Футеровка патент

Футеровка вращающейся печи

Владельцы патента RU 2577662:

Изобретение относится к футеровке вращающихся печей для производства огнеупорных материалов. Футеровка содержит установленный на внутренней поверхности печи огнеупорный кирпич и имеет выступы. Выступы выполнены из формованного материала с коэффициентом температурного расширения одинаковым или выше коэффициента температурного расширения огнеупорного кирпича, в виде выступающих из футеровки элементов, расположенных диаметрально и с продольным смещением относительно друг друга. Нижняя часть выступа установлена на внутренней поверхности печи в гнезде футеровки, имеющем форму усеченной пирамиды с прямоугольным основанием, примыкающим к внутренней поверхности печи. Верхняя часть выступа, находящаяся в футеровке и выходящая за пояс футеровки, закреплена методом расклинивания. Выступы выполнены из шамота или муллита и вогнутыми, повторяющими форму пояса футеровки. Обеспечивается повышение надежности работы вращающейся печи и стойкости ее футеровки. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к технике термообработки сыпучих материалов, например «сырого» кокса, и может быть использовано для устройства футеровок вращающихся печей, в металлургической промышленности в подготовке анодной массы для самообжигающихся анодов алюминиевых электролизеров и в производстве огнеупорных материалов.

Известна футеровка вращающейся печи, содержащая плотные и легковесные огнеупорные кирпичи (авторское свидетельство СССР №637607, М.кл F27B 7/28, опубл. 15.12.1978). Легковесные кирпичи размещены по окружности печи между плотными кирпичами с соотношением 2:1-7:1. Недостатками такой футеровки являются низкая абразивная износоустойчивость легковесного огнеупора и сокращение срока службы футеровки.

Известна футеровка вращающейся печи, содержащая чередующиеся по окружности печи огнеупорные кирпичи и клиновидные металлические бруски с выступами в основании, расширенном в сторону корпуса печи, и отверстиями по высоте (авторское свидетельство СССР №627293, М.кл F27B 7/28, опубл. 05.10.1978).

Недостатком футеровки является отсутствие компенсации различного термического расширения составных элементов кладки. Происходит перемещение брусков относительно кирпичей по направлению к внутренней поверхности кладки, что приводит к нарушению швов и увеличению скалывания кирпичей по внутренней поверхности футеровки, т.е. уменьшению прочности футеровки и срока ее службы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство футеровки по патенту РФ №2383836, М.кл. F27B 7/00, опубл. 10.03.2010. Футеровка вращающихся печей, выполненная огнеупорным кирпичом, содержит теплообменные элементы — выступы для перемешивания материала. Выступы выполнены в виде зубцов с выступающей из футеровки частью в форме треугольника, большая сторона которого ориентирована в направлении, противоположном разгрузочному торцу вращающейся печи. Угол между большей стороной треугольника и смежными с ней составляет не менее 45°. Зубцы расположены на участках в зоне подогрева материала во вращающейся печи параллельными рядами в шахматном порядке относительно друг друга и соседних участков.

Недостатком прототипа является низкая абразивная износоустойчивость выступов, быстрый износ, повышенная способность к скалыванию, ведущих к преждевременному разрушению и уменьшению срока службы футеровки. Еще одним недостатком является сложность процесса бетонировки выступов. Для изготовления верхней части зуба продольного выступа необходимо подготовить опалубку, установить опалубку на поверхность кладки, произвести замешивание, заливку и виброуплотнение бетона, а затем сушку и обжиг выступов. То есть процесс изготовления является сложным, длительным и трудоемким. Также следует отметить, что качественную сушку и обжиг выступов возможно осуществить только в условиях специализированного предприятия.

Задачей создания изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно повышение производительности печи, за счет увеличения времени межремонтного периода футеровки и снижения материальных, трудовых и временных затрат на монтаж выступов.

Технический результат, полученный при использовании предлагаемого устройства, состоит в повышении надежности работы вращающейся печи и стойкости ее футеровки.

Поставленная задача достигается тем, что в конструкции футеровки вращающихся печей, выполненной огнеупорным кирпичом, на внутренней поверхности печи и снабженной выступами, согласно заявляемому решению выступы выполнены из стандартного формованного материала с коэффициентом температурного расширения одинаковым или выше коэффициента температурного расширения огнеупорного кирпича, в виде выступающих из футеровки элементов, расположенных диаметрально и с продольным смещением относительно друг друга, при этом нижняя часть выступа установлена на внутренней поверхности печи, а верхняя часть выступа, находящаяся в футеровке и выходящая за пояс футеровки, закреплена методом расклинивания.

Устройство дополняют частные отличительные признаки, способствующие решению поставленной задачи.

Нижняя часть выступа установлена в гнезде футеровки, имеющем форму усеченной пирамиды с прямоугольным основанием, примыкающим к внутренней поверхности печи.

Выступы выполнены вогнутыми, повторяющими форму пояса футеровки.

Выступы выполнены из шамота или муллита.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан поперечный разрез футеровки вращающейся печи, на фиг. 2 — продольный разрез футеровки вращающейся печи, на фиг. 3 — фрагмент футеровки с выступом, на фиг. 4 — гнездо в футеровке вращающейся печи, на фиг. 5 — развертка участка футеровки вращающейся печи, на фиг. 6 — фото выступов, смонтированных в массиве футеровки промышленной вращающейся прокалочной печи, после 7 месяцев работы.

Предлагаемая футеровка (фиг. 1-5) содержит установленные на внутренней поверхности металлического корпуса 1 вращающейся печи огнеупорные клиновидные кирпичи 2 и снабжена выступами 3. Выступы 3 расположены диаметрально и с продольным смещением относительно друг друга по длине печи 1. Огнеупорные клиновидные кирпичи 2, соединенные между собой раствором по внутренней поверхности печи, образуют пояс футеровки 4. Нижняя часть 5 выступа 3 установлена на внутренней поверхности печи 1. Верхняя часть выступа 6, находящаяся в футеровке и выходящая за пояс футеровки 4, закреплена методом расклинивания. Нижняя часть 5 выступа установлена (фиг. 4) в гнезде футеровки 7, имеющем форму усеченной пирамиды с прямоугольным основанием, примыкающим к внутренней поверхности печи 1.

Выступы в футеровочном массиве печи монтируются следующим образом.

После разметки внутренней части корпуса печи с использованием строительного уровня и шнура начинает выполняться кладка кирпича ШЦУ №1, 2 (применяется раствор ГАММА-3ХП). Кирпич широким торцом укладывается к обечайке печи. Ряды укладываются с перевязкой поперечных швов не менее 50 мм. При этом ширина швов составляет 3-5 мм; все швы заполняются раствором.

В футеровочном массиве в нужных местах формируются колодцы, которые затем заполняются доработанным (боковые грани стесываются до придания ему прямоугольной формы) кирпичом, укладываемым на боковую сторону. Затем на этот нижний слой укладывается верхний слой стандартного кирпича торцом вниз (формируется выступ), который в заключение расклинивается в колодце.

Кладка ведется с использованием безраспорных креплений, забивкой «замков» и подворотов корпуса печи на 45°.

Заявляемое решение позволяет увеличить «жизненный» цикл перемешивающих выступов, выполненных в футеровочном массиве вращающихся прокалочных печей, до величины межремонтного периода (11 месяцев) вращающихся печей и снизить материальные и трудовые затраты на их установку. Это подтверждено проведенными промышленными испытаниями на прокалочных вращающихся печах ОАО «РУСАЛ Красноярск» (за 7 месяцев работы прокалочной печи выступы не разрушились).

1. Футеровка вращающейся печи, выполненная из установленных на внутренней поверхности печи огнеупорных кирпичей и имеющая выступы, отличающаяся тем, что выступы футеровки выполнены в виде расположенных диаметрально и с продольным смещением относительно друг друга элементов из формованного материала с одинаковым коэффициентом температурного расширения или выше коэффициента температурного расширения огнеупорного кирпича, при этом нижняя часть выступа установлена на внутренней поверхности печи, а верхняя часть выступа, расположенная в футеровке и выходящая за ее пояс, закреплена методом расклинивания.

2. Футеровка по п. 1, отличающаяся тем, что нижняя часть выступа установлена в гнезде футеровки, имеющем форму усеченной пирамиды с прямоугольным основанием, примыкающим к внутренней поверхности печи.

3. Футеровка по п. 1, отличающаяся тем, что выступы выполнены вогнутыми, повторяющими форму пояса футеровки.

4. Футеровка по п. 1, отличающаяся тем, что выступы выполнены из шамота или муллита.

футеровка вращающейся печи

Изобретение относится к огнеупорным футеровкам вращающихся печей в промышленности строительных материалов, а также в металлургической и химической промышленности. Сущность изобретения: футеровка выполнена из равновысоких огнеупорных кирпичей, образующих развитую поверхность теплообмена. На стыках разновысоких кирпичей помещены металлические плитки, выступающие над поверхностью низких кирпичей на высоту 0,5 1,5 разности высот кирпичей. При расположении разновысоких кирпичей с образованием продольных или винтовых каналов металлические плитки расположены вдоль поверхности высоких кирпичей, ограничивающих каналы. При образовании винтовых каналов металлические плитки дополнительно помещены по поверхности высоких кирпичей, перпендикулярной продольной оси печи. Металлические плитки могут быть дополнительно помещены между высокими кирпичами и имеют с ними равную высоту. 4 з. п. ф-лы, 5 ил. 1 табл.

Рисунки к патенту РФ 2049971

Изобретение относится к огнеупорным футеровкам вращающихся печей в промышленности строительных материалов, а также в металлургической и химической промышленности.

Известна футеровка вращающейся печи, выполненная из расположенных на внутренней поверхности корпуса огнеупорных кирпичей, образующих теплозащитный слой с гладкой внутренней поверхностью [1]
Такая футеровка обладает удовлетворительной стойкостью. Однако имеет ограниченную поверхность контакта с обжигаемым материалом, что снижает интенсивность теплопередачи, ограничивает производительность, увеличивает расход топлива на термообработку обжигаемого материала.

Известна футеровка вращающейся печи, выполненная из огнеупорных кирпичей, чередующихся с металлическими плитками, имеющими высоту кирпичей футеровки [2]
Металлические плитки уменьшают абразивный износ огнеупорных кирпичей футеровки. Однако ввиду гладкой внутренней поверхности футеровки имеет место недостаточная интенсивность теплопередачи обжигаемому материалу.

Смотрите так же:  Брачный договор не может быть заключен до вступления брака

Известна футеровка вращающейся печи, выполненная из разновысоких огнеупорных элементов, расположенных таким образом, что образуют продольные каналы [3]
Наличие каналов интенсифицирует теплопередачу за счет увеличения внутренней поверхности футеровки и улучшения пересыпания обжигаемого материала в слое. Однако на стенках продольных каналов происходит подъем полидисперсного материала в газовый поток, что приводит к увеличению пылеуноса с отходящими газами. Кроме того, при выполнении вышеуказанных элементов в виде металлических полок ограничена температурная область их установки и в более высокотемпературных зонах они практически лопаются и выходят из строя, при выполнении каналов из разновысоких кирпичей происходят интенсивный абразивный износ выступающих кирпичей и их скалывание под действием термических напряжений, возникающих из-за резкого перепада температур по высоте выступающего кирпича в сечении на границе открытой выступающей в газовый поток части и нижней закрытой меньшим по высоте кирпичом.

Известна футеровка вращающейся печи, выполненная из разновысоких кирпичей, расположенных таким образом, что образуют винтовые каналы [4] Такая футеровка интенсифицирует теплообмен, способствует перемешиванию материала в слое при минимальном его подъеме на выступающей части высоких кирпичей под действием термических напряжений ввиду резкого изменения температуры в сечении на границе выступающей и закрытой части кирпича.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является футеровка вращающейся печи, выполненная из разновысоких огнеупорных кирпичей, образующих развитию поверхность теплообмена за счет поверхности выступающей части высоких кирпичей. Эти кирпичи расположены таким образом, что образуют теплообменные элементы, например ячейки, коробы, рифленую футеровку [5]
Недостаток известной футеровки состоит в абразивном износе и скалывании под действием термических напряжений на границе закрытой и открытой частей высоких кирпичей, что по мере износа уменьшает высоту выступающей части кирпичей и соответственно интенсивность теплопередачи и срок службы футеровки.

Технический результат изобретения состоит в интенсификации теплопередачи и увеличении срока службы огнеупорной футеровки вращающейся печи, выполненной из разновысоких кирпичей.

Технический результат достигается тем, что в футеровке вращающейся печи, выполненной из разновысоких огнеупорных кирпичей, образующих развитую поверхность теплообмена, на стыках разновысоких кирпичей установлены металлические плитки, выступающие над поверхностью низких кирпичей на высоту 0,5-1,5 разности высот кирпичей. При расположении разновысоких кирпичей с образованием каналов на внутренней поверхности металлические плитки установлены вдоль поверхности высоких кирпичей, ограничивающей каналы.

При расположении разновысоких кирпичей с образованием винтовых каналов металлические плитки установлены по обращенной внутрь каналов поверхности высоких кирпичей, параллельной продольной оси печи. В этом случае металлические плитки могут быть дополнительно установлены по обращенной внутрь канала поверхности высоких кирпичей, перпендикулярной продольной оси печи.

Металлические плитки могут быть дополнительно установлены между высокими кирпичами и имеют равную высоту.

На фиг.1 показан поперечный разрез футеровки вращающейся печи из разновысоких кирпичей; на фиг.2-4 развертки футеровки при расположении разновысоких кирпичей, образующих развитую поверхность теплообмена; на фиг.2 в форме ячеек; на фиг.3 продольных каналов; на фиг.4 винтовых каналов; на фиг.5 показано сопряжение разновысоких кирпичей и металлических плиток.

На внутренней поверхности корпуса барабанной вращающейся печи 1 выполнена футеровка из низких 2 и высоких 3 огнеупорных кирпичей, на стыке которых установлены металлические плитки 4, выступающие над поверхностью низких кирпичей 2. Между высокими кирпичами 3 установлены металлические плитки 5 равной им высоты. Разновысокие кирпичи 2 и 3 размещены таким образом, что
образуют ячейки 6 (фиг.2) с расположением металлических плиток 4 по боковым стенкам, ограничивающим впадины;
образуют продольные каналы 7 с расположением металлических плиток 4 вдоль поверхности высоких кирпичей, ограничивающих продольные каналы (фиг.3);
образуют винтовые каналы 8 с расположением металлических плиток 4 по обращенной внутрь каналов поверхности высоких кирпичей, параллельной продольной оси печи; дополнительно металлические плитки 4 установлены по обращенной внутрь винтовых каналов поверхности высоких кирпичей, перпендикулярной продольной оси печи (фиг.4).

Металлические плитки 5 дополнительно установлены между высокими кирпичами 3 и имеют равную с ними высоту.

Металлические плитки 4, установленные на стыках низких 2 и высоких 3 кирпичей выступают над поверхностью низких кирпичей на высоту 0,5-1,5 разности их высот: h (0,5:1,5)*(Н1-Н2) (см. фиг.5).

При выполнении футеровки вращающейся печи из сочетания кирпичей различной высоты нижняя часть высокого кирпича, закрытая низким, имеет значительно меньшую температуру, чем его верхняя часть, выступающая в полость печи. Это приводит к развитию термических напряжений, обуславливающих скалывание верхней части кирпича. При этом происходит частичное разрушение и закрытой нижней части высокого кирпича. В результате уменьшается поверхность теплообмена, сокращается срок службы футеровки. Согласно изобретению на стыке высоких и низких кирпичей помещены металлические плитки, имеющие высоту, близкую к высоте высокого кирпича. Ввиду высокой теплопроводности металлической плитки, в несколько раз превышающей теплопроводность огнеупорных кирпичей, происходит некоторое выравнивание температур по высоте высокого кирпича, к которому прижата металлическая плитка в кладке. В результате этого уменьшаются термические напряжения по сечению, разделяющему выступающую и закрытую нижнюю часть высокого кирпича, практически ликвидируется скалывание огнеупоров. Кроме того, наличие металлических плиток, прикрывающих выступающую часть кирпича, препятствует непосредственному контакту обжигаемого сыпучего материала с боковой поверхностью кирпича. Это в условиях работы в высоких температурах резко снижает абразивный износ высоких кирпичей, также увеличивая срок службы футеровки. Сохранение в течение эксплуатации выступающих элементов футеровки, образующих теплообменные и пересыпающие обжигаемый материал поверхности, обеспечивает поддержание достаточного интенсивной теплопередачи в течение кампании печи. В противном случае после сглаживания выступов интенсивность теплопередачи резко уменьшается.

При наличии выступающих над поверхностью низких кирпичей металлических плиток достигается интенсификация дополнительно по следующим причинам.

При вращении печи каждый элемент поверхности футеровки периодически поступает в газовый поток и нагревается, а затем входит под сегмент слоя обжигаемого сыпучего материала и охлаждается, передавая тепло материалу. В поверхностном слое футеровки возникают при вращении гармонические колебания температуры, которые угасают в тонком поверхностном слое 10-20 мм. Чем больше амплитуда колебаний температуры и глубина проникновения колебаний, тем больше аккумулируется тепла в поверхностном слое за время пребывания в газовом потоке, и соответственно больше передается тепла материалу при поступлении элемента футеровки под слой. Чем выше теплопроводность материала футеровки, тем глубже проникновения гармонических колебаний температуры, и соответственно больше аккумулированного и передаваемого обжигаемому материалу тепла, т.е. интенсивнее теплопередача. Наличие выступающих над низким кирпичом металлических плиток, обладающих теплопроводностью, в десятки раз превышающую теплопроводность кирпичей, обеспечивает существенное увеличение количества аккумулированного и переданного материалу тепла. Это обуславливает повышение теплопередачи при использовании данного изобретения.

Если металлическая плитка выступает над поверхностью низкого кирпича менее, чем 0,5 от разности высот кирпичей, то она недостаточно перекрывает выступающую часть высоких кирпичей, что усиливает их абразивный износ обжигаемым материалом, и значительную часть кампании печь работает со сглаженной футеровкой, имеющей ограниченную интенсивность теплопередачи. Кроме того, при этом ограничена масса пластины, что обуславливает недостаточно существенное количество аккумулированного в газовом потоке тепла. При высоте выступающей части металлической пластины более 1,5 разности высот кирпичей происходят захват существенного количества сыпучего материала и перенос его в газовый поток. Это приводит к возрастанию пылеуноса, что ухудшает экологическую обстановку и ограничивает производительность. Лучшие результаты достигаются при высоте выступающей части пластины, равной высоте высокого кирпича, т.е. при высоте пластины, равной высокому кирпичу.

В зависимости от свойств материала и форсировки печи футеровку выполняют в виде продольных или винтовых каналов, ячеек. Каждая из этих конструкций интенсифицируют теплопередачу в печи. Применение предлагаемой футеровки с металлическими пластинами повышает сохранность выступающих кирпичей, т.е. увеличивает в течение всей кампании интенсивность теплопередачи.

Дополнительная установка пластин при винтовых каналах перпендикулярно продольной оси печи повышает сохранность выступающих кирпичей и увеличивает массу высокотеплопроводного металла в футеровке, что интенсифицирует теплопередачу.

Установка дополнительно пластин между высокими кирпичами при их расположении, образующем ячейки, каналы, винтовые каналы и др. препятствует абразивному износу наиболее подверженной ему выступающей части футеровки.

Предлагаемая футеровка была испытана на вращающейся печи спекания нефелиноизвестняковой шихты размером 5 х 185 м на участке зоны подогрева длиной 25 м. Результаты испытаний приведены в таблице, откуда видна оптимальность заявленного диапазона высоты металлических пластин в футеровке.

Приведенные данные показывают, что при применении предлагаемой футеровки из разновысоких кирпичей с металлическими пластинами на стыках между ними достигаются увеличение срока службы футеровки на 30-50% снижение среднего в течение кампании печи удельного расхода топлива на 1,5-3% увеличение производительности на 1-2%

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. ФУТЕРОВКА ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ, выполненная из разновысоких огнеупорных кирпичей, образующих развитую поверхность теплообмена, отличающаяся тем, что она выполнена с установленными на стыках разновысоких кирпичей металлическими плитками, выступающими над поверхностью низких кирпичей на высоту 0,5 1,5 разности высот кирпичей.

2. Футеровка по п. 1, отличающаяся тем, что при расположении разновысоких кирпичей с образованием каналов на внутренней поверхности металлические плитки установлены вдоль поверхности высоких кирпичей, ограничивающей каналы.

3. Футеровка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что при расположении разновысоких кирпичей с образованием винтовых каналов металлические плитки установлены по обращенной внутрь каналов поверхности высоких кирпичей, параллельной продольной оси печи.

Смотрите так же:  Приказ мз рф 294 от 1999г

4. Футеровка по пп. 1 3, отличающаяся тем, что при расположении разновысоких кирпичей с образованием винтовых каналов, металлические плитки дополнительно установлены по поверхности высоких кирпичей, перпендикулярной продольной оси печи.

5. Футеровка по пп. 1 4, отличающаяся тем, что металлические плитки дополнительно помещены между высокими кирпичами и имеют равную им высоту.

огнеупорный камень и многофункциональная футеровка для металлоагрегатов

Изобретение относится к черной и цветной металлургии, предназначено для использования в ковшах, конвертерах и других тепловых агрегатах. Огнеупорный камень состоит из сочлененных защитной и теплоизоляционной частей, смещенных относительно друг друга в одном или двух взаимно перпендикулярных направлениях. На торцевой поверхности теплоизоляционной части, обращенной к металлическому корпусу агрегата, выполнен выступ по всей ее ширине. Площадь выступа составляет 5 — 80% от общей площади торцевой поверхности. Футеровка агрегатов состоит из арматурного и рабочего слоев. Арматурный слой выполнен из описанных выше кирпичей. Рабочий слой выполнен из огнеупорных изделий, состоящих из сочлененных основной и вспомогательной частей, смещенных относительно друг друга в одном или двух взаимно перпендикулярных направлениях. Использование данных огнеупоров в футеровке уменьшает теплопотери и увеличивает прочность арматурного слоя. Обеспечивается увеличение срока службы и оптимизация температурного режима эксплуатации футеровки. 2 с. и 1 з. п.ф-лы, 3 ил.

Рисунки к патенту РФ 2160655

Изобретение относятгся к черной и цветной металлургии и предназначено для эксплуатации в ковшах, конвертерах и других тепловых агрегатах с несущим металлическим корпусом.

Известен огнеупорный камень (а.с. СССР N 321668, кл. F 27 D 1/04, опубл. 19.11.71, БИ N 35), у которого основная и вспомогательная части смещены друг относительно друга в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Такое смещение позволяет выполнить кладку футеровки вперевязку, что значительно повышает строительную прочность футеровки.

Однако теплопроводность такой футеровки определяется исключительно теплопроводностью огнеупорного материала, из которого выполнен камень, и, как правило, достаточно велика, что может привести к перегреву несущего металлического корпуса.

Ближайшим аналогом заявляемого огнеупорного камня является огнеупорный клиновидный камень, состоящий из основной и вспомогательной частей, смещенных относительно друг друга с образованием выступов на двух смежных гранях, примыкающих к расширенному торцу основной части камня и выемок на двух других гранях. При этом соотношение сторон поверхности суженного торца основной части камня и его высоты равно 1:1:(2-10), площадей торцевой поверхности вспомогательной части и расширенного торца основной части камня равно 1: (1,01 — 5), а смещение вспомогательной части камня относительно боковых граней основной его части составляет 1/5 — 1/50 от соответствующих сторон его расширенного торца (патент СССР N 1828532, кл. F 27 D 1/04, опубл 15.07.93, БИ N 26).

При выполнении футеровки из камня-прототипа к несущему корпусу обращена вспомогательная часть камня и, так как площадь торцевой поверхности вспомогательной части камня меньше площади расширенного торца его основной части, то выполненная футеровка у внутренней поверхности корпуса содержит пустоты, что способствует уменьшению теплопроводности футеровки и снижению ее массы. Кроме того, благодаря этим пустотам, часть кирпича не контактирует с металлическим корпусом и испытываемые им градиент температур, а соответственно и температурные напряжения уменьшаются, а значит увеличивается термическая стойкость кирпича.

В то же время вспомогательная часть огнеупорного камня, непосредственно примыкая к металлическому несущему корпусу, принимает на себя и всю механическую нагрузку от веса металла и шлака и возмущения, связанные с вращением и остановками печей.

Поэтому, если площадь торцевой поверхности вспомогательной части, смещенной с образованием выступов на двух смежных гранях, будет меньше 20% площади расширенного торца основной части, то в процессе эксплуатации металлоагрегата в условиях передачи усилий вращения от корпуса на футеровку может произойти сдвиг сочлененных элементов, что приведет к разрушению футеровки.

Таким образом, площадь полости не может составлять более 80% торцевой поверхности, а значит форма огнеупорного кирпича-прототипа не позволяет существенно снизить потери тепла при проведении процесса.

Наиболее близким аналогом для заявляемой футеровки является двухслойная футеровка, состоящая из последовательно расположенных арматурного и рабочего слоев (патент РФ 2095192, кл. B 22 D 41/02, опубл. 10.11.97, БИ N 31).

Рабочий слой футеровки, соприкасающийся непосредственно с расплавленным металлом, обеспечивает необходимую сохранность металлургического агрегата от агрессивного воздействия высокотемпературных расплавов и газов.

Основным назначением контрольного (арматурного) слоя, непосредственно примыкающего к металлическому корпусу, является предохранение корпуса от высокотемпературной агрессии расплава в период возможных экстремальных ситуаций и от перегрева, а также сохранение температурного режима технологического процесса.

Эксплуатация рабочего слоя футеровки осуществляется до определенного состояния, когда ее остаточная толщина достигнет предельного (минимально возможного) значения, после чего металлургический агрегат останавливается на текущий ремонт для замены рабочего слоя футеровки. В этой связи огнеупорные изделия, составляющие рабочий слой подразделяются на основную (рабочую) и вспомогательную (предельно-допустимую оставшуюся) части.

В соответствии с указанным назначением для рабочего слоя используют огнеупорные изделия, обладающие высокой шлако- и терморасплавоустойчивостью, то есть огнеупоры, способные сопротивляться высокотемпературному воздействию металла и шлаков.

Так, например, широкое распространение для использования в рабочем слое получили огнеупоры периклазоуглеродистого состава. Содержание углерода обеспечивает низкую смачиваемость огнеупоров, что соответственно приводит к повышению металло- и шлакоустойчивости. Однако такие изделия обладают высокой теплопроводностью, что заставляет использовать для арматурного слоя огнеупорные изделия с пониженной теплопроводностью, чтобы избежать перегрева корпуса.

В настоящее время уменьшения потерь тепла достигают тем, что для арматурного слоя используют плотные алюмосиликатные (шамотные) огнеупоры. Такие огнеупоры обладают меньшей теплопроводность, чем магнезиальные, но имеют меньшую термо- и шлакоустойчивость.

Это приводит к тому, что для обеспечения необходимой надежности футеровки приходится оставлять большую по величине остаточную толщину рабочего слоя кладки (вспомогательную часть), что снижает сроки эксплуатации металлургических агрегатов.

Целью изобретения является повышение стойкости и сроков службы, футеровки, а также оптимизация температурного режима ее эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что предложен огнеупорный камень, состоящий из сочлененных защитной и теплоизоляционной частей, смещенных относительно друг друга в одном или двух взаимно перпендикулярных направлениях, при этом на торцевой поверхности теплоизоляционной части, обращенной к металлическому корпусу по всей ее ширине, выполнен выступ (выступающий матричный участок), площадь которого составляет 5-80% от общей площади торцевой поверхности.

Огнеупорный камень может иметь как квадратную, так и прямоугольную форму, а его толщина лимитирована только внутренним рабочим объемом металлургического агрегата. На практике общая толщина используемых огнеупоров (с учетом выступающего матричного участка) составляет 60-100 мм, высота матричного участка составляет 10-60% общей толщины камня, а отношение толщины теплоизоляционной части к защитной колеблется от 1:2 до 1:5, а чаще всего составляет 1:3.

Заявляемые огнеупорные камни могут быть, в частности, использованы для выполнения арматурного слоя в двухслойных футеровках металлоагрегатов с несущим металлическим корпусом.

Предложена двухслойная футеровка агрегатов, арматурный слой которой, выполняется из заявляемых огнеупорных камней.

При этом рабочий слой может быть выполнен из любых подходящих огнеупоров, но предпочтительно использовать огнеупорные изделия, в которых вспомогательная часть, смещена относительно основной в одном или двух взаимно перпендикулярных направлениях.

При выполнении арматурного слоя футеровки стальковша, конвертера, вращающейся печи из заявляемого кирпича всю механическую нагрузку от веса металла и шлака и возмущения, связанные с вращением и остановками печей, принимает на себя выступающий матричный участок, непосредственно примыкающий к металлическому несущему корпусу.

Полость, образующаяся между остальной частью торцевой поверхности и корпусом агрегата, как правило, заполняется теплоизолятором, преимущественно волокнистого типа.

Предложенная форма огнеупорного камня, то есть смещение друг относительно друга сочлененных защитной и теплоизоляционных частей и выполнение выступа по всей ширине торцевой поверхности теплоизоляционной части позволяет снизить площадь матричного участка до 5% от общей площади торцевой поверхности.

При этом площадь полости, обладающей теплоизоляционными свойствами, может достигать в арматурном слое 95%, что приводит к дополнительному снижению градиента температур и напряженности, а значит к увеличению температурной прочности огнеупора, надежности арматурного слоя и срока службы футеровки.

На снижение величины температурных напряжений направлено и предлагаемое смещение защитной части огнеупорного камня относительно его теплоизоляционной части.

В отсутствие смещения, градиент охватывает всю толщину огнеупора, что предопределяет формирование максимальных по величине напряжений.

В заявляемом решении защитная часть огнеупорного камня смещена относительно его теплоизоляционной части. При этом градиент температур уменьшается, т. к. становится автономным и распространяется только на размеры одной части изделия. Соответственно уменьшается и величина температурных напряжений в зоне их концентрации. Описанный эффект увеличивается, если смещение осуществляется в двух направлениях.

Одновременно наличие в арматурном слое полости, заполненной термоизолятором дает возможность использовать для арматурного слоя огнеупоры с несколько большей теплопроводностью, а это приводит к тому, что при избытке тепла в технологических процессах арматурный слой быстро поглощает тепло от рабочего слоя футеровки, с минимальными потерями аккумулирует его и в дальнейшем, при необходимости, восполняет дефицит тепла при разливке металла или других ситуациях, возвращая его рабочему слою.

Таким образом, использование в арматурном слое огнеупоров предлагаемой формы не только уменьшает теплопотери и увеличивает прочность арматурного слоя (а значит увеличивает сроки службы футеровки), но и позволяет оптимизировать температурный режим эксплуатации огнеупорной футеровки.

Смотрите так же:  Увольнение сотрудника находящегося на больничном

На фиг.1 представлен заявляемый огнеупорный камень (общий вид), на фиг.2 — заявляемая огнеупорная футеровка (в разрезе), выполненная для стальковша, на фиг. 3 — огнеупорный камень, используемый для выполнения рабочего слоя (общий вид).

Заявляемый огнеупорный камень (фиг. 1) состоит из двух сочлененных частей: защитной 1 и теплоизоляционной 2, которые смещены друг относительно друга в одном или двух взаимно перпендикулярных направлениях, в результате чего на одной или двух сторонах изделия формируются выступы, а с противоположной стороны соответствующие выемки, повторяющие форму выступов. На торцевой поверхности теплоизоляционной части 2, обращенной к металлическому корпусу, по всей ее ширине, имеется выступающий матричный участок 3.

Заявляемая футеровка (фиг. 2) состоит из двух огнеупорных слоев: арматурного 4, выполненного из заявляемого огнеупорного камня и примыкающего к металлическому корпусу 5 стальковша (или конвертера), и рабочего 6, соприкасающегося с расплавленным металлом.

Выступающий матричный участок 3 заявляемого огнеупора непосредственно соприкасается с металлическим корпусом 5 и передает на него механическую нагрузку от веса металла и шлака.

Сочленение огнеупорных камней в кладке производится таким образом, что выступы каждого огнеупорного камня заполняют соответствующие выемки прилегающих к нему смежных (соседних) камней, что придает арматурному слою жесткость, несмотря на наличие полости 7, которая образуется между остальной частью поверхности 2 и корпусом 5 и, как правило, заполняется теплоизолятором, преимущественно волокнистого типа. Торцевая поверхность защитной части 1 арматурного огнеупора соприкасается непосредственно с торцевой поверхностью вспомогательной части 8 огнеупора рабочего слоя.

Огнеупорный кирпич рабочего слоя (фиг. 3) состоит из двух сочлененных частей: основной 9 и вспомогательной 8, смещенных друг относительно друга в одном или двух взаимно перпендикулярных направлениях. Торцевая поверхность основной части 9 рабочего огнеупора соприкасается непосредственно с расплавленным металлом.

В зависимости от состава и свойств применяемых огнеупорных материалов площадь матричного участка может составлять 5-80% от общей площади торцевой поверхности теплоизоляционной части.

При величине матричного участка менее 5% механические усилия, передающие на несущий металлический корпус вес металла и шлака, могут превысить предел прочности матричного участка, что соответственно приведет к его механическому разрушению.

При величине матричного участка более 80% эффективность использования такой конструкции резко снижается.

Смещение защитной части арматурного огнеупора относительно его теплоизоляционной части можно осуществить на величину, равную 5-40% площади торцевой поверхности, но предпочтительно — 10-30%.

Сочленение огнеупорных изделий в кладке производится таким образом, что выступы каждого огнеупорного камня заполняют соответствующие выемки прилегающих к нему смежных изделий, т.е. продольные и поперечные швы в кладке полностью перекрываются, что увеличивает герметичность арматурного слоя футеровки и его надежность.

Величина смещения выбирается исходя из того, чтобы, с одной стороны, обеспечить надежное зацепление смежных огнеупоров, а с другой — чтобы форма огнеупора была удобна для транспортировки и монтажа футеровки (огнеупоры с большим смещением легко подвергаются механическому разрушению).

Важную роль в увеличении срока службы футеровки играет и геометрическая форма рабочего слоя.

Рабочий слой заявляемой футеровки предпочтительно выполняют из огнеупорных изделий, в которых вспомогательная часть 8 смещена относительно основной 9 в одном или двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Сочленение огнеупорных изделий в рабочем слое также осуществляется так, что продольные и поперечные швы в кладке рабочего слоя полностью перекрываются, что увеличивает герметичность футеровки. Взаимное зацепление огнеупорных изделий полностью предотвращает возможность вымывания оставшейся части изношенных огнеупорных изделий, вследствие чего строительная прочность и надежность футеровки увеличивается. Надежность футеровки сохраняется до полного износа основной части рабочего слоя футеровки, что соответственно приводит к существенному увеличению ресурса ее работы.

Предложенная геометрическая форма огнеупоров рабочего слоя приводит к тому, что предельно допустимая остаточная толщина рабочего слоя футеровки, т. е. вспомогательная часть огнеупорного изделия, обеспечивающая необходимую надежность футеровки, может быть значительно уменьшена по сравнению с существующей ныне конструкцией кладки, что позволит весьма существенно повысить срок эксплуатации металлургического агрегата.

Проведенные опытно-промышленные испытания показали, что срок службы заявляемой футеровки на 40-60% превышает срок службы футеровки с традиционно используемыми конструкциями арматурного и рабочего слоев.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Огнеупорный камень, имеющий выступ на торцевой поверхности, отличающийся тем, что он состоит из сочлененных защитной и теплоизоляционной частей, смещенных относительно друг друга в одном или двух взаимно перпендикулярных направлениях, при этом выступ расположен на торцевой поверхности теплоизоляционной части, выполнен по всей ширине этой поверхности и его площадь составляет 5 — 80% от общей площади торцевой поверхности.

2. Огнеупорная футеровка агрегатов, имеющих несущий металлический корпус, содержащая арматурный и рабочий слои, отличающаяся тем, что арматурный слой выполнен из огнеупорных камней, состоящих из сочлененных защитной и теплоизоляционной частей, смещенных относительно друг друга в одном или двух взаимно перпендикулярных направлениях, при этом торцевая поверхность теплоизоляционной части камня обращена к металлическому корпусу агрегата и на ней по всей ширине поверхности выполнен выступ, площадь которого составляет 5 — 80% от общей площади торцевой поверхности.

3. Огнеупорная футеровка по п.2, отличающаяся тем, что рабочий слой выполнен из огнеупорных изделий, состоящих из сочлененных основной и вспомогательной частей, смещенных относительно друг друга в одном или двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Использование: в элементах для защиты поверхностей, которые подвержены износу, воздействию значительных ударных нагрузок от падающих кусков сыпучего материала. Сущность изобретения: футеровка состоит из плит, расположенных на защищаемой конструкции. Плиты изготовлены из износостойкого сплава и упрочнены металлической арматурой, которая расположена параллельно рабочей поверхности плиты и выполнена в виде воднообразных стержней, причем ось волны совмещена с осью плиты. 4 ил.

Рисунки к патенту РФ 2044568

Изобретение относится к элементам для защиты поверхностей, которые подвержены износу, воздействию значительных ударных нагрузок от падающих кусков сыпучего материала и преимущественно может быть использовано в узлах перегрузки промышленности строительных материалов, горнорудной и металлургической промышленности.

Известна футеровка, содержащая плиты выполненные из износостойкого материала, рабочая часть которых упрочнена стальной арматурой, расположенной внутри плиты на всю ее толщину [1]
Недостатком плиты является то, что арматура выполнена из отдельных элементов, расположенных в одной плоскости по толщине плиты, приводит к растрескиванию и разрушению плиты от ударов кускового материала. Для армирования же плиты по всему объему необходимы большие затраты.

Наиболее близким к предлагаемому является бронефутеровка, содержащая плиты армированные металлической сеткой на глубине 2/3 толщины от ее рабочей поверхности [2]
Данная футеровка имеет большой срок службы, так как даже растрескиваясь, плита сохраняет целостность.

Недостаток такой плиты ее малая технологичность, так как требуются большие затраты на изготовление сетки.

Задача изобретения получение футеровки с большим сроком службы и технологичной в изготовлении.

Задача достигается тем, что в футеровке, содержащей плиты из износостойкого материала, упрочненные металлической арматурой, расположенной параллельно рабочей поверхности плиты, арматура выполнена в виде волнообразных стержней, причем ось волны совмещена с осью плиты.

Другим отличием является то, что ось волны перпендикулярна продольной оси футеровки.

Выполнение арматуры в виде волнообразных стержней с осью волны совмещенной с осью плиты позволяет использовать в плите один или два стержня. В этом случае при изготовлении плиты снизятся затраты на разделку прутьев для решетки (сетки) и их крепление. При этом получить же волнообразный стержень несложно. В узлах перегрузки (течки, желоба, бункера и др.) плиты футеровки установлены наклонно, поэтому при ударе о плиту куска материала она воспринимает значительную силу, действующую в плоскости плиты в направлении продольной оси футеровки. Наибольшую прочность плите обеспечивает стержень с осью волны, перпендикулярной продольной оси футеровки. При таком выполнении снижается расход арматуры и соответственно улучшается технологичность изготовления плиты.

На фиг.1 изображена футеровочная плита; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 арматура плиты; на фиг.4 продольный разрез футеровки.

Футеровка состоит из плит 1, расположенных на защищаемой конструкции 2. Плиты изготовлены из износостойкого сплава и упрочнены металлической арматурой 3, которая расположена параллельно рабочей поверхности плиты и выполнена в виде волнообразных стержней, причем ось 4 волны совмещена с осью 5 плиты 1. Ось 4 волны арматуры 3 перпендикулярна продольной оси 6 футеровки (в предпочтительном варианте), которая совпадает с направлением перемещения сыпучего материала.

Плиты 1 футеровки легко изготавливаются, достаточно установить один или несколько элементов арматуры 3 и залить их износостойким сплавом. Для повышения прочности плиты 1 элементы арматуры устанавливают со смещением относительно друг друга.

Плиты 1 крепят с помощью сварки или элементами крепления (не показаны).

Арматура 3 в теле плиты 1 предотвращает ее разрушение в процессе ударов кускового материала, при этом не исключается растрескивание плиты 1, но и после этого арматура 3 будет сохранять ее целостность. Как показывает практика эксплуатации, предлагаемое расположение волнообразных стержней в плите обеспечивает большой срок службы футеровки.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

ФУТЕРОВКА, содержащая плиты из износостойкого материала, упрочненные металлической аппаратурой, расположенной параллельно рабочей поверхности плиты, отличающаяся тем, что арматура выполнена в виде волнообразных стержней, причем ось волны совмещена с осью плиты и перпендикулярна продольной оси футеровки.

Author: admin