью охладитель,снабженный прочно связанным с нимогнеупорным блоком, может немедленноиспользоваться е качестве конструк-.тивного элемента для огнеупорныхстенок металлургической печи,Формула изобретения 1. Способ изготовления блоцнойконструкции печной стенки металлургической печи, включающий размещениеармирующих трубок под охлаждающийагент е литейной Форме и заливку ихрасплавленным металлом с последующим соединением полученной металли"цеской части"охладителя с предвари"тельно отформованным огнеупорным блоком, о т л и ц а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения срока службы,огнеупорный блок Формуют с выступамии впадинами на одной из поверхностейи отжигают, после чего перед размещением в литейной Форме армирующихтрубок и заливкой их металлом на еедно укладывают огнеупорный блок выступами вверх и боковые их поверхности покрывает волокном иэ огнеупорногоматериала.2. Способ по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью улучшения соединения заливаемого металлас огнеупорным блоком, на поверхнос"тях выступов и впадин последнего заФормовывают нижнюю часть штифтов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеАвторское свидетельство СССР1506166, кл. В 22 0 19/22, 19 Й.927103 ставитель Т.Королевхред М. Тепер орректор Г. Рещетни Редакт овти дписное пиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная аказ 3006/Ь 8 ВНИИПИ Го по дела 113035, Москва, Тираж 853 Пдарственного комитета СССРизобретений и открытий -35, Раущская наб., д. 1/5