RU2167206C1 - Фурма для донной продувки металла, способ изготовления фурмы и устройство для реализации способа - Google Patents
Фурма для донной продувки металла, способ изготовления фурмы и устройство для реализации способа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2167206C1 RU2167206C1 RU2000108264A RU2000108264A RU2167206C1 RU 2167206 C1 RU2167206 C1 RU 2167206C1 RU 2000108264 A RU2000108264 A RU 2000108264A RU 2000108264 A RU2000108264 A RU 2000108264A RU 2167206 C1 RU2167206 C1 RU 2167206C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressing
- refractory
- punch
- tuyere
- cones
- Prior art date
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- 238000007664 blowing Methods 0.000 title abstract description 17
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 51
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 41
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 19
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims description 12
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 22
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 7
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 7
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 5
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 4
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- ZGOFOSYUUXVFEO-UHFFFAOYSA-N [Fe+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [Fe+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] ZGOFOSYUUXVFEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000010310 metallurgical process Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии и касается фурм для донной продувки металла, способа их изготовления и устройства для реализации способа. Фурма состоит из изготовленных двухсторонним прессованием в виде отдельных деталей сплошного и пустотелых усеченных конусов внутреннего и наружных блоков продувочного узла (ПУ), заключенного в металлическую оболочку с газопроводящей трубкой. Блоки ПУ изготавливают из углеродсодержащего огнеупорного материала (ОМ) с насыпной плотностью не менее 1,7 г/см3, кажущейся плотностью не менее 3 г/см3 и открытой пористостью не более 8% после двухстороннего прессования при удельном давлении не менее 120 Н/мм2. Содержание углерода в ОМ - 3-15%. Перед сборкой ПУ сопрягаемые конусные поверхности блоков притирают и на них наносят закладные элементы, образующие между ними щели для подачи газа. Собранный ПУ подвергают термообработке при температуре 150-1400°С. Для прессования пустотелых усеченных конусных блоков и выталкивания готового изделия средняя часть пуансона выполнена в виде усеченного конуса, формирующего внутреннюю поверхность блоков. Верхняя часть пуансона выполнена в виде цилиндрической прессующей головки, взаимодействующей с верхним прессующим штемпелем. Нижняя часть пуансона выполнена в виде удлиненного цилиндрического хвостовика, снабженного подвижной относительно него втулкой с нижней прессующей головкой. Нижний прессующий штемпель взаимодействует с подвижной втулкой и выполнен с отверстием для пуансона. На верхней и нижней прессующих головках могут быть установлены регулирующие шайбы. Технический результат - повышение срока службы фурмы, создание стабильного потока инертного газа на выходе из фурмы, снижение расхода огнеупорного материала, обеспечение надежности и безопасности работы устройства, понижение себестоимости изготовляемой фурмы. 3 с. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.
Description
Описываемая группа изобретений относится к черной металлургии, в частности к фурмам для донной продувки инертными газами металла в сталеразливочных и промежуточных ковшах и других сталеплавильных агрегатах, к способу изготовления фурм и устройству для реализации способа.
Известен газопродуваемый кирпич для металлургических емкостей и способ его изготовления (см. описание изобретения к патенту РФ N 2127650, МПК B 22 D 1/00, опубл. 20.03.99). Газопродуваемый кирпич выполнен в виде огнеупорной конусной детали, в которой предусмотрен по меньшей мере один канал для прохода газа в виде зазора, проходящего от холодной к горячей стороне кирпича. Согласно изобретению в зазоре выполнены плоские мостики из огнеупорного материала, полученные методом заливки огнеупорной литейной массы в изложницу с установленной в ней конической втулкой для образования зазора, при этом боковые поверхности втулки имеют отверстия, которые и образуют плоские мостики, монолитно соединяющие друг с другом противоположные стенки зазора.
Способ изготовления газопродуваемого кирпича включает установку в изложницу по форме огнеупорной фасонной детали по меньшей мере один открытый полый корпус (коническую втулку) из расплавляемого или обжигаемого вещества, боковые стенки которого имеют плоские отверстия. После заливки изложницы огнеупорной литейной массой и последующего связывания огнеупора или при сушке пластический материал втулки сжигается или расплавляется и оставляет после себя желаемые полости.
Недостатком этого технического решения является то, что приготовленный методом литья продувочный узел фурмы имеет довольно высокую пористость, характерную для литых материалов, низкую термостойкость высокоглиноземистого огнеупорного материала, обусловленную высоким коэффициентом термического расширения корунда.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату для группы изобретений являются фурма для донной продувки металла, содержащая металлическую оболочку с газоподводящей трубкой, в которой размещен продувочный узел, изготовленный прессованием в виде отдельных деталей из огнеупорного материала, состоящий из наружных и внутреннего блоков, выполненных в виде, по крайней мере, одного полого и сплошного усеченных конусов, соответственно, сопряженных с образованием между ними щелей для подачи газа; способ изготовления фурмы для донной продувки металла, включающий изготовление прессованием из огнеупорного материала отдельных деталей в виде внутреннего сплошного и, по крайней мере, одного полого усеченного конусов, их сборку в продувочный узел путем установки полых усеченных конусов на сплошной усеченный конус с формированием между сопрягаемыми конусными поверхностями щелей для подачи газов, последующую термообработку и установку продувочного узла в металлическую оболочку с газоподводящей трубкой; устройство для изготовления огнеупорных блоков продувочного узла фурмы, выполненных в виде полых усеченных конусов, содержащее формовочную коробку с матрицей, образующей наружную коническую поверхность огнеупорных блоков, пуансон, верхняя часть которого выполнена в виде цилиндрической головки, взаимодействующей с верхним прессующим штемпелем, средняя часть пуансона выполнена в виде усеченного конуса, формирующего внутреннюю поверхность огнеупорного блока, а его нижняя часть выполнена в виде удлиненного цилиндрического хвостовика, взаимодействующего с нижним штемпелем, и выталкиватель, известные из патента Российской Федерации N 2132395, МПК C 21 C 7/072, C 04 B 35/00, C 04 B 38/00, B 22 D 1/00, опубл. 27.06.1999 и описания к нему.
Известные из прототипа устройство и способ позволяют изготовить фурмы для донной продувки металла, имеющие огнеупорные блоки с точечными, полученными путем выплавления закладных каналообразующих элементов, каналами диаметром 0,1-1,8 мм, расположенными по окружности; с каналами в виде щелей толщиной 0,1-0,7 мм и шириной до 33 мм, расположенными по окружности. Число щелей можно регулировать при прессовании изделий.
Приведенный выше прототип имеет следующие недостатки: низкая термостойкость продувочного узла фурмы из-за низкой термостойкости высокоглиноземистого и магнезиального материалов, обусловленной, в освою очередь, высоким коэффициентом термического их расширения; при высоком градиенте температур (1700oC - рабочая поверхность фурмы и 900-1000oC - приповерхностный, охлаждаемый газом слой) в приповерхностном слое огнеупора параллельно поверхности образуются микротрещины, которые увеличиваются до макротрещин, по которым происходит скол - отслаивание. Последнее усугубляется эрозионным воздействием перемешиваемого металла и кавитационным воздействием аргона; довольно высокая пористость продувочной пробки после обжига (15-20%), обусловленная недостаточно высоким удельным давлением прессования сырца из-за необходимости иметь изделия с невысокими прочностными характеристиками, чтобы при дальнейшем соединении отдельных элементов конусов с предварительно установленными на одном из конусов (более плотного), каналообразующими при совместном их прессовании происходило вдавливание в тело другого конуса (менее плотного) каналообразующих, что предопределяет повышенную пористость огнеупоров и, как следствие, усиливает создание дефектов структуры приповерхностного слоя огнеупора в результате насыщения его железисто-силикатными составляющими шлака; огнеупорность слоя снижается и он легко смывается под истирающим воздействием металла; нестабильная подача инертного газа в результате локальных разрывов каналообразующих элементов частицами огнеупоров при сопряжении внутренней части канальной пробки с ее внешней частью при совместном их прессовании; недостаточно высокая газопропускная способность пробки, обусловленная точечными или дискретными щелевидными, длиной до 33 мм, каналами, расположенными по кольцу сопряжения составных элементов продувочного блока; неравномерный износ поверхности продувочной пробки в службе из-за разноплотности составных ее элементов, закладываемый требованиями предлагаемой технологии их формования.
Кроме того, известный из прототипа способ формования составных элементов блока с верхним прессующим пуансоном не обеспечивает получение равноплотных по высоте прессовок, в особенности тонкостенных полых конусов. При этом "плавающая форма" доуплотняет формовку, но не решает кардинально вопрос получения равноплотных изделий. При этом не представляется возможным при формовании тонкостенных полых усеченных конусов при удельных давлениях не менее 120 Н/мм2 и получении изделий с высокой плотностью вытолкнуть сформованное изделие из пресс-формы. Из известной литературы также не найдено готового рационального решения этого вопроса.
Задачей, на решение которой направлена группа изобретений, связанных между собой единым изобретательским замыслом (конструкция фурмы, способ ее изготовления и устройство для реализации способа), является создание фурмы для донной продувки металла с высокими эксплуатационными свойствами: повышенный срок службы, стабильность потока инертного газа на выходе из фурмы, надежность и безопасность в работе, а также технологичность в изготовлении, и низкой себестоимостью.
Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в использовании углеродсодержащего огнеупорного материала и получении высокоплотной структуры продувочного узла фурмы с пониженной открытой пористостью за счет прессования сплошных и пустотелых тонкостенных конусов при удельном давлении не менее 120 Н/мм2, снижении расхода огнеупорного материала, получении геометрически стабильных параметров щелевых каналов.
Это достигается тем, что в известной фурме для донной продувки металла, содержащей металлическую оболочку с газоподводящей трубкой, в которой размещен продувочный узел, изготовленный прессованием в виде отдельных деталей из огнеупорного материала, состоящий из наружных и внутреннего блоков, выполненных в виде, по крайней мере, одного полого и сплошного усеченных конусов, соответственно, сопряженных с образованием между ними щелей для подачи газа, по изобретению, наружный и внутренний блоки продувочного узла выполнены из огнеупорной массы, содержащей 3-15% углерода, с кажущейся плотностью не менее 3,0 г/см3, при этом щели для подачи газа образованы при помощи закладных элементов, установленных между сопрягаемыми конусными поверхностями продувочного узла.
Кроме того, верхний диаметр D сплошного усеченного конуса может быть равен 30-45 мм, а верхний диаметр сопрягаемого с ним и каждого последующего полых конусов равен 2D, 3D и т.д., соответственно, при этом угол при вершине конусов равен 5-15o.
Закладные элементы могут быть выполнены в виде струнной проволоки или металлических полосок.
Это достигается также тем, что в известном способе изготовления фурмы для донной продувки металла, включающем изготовление прессованием из огнеупорного материала отдельных деталей в виде внутреннего сплошного и, по крайней мере, одного полого усеченного конусов, их сборку в продувочный узел путем установки полых усеченных конусов на сплошной усеченный конус с формированием между сопрягаемыми конусными поверхностями щелей для подачи газов, последующую термообработку и установку продувочного узла в металлическую оболочку с газоподводящей трубкой, по изобретению, в качестве огнеупорного материала используют углеродсодержащую массу с содержанием углерода 3-15% и насыпной плотностью не менее 1,7 г/см3, при этом полый и сплошной усеченный конуса формируют двухсторонним прессованием при удельном давлении не менее 120 Н/мм2 до получения открытой пористости не более 8%, а щели для подачи газа выполняют путем предварительного нанесения при сборке продувочного узла на сопрягаемые поверхности конусов закладных элементов, причем термообработку собранного продувочного узла проводят при температуре 150-1400oC.
В качестве закладных элементов могут быть использованы струнная проволока или металлические полоски.
Это достигается также тем, что известное устройство для изготовления огнеупорных блоков продувочного узла фурмы, выполненных в виде полых усеченных конусов, содержащее формовочную коробку с матрицей, образующей наружную коническую поверхность огнеупорных блоков, пуансон, верхняя часть которого выполнена в виде цилиндрической головки, взаимодействующей с верхним прессующим штемпелем, средняя часть пуансона выполнена в виде усеченного конуса, формирующего внутреннюю поверхность огнеупорного блока, а его нижняя часть выполнена в виде удлиненного цилиндрического хвостовика, взаимодействующего с нижним штемпелем, и выталкиватель, по изобретению, снабжено подвижной втулкой с нижней прессующей головкой, установленной на удлиненном цилиндрическом хвостовике с возможностью перемещения относительно него, при этом нижний прессующий штемпель выполнен с возможностью взаимодействия с подвижной втулкой и имеет отверстие для пуансона.
Кроме того, устройство может быть снабжено регулирующими шайбами, установленными на верхней и нижней прессующих головках.
Нижний прессующий штемпель, взаимодействуя через выталкиватель с подвижной втулкой и регулирующей шайбой, осуществляет выталкивание сформованного изделия из пресс-формы, т.е. втулка выполняет две функции: нижнего пуансона и непосредственно выталкивателя.
При этом матрицы, конусные пуансоны, подвижные втулки с нижней прессующей головкой и регулирующие шайбы выполнены разновеликими для изготовления составных элементов продувочного блока различных типоразмеров.
В основе применения углеродсодержащих огнеупоров лежит резкое улучшение важнейших эксплуатационных свойств при добавлении к ним углерода путем пропитки пеком, введением твердых носителей углерода (графит, технический углерод, сажа), применения органических связующих в виде пека и смолы.
Повышенная теплопроводность и низкое термическое расширение углерода обеспечивают значительную термостойкость изделий. Кроме того, углерод предотвращает проникновение шлака в огнеупоры, что связано с низкой его смачиваемостью шлаком и способностью восстанавливать оксиды железа в шлаке, повышая вязкость и температуру плавления шлака. При этом углеродсодержащие огнеупоры обладают повышенной шлакоустойчивостью, так как они отличаются пониженной реакционной способностью по отношению к шлаку.
Изобретения поясняются чертежами, где на фиг. 1 изображена фурма для донной продувки металла; на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - устройство для прессования пустотелых огнеупорных блоков продувочного узла, процесс засыпки массы; на фиг. 4 - то же, процесс прессования; на фиг. 5 - то же, процесс выталкивания конусного пуансона и спрессованного пустотелого огнеупорного блока; на фиг. 6 - установка закладных элементов в виде струнной проволоки на поверхностях конусных блоков; на фиг. 7 - установка закладных элементов в виде металлических полосок.
Фурма для донной продувки металла газами содержит продувочный узел, собранный из спрессованных огнеупорных блоков с кажущейся плотностью не менее 3,0 г/см3, выполненных в виде внутреннего сплошного усеченного конуса 1, на который установлены наружные полые усеченные конуса 2 и 3 (фиг. 1). Огнеупорные блоки имеют одинаковую конусность (с углом при вершине конусов 5-15o). Между сопрягаемыми поверхностями конусов установлены закладные элементы в виде, например, струнной проволоки 4 с образованием щелей для подачи газа (фиг. 2). Собранный из огнеупорных конусных блоков 1, 2 и 3 продувочный узел установлен в газонепроницаемую металлическую оболочку 5 с фланцем 6, к которому приварена газоподводящая трубка 7. Для предохранения от проникновения расплавленного металла после износа продувочного узла между фланцем металлической оболочки и основанием продувочного узла уложен пористый наполнитель из монофракционного огнеупорного материала 8 с образованием полости 9 для продувочного газа. Для экономии огнеупорного материала и снижения веса фурмы верхние диаметры наружного и сопрягаемого с ним и каждого последующего полых внутренних конусов равны соответственно 2D, 3D и т.д., где D - верхний диаметр сплошного усеченного конуса и равен 30-45 мм.
Фурма для донной продувки металла в ковше работает следующим образом.
Инертный газ по газоподводящей трубке 7 поступает в полость 9 фурмы и через пористый наполнитель из монофракционного материала 8 под давлением равномерно проникает к щелевидным каналам между конусными поверхностями сопрягаемых блоков 1, 2 и 3. На выходе из фурмы струи инертного газа проникают в жидкий металл и перемешивают его в пространстве ковша.
Ниже приводится пример осуществления способа по изготовлению фурмы для донной продувки металла инертными газами.
Огнеупорную массу для прессования блоков сплошных и пустотелых усеченных конусов продувочного узла фурмы готовят в смесительных бегунах из углеродсодержащей шихты при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Зернистый наполнитель - 53-64
Молотый наполнитель - 23-28
Углеродсодержащий наполнитель - 3-15
Органическое связующее - 3,5-6
При подготовке фурменного узла для более жестких условий службы, например для службы в агрегате АСЕА-СКФ, где огнеупоры испытывают дополнительные нагрузки, связанные с электромагнитным перемешиванием металла во время его продувки через фурмы инертным газом в условиях вакуумирования, предлагаемая масса для формования углеродсодержащего огнеупора дополнительно содержит антиоксидант.
Зернистый наполнитель - 53-64
Молотый наполнитель - 23-28
Углеродсодержащий наполнитель - 3-15
Органическое связующее - 3,5-6
При подготовке фурменного узла для более жестких условий службы, например для службы в агрегате АСЕА-СКФ, где огнеупоры испытывают дополнительные нагрузки, связанные с электромагнитным перемешиванием металла во время его продувки через фурмы инертным газом в условиях вакуумирования, предлагаемая масса для формования углеродсодержащего огнеупора дополнительно содержит антиоксидант.
Предлагаемое изобретение реализуется при использовании в качестве зернистого наполнителя - электрокорунда, обожженного глинозема, шпинели, периклаза и их смесей, в качестве углеродсодержащего компонента - графита, графитовой спели (графитсодержащие металлургические отходы), силицированного графита и др., в качестве органической связки - фенолформальдегидной смолы или этиленгликоля совместно со связующим фенольным порошкообразным (СФП), а в качестве антиоксиданта металлический Al, его сплав с Mg, металлический Si, карбид кремния, бор аморфный, бескислородные борсодержащие соединения и др.
При изготовлении углеродсодержащей массы предлагается следующее соотношение фракций в зернистом и молотом материалах, %:
фр. 1,5-1,0 мм - 25
фр. 1,0-0,5 мм - 25
фр. 0,5-0 мм - 20
фр. менее 0,063 мм - 30
Содержание зерен менее 0,063 мм в молотой смеси должно быть не менее 98%, а насыпная плотность массы не менее 1,7 г/см3.
фр. 1,5-1,0 мм - 25
фр. 1,0-0,5 мм - 25
фр. 0,5-0 мм - 20
фр. менее 0,063 мм - 30
Содержание зерен менее 0,063 мм в молотой смеси должно быть не менее 98%, а насыпная плотность массы не менее 1,7 г/см3.
Из приготовленной огнеупорной массы формируют двухсторонним прессованием и полые усеченные конусные блоки продувочного узла на гидравлических прессах при удельном давлении не мене 120 Н/мм2, обеспечивающем получение открытой пористости не более 8%.
При прессовании корундографитовых элементов блока сырец сформованных изделий имеет кажущуюся плотность выше 3,2 г/см3, корундошпинельнографитовых - 3,15 г/см3, периклазошпинельноуглеродистых - выше 3,05 г/см3 и периклазоуглеродистых - выше 3,0 г/см3.
Спрессованные сплошной и полые усеченные конуса притирают между собой по сопрягаемым конусным поверхностям.
Перед сборкой продувочного узла на наружные поверхности сплошного и одного или нескольких полых спрессованных конусов по образующей сверху вниз через 120o по окружности наносят равномерный слой клеевой углеродсодержащей композиции шириной 2-3 мм и толщиной 0,1-0,2 мм. В слой композиции по образующей конусов вдавливают закладные элементы - струнную проволоку диаметром 0,05- 0,2 мм или металлические полоски толщиной 0,05-0,2 мм, которые выполняют функцию калибровки ширины щелей продувочного узла фурмы. На сплошной усеченный конус с закладными элементами устанавливают последовательно полые усеченные конуса. Последний - внешний усеченный полый конус составного фурменного блока устанавливают без нанесения на его наружную поверхность закладных элементов.
В предложенном выше способе установки закладных элементов продувочный блок фурмы в процессе эксплуатации, по мере его износа, постепенно увеличивает газопропускную способность, что в отдельных случаях не желательно для стабильного металлургического процесса.
Поэтому с целью обеспечения равномерной подачи инертного газа по площади сечения кольцевых щелей продувочного блока установка закладных элементов из струнной проволоки осуществляется следующим способом: скручиваются, как показано на фиг. 6, две струнные проволоки, которые являются одним закладным элементом, начало скрутки устанавливается в верхней части конуса, а свободные концы закладного элемента располагаются по поверхности конуса, образуя в секущей плоскости конуса равносторонний треугольник, что иллюстрируется фиг. 6, при этом угол раскрытия между свободными концами закладных элементов, расположенных по поверхности конуса, будет определяться соотношением
A = (L-l)/3,
где A - длина окружности нижнего основания конуса, заключенного между свободными концами закладного элемента;
l - длина окружности верхнего основания конуса;
L - длина окружности нижнего основания конуса.
A = (L-l)/3,
где A - длина окружности нижнего основания конуса, заключенного между свободными концами закладного элемента;
l - длина окружности верхнего основания конуса;
L - длина окружности нижнего основания конуса.
Участок поверхности конуса, заключенный между образующими закладного элемента, покрывают клеевой композицией толщиной 0,1-0,2 мм.
Также при использовании металлических полос (фиг. 7) изготавливают шаблон - развертку плоскости, заключенной между образующими закладного элемента, с использованием струнной проволоки и по шаблону вырезают необходимое число фигур, на которые с одной стороны наносят равномерный слой углеродсодержащей композиции толщиной не более 0,1 мм с последующим их наклеиванием на поверхность конуса. При этом вершину наклеиваемого закладного элемента располагают в верхнем основании усеченного конуса так, чтобы нижняя широкая часть совпала с окружностью нижнего основания конуса. После нанесения закладных элементов и сборки продувочных блоков из составных его элементов, последние термообрабатываются при температуре 150-1400oC. При t = 150-220oC термообработку проводят в слабоокислительной среде, например, в отходящих газах, отобранных от туннельных печей. При высоких температурах 1100-1400oC термообработку проводят в восстановительной среде. Низкотемпературная термообработка производится по режиму термообработки углеродсодержащих изделий со скоростью подъема температур 15oC в час с выдержкой при конечной температуре 3-4 часа и скоростью охлаждения 20-30oC в час, при этом из сырца огнеупора удаляются низкотемпературные компоненты связки, в т.ч. фенольные составляющие, идет процесс карбонизации и отвердения углеродистой связки с образованием полукокса, прочностные характеристики огнеупора при этом повышаются.
При высокотемпературной обработке в восстановительной среде, при температуре до 600oC происходит удаление летучих продуктов деструкции связки и превращения связующего полимера в кокс. Дальнейшее повышение температуры до 900-1000oC приводит к упрочнению коксовой связки, которая связывает между собой зерна наполнителя и графита. При температурах > 1000oC происходит формирование более плотной структуры углеродистокерамической связки, что способствует образованию плотной и прочной структуры углеродсодержащих изделий, препятствующей диффузии в них кислорода при эксплуатации их в тепловых агрегатах. Наряду с этими процессами при высоких температурах термообработки возможны процессы дополнительного насыщения огнеупора углеродом за счет пироуглерода, образующегося при пиролизе коксовой засыпки.
Для сборки фурмы (фиг. 1) используют конусную металлическую обечайку 5, фланец 6 с газоподводящей трубкой 7. В металлическую обечайку, предварительно нагретую до температуры 800-1000oC, вставляют собранный и термообработанный продувочный узел. Для предохранения от проникновения расплавленного металла после износа продувочного узла пространство между донной частью продувочного узла и нижним срезом конусной обечайки заполняют набивной массой из монофракционного огнеупорного материала с образованием полости для газа.
Сравнительные показатели фурм, изготовляемых по прототипу и предлагаемому способу, приведены в таблице 1.
Устройство для реализации способа изготовления фурмы, связанного с процессом прессования огнеупорных блоков продувочного узла, выполненного в виде сплошного и полых усеченных конусов, содержит формовочную коробку 10 с матрицей (фиг. 3), образующей наружную коническую поверхность огнеупорных блоков, пуансон, состоящий из средней, выполненной в виде усеченного конуса части 11, формирующей внутреннюю поверхность полого блока, верхней части, выполненной в виде цилиндрической прессующей головки 12, взаимодействующей с верхним прессующим штемпелем, и нижней части, выполненной в виде удлиненного цилиндрического хвостовика 13. Цилиндрический хвостовик 13 снабжен подвижной втулкой 14 с нижней прессующей головкой 15, установленной в формовочную коробку 10. На прессующие головки 12 и 15 могут устанавливаться регулирующие шайбы 16 и 17.
Прессование полых усеченных конусов огнеупорного блока осуществляется следующим образом.
Процесс засыпки огнеупорной массы производят при поднятом вверх конусном пуансоне с верхней прессующей головкой 12 и при крайнем нижнем положении подвижной втулки 14 с нижней прессующей головкой 15 (фиг. 3). После засыпки огнеупорной массы 18 в формовочную коробку 10 приводят в движение верхний 19 и нижний 20 прессующие штемпели и происходит двустороннее прессование пустотелого усеченного конуса (фиг. 4). Прессование ведут при удельном давлении не менее 120 Н/мм2, что обеспечивает открытую пористость изделия 21 не более 8% и кажущуюся плотность не менее 3,0 г/см3. Процесс извлечения спрессованного изделия осуществляется выталкивателем 22 (фиг. 5), который вначале выталкивает конусный пуансон, а затем подвижную втулку 14 с нижней прессующей головкой 15 совместно с изделием 21 из формовочной коробки 10. Прессование полых изделий с другими типоразмерами осуществляется этим же устройством, но с соответствующими размерами матрицы, конусного пуансона, подвижной втулки и регулирующих шайб.
Прессование сплошных усеченных конусов осуществляется аналогичным образом, только без использования конусного пуансона, а вместо нижней регулирующей шайбы 17 установлен сплошной диск.
Конструкция фурмы, состоящая из отдельно спрессованных конусных блоков с кажущейся плотностью не менее 3,0 г/см3, применение углеродсодержащего огнеупора для изготовления фурм с насыпной плотностью не менее 1,7 г/см3 и открытой пористостью не более 8% после двухстороннего прессования при удельном давлении не менее 120 Н/мм2, притирка сопрягаемых конусных поверхностей перед сборкой и установка между ними металлических щелеобразующих элементов позволяет получить стабильную, приближенную к расчетной, газопропускную способность фурмы.
Claims (7)
1. Фурма для донной продувки металла, содержащая металлическую оболочку с газоподводящей трубкой, в которой размещен продувочный узел, изготовленный прессованием в виде отдельных деталей из огнеупорного материала, состоящий из наружных и внутреннего блоков, выполненных в виде, по крайней мере, одного полого и сплошного усеченных конусов соответственно, сопряженных с образованием между ними щелей для подачи газа, отличающаяся тем, что наружный и внутренний блоки продувочного узла выполнены из огнеупорной массы, содержащей 3 - 15% углерода, с кажущейся плотностью не менее 3,0 г/см3, при этом щели для подачи газа образованы при помощи закладных элементов, установленных между сопрягаемыми конусными поверхностями продувочного узла.
2. Фурма по п.1, отличающаяся тем, что верхний диаметр D сплошного усеченного конуса равен 30 - 45 мм, а верхний диаметр сопрягаемого с ним и каждого последующего полых конусов равен 2D, 3D и т.д. соответственно, при этом угол при вершине конусов равен 5 - 15o.
3. Фура по п. 1, отличающаяся тем, что закладные элементы выполнены в виде струнной проволоки или металлических полосок.
4. Способ изготовления фурмы для донной продувки металла, включающий изготовление прессованием из огнеупорного материала отдельных деталей в виде внутреннего сплошного и, по крайней мере, одного полого усеченного конусов, их сборку в продувочной узел путем установки полых усеченных конусов на сплошной усеченный конус с формированием между сопрягаемыми конусными поверхностями щелей для подачи газов, последующую термообработку и установку продувочного узла в металлическую оболочку с газоподводящей трубкой, отличающийся тем, что в качестве огнеупорного материала используют углеродсодержащую массу с содержанием углерода 3 - 15% и насыпной плотностью не менее 1,7 г/см3, при этом полый и сплошной усеченный конуса формируют двухсторонним прессованием при удельном давлении не менее 120 Н/мм2 до получения открытой пористости не более 8%, а щели для подачи газа выполняют путем предварительного нанесения при сборке продувочного узла на сопрягаемые поверхности конусов закладных элементов, причем термообработку собранного продувочного узла проводят при температуре 150 - 1400oC.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве закладных элементов используют струнную проволоку или металлические полоски.
6. Устройство для изготовления огнеупорных блоков продувочного узла фурмы, выполненных в виде полых усеченных конусов, содержащее формовочную коробку с матрицей, образующей наружную коническую поверхность огнеупорных блоков, пуансон, верхняя часть которого выполнена в виде цилиндрической головки, взаимодействующей с верхним прессующим штемпелем, средняя часть пуансона выполнена в виде усеченного конуса, формирующего внутреннюю поверхность огнеупорного блока, а его нижняя часть выполнена в виде удлиненного цилиндрического хвостовика, взаимодействующего с нижним штемпелем, и выталкиватель, отличающееся тем, что оно снабжено подвижной втулкой с нижней прессующей головкой, установленной на удлиненном цилиндрическом хвостовике с возможностью перемещения относительно него, при этом нижний прессующий штемпель выполнен с возможностью взаимодействия с подвижной втулкой и имеет отверстие для пуансона.
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно снабжено регулирующими шайбами, установленными на верхней и нижней прессующих головках.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000108264A RU2167206C1 (ru) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | Фурма для донной продувки металла, способ изготовления фурмы и устройство для реализации способа |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000108264A RU2167206C1 (ru) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | Фурма для донной продувки металла, способ изготовления фурмы и устройство для реализации способа |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2167206C1 true RU2167206C1 (ru) | 2001-05-20 |
Family
ID=20232790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000108264A RU2167206C1 (ru) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | Фурма для донной продувки металла, способ изготовления фурмы и устройство для реализации способа |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2167206C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2234540C1 (ru) * | 2003-04-18 | 2004-08-20 | Сороколет Геннадий Петрович | Устройство для донной продувки металла газом |
| RU2255118C1 (ru) * | 2003-12-08 | 2005-06-27 | Клещеногов Сергей Николаевич | Устройство для донной продувки металла газом, способ изготовления продувочного моноблока и огнеупорный материал для изготовления моноблока |
| RU2659507C2 (ru) * | 2015-08-31 | 2018-07-02 | Пуянг Рефракториз (Груп) Ко., Лтд. | Продувочный элемент, составной продувочный блок и способ изготовления составного продувочного блока |
| RU2791945C1 (ru) * | 2022-09-14 | 2023-03-14 | Александр Соловьев | Секция для обработки жидкого металла газами |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2114559A (en) * | 1981-12-31 | 1983-08-24 | Stein Refractories | Permeable refractory shapes |
| EP0221250A1 (de) * | 1985-10-30 | 1987-05-13 | Didier-Werke Ag | Eindüsvorrichtung für metallurgische Gefässe |
| EP0304551A1 (de) * | 1987-08-21 | 1989-03-01 | Didier-Werke Ag | Spülstein und Verfahren zu dessen Herstellung |
| US5249778A (en) * | 1992-04-14 | 1993-10-05 | Dolomitwerke Gmbh | Gas stir plug device with visual wear indicator |
| DE4312988A1 (de) * | 1993-04-21 | 1994-10-27 | Didier Werke Ag | Feuerfestes, keramisches Formteil und Herstellungsverfahren |
| RU2047482C1 (ru) * | 1993-05-25 | 1995-11-10 | Предприятие по разработке и изготовлению нестандартного оборудования "РИНО" | Агрегат для формования пустотелых изделий и способ их формования |
| RU2129165C1 (ru) * | 1997-12-08 | 1999-04-20 | Акционерное общество "Шибер" | Устройство для донной продувки металла |
| RU2132395C1 (ru) * | 1998-03-13 | 1999-06-27 | Открытое акционерное общество "Шибер" | Способ изготовления составной канальной пробки для продувки металла газом, огнеупорный материал для изготовления канальной пробки и способ изготовления каналообразующих элементов для выполнения каналов в пробке |
-
2000
- 2000-04-05 RU RU2000108264A patent/RU2167206C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2114559A (en) * | 1981-12-31 | 1983-08-24 | Stein Refractories | Permeable refractory shapes |
| EP0221250A1 (de) * | 1985-10-30 | 1987-05-13 | Didier-Werke Ag | Eindüsvorrichtung für metallurgische Gefässe |
| EP0304551A1 (de) * | 1987-08-21 | 1989-03-01 | Didier-Werke Ag | Spülstein und Verfahren zu dessen Herstellung |
| US5249778A (en) * | 1992-04-14 | 1993-10-05 | Dolomitwerke Gmbh | Gas stir plug device with visual wear indicator |
| DE4312988A1 (de) * | 1993-04-21 | 1994-10-27 | Didier Werke Ag | Feuerfestes, keramisches Formteil und Herstellungsverfahren |
| RU2047482C1 (ru) * | 1993-05-25 | 1995-11-10 | Предприятие по разработке и изготовлению нестандартного оборудования "РИНО" | Агрегат для формования пустотелых изделий и способ их формования |
| RU2129165C1 (ru) * | 1997-12-08 | 1999-04-20 | Акционерное общество "Шибер" | Устройство для донной продувки металла |
| RU2132395C1 (ru) * | 1998-03-13 | 1999-06-27 | Открытое акционерное общество "Шибер" | Способ изготовления составной канальной пробки для продувки металла газом, огнеупорный материал для изготовления канальной пробки и способ изготовления каналообразующих элементов для выполнения каналов в пробке |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2234540C1 (ru) * | 2003-04-18 | 2004-08-20 | Сороколет Геннадий Петрович | Устройство для донной продувки металла газом |
| RU2255118C1 (ru) * | 2003-12-08 | 2005-06-27 | Клещеногов Сергей Николаевич | Устройство для донной продувки металла газом, способ изготовления продувочного моноблока и огнеупорный материал для изготовления моноблока |
| RU2659507C2 (ru) * | 2015-08-31 | 2018-07-02 | Пуянг Рефракториз (Груп) Ко., Лтд. | Продувочный элемент, составной продувочный блок и способ изготовления составного продувочного блока |
| RU2791945C1 (ru) * | 2022-09-14 | 2023-03-14 | Александр Соловьев | Секция для обработки жидкого металла газами |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5250479A (en) | Magnesia-carbon refractory compositions for slide gate plates and method of manufacture | |
| CZ42896A3 (en) | Part for steel casting and process for producing thereof | |
| KR900000139B1 (ko) | 슬라이딩 게이트용 내화물 | |
| CN114292095A (zh) | 一种适用于多种钢铁冶炼的低碳刚玉尖晶石冲击砖制备方法 | |
| RU2167206C1 (ru) | Фурма для донной продувки металла, способ изготовления фурмы и устройство для реализации способа | |
| CA1154250A (en) | Prefabricated multiple density blast furnace runner | |
| US5523150A (en) | Metal-impregnated refractory product | |
| US5411997A (en) | Mud material used for iron tap hole in blast furnace | |
| CA2200666C (en) | Well brick of vessel for molten metal | |
| JPWO1990008114A1 (ja) | 金属含浸耐火物 | |
| US6645425B1 (en) | Refractory batch, in particular for the production of a shaped body, and process for producing the shaped body | |
| CN112759369A (zh) | 高热震稳定性镁碳砖 | |
| CN114988855B (zh) | 一种转炉挡渣免烧免浸复合滑板砖及其制备方法 | |
| US4917276A (en) | Sliding gate nozzle for special steel | |
| US6872344B2 (en) | Gas blowing plug and manufacturing method therefor | |
| JPS6132378B2 (ru) | ||
| RU2255118C1 (ru) | Устройство для донной продувки металла газом, способ изготовления продувочного моноблока и огнеупорный материал для изготовления моноблока | |
| JPS6046168B2 (ja) | ガス吹込用成形体 | |
| JP4456443B2 (ja) | ピッチ含有難付着性連続鋳造ノズル | |
| RU2148049C1 (ru) | Шпинельно-периклазоуглеродистый огнеупор | |
| JP2540214B2 (ja) | 耐火物素材 | |
| CN111792927A (zh) | 铁水包工作衬用低导热耐火砖及其制备方法 | |
| RU2108991C1 (ru) | Магнезиально-углеродистый огнеупор | |
| JPS62158562A (ja) | 溶鋼低温鋳造用ノズル | |
| JPH1143716A (ja) | 溶融金属用容器の羽口れんが |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090406 |