Вогнетривка газопроникна цегла

Корисна модель відноситься до металургії і може бути використана при футеровці днища або поду металургійної ємності, у якій виробляється обробка розплаву газом. Відома фурма для донної продувки металу, що складає з газопроникного кільця, із щільною внутрішньою зоною і газоподводящего штуцера. А.С. СРСР №1046292 1988 р. Недоліком зазначеної фурми є неможливість установки декількох фурм в один або кілька рядів для одержання газопроникної площі, тому що установка їх супроводжується організацією при кладці футерівки днища посадкових колодязів (300х300 мм), у які уставляються фурми циліндричної форми з наступним ущільненням зазорів спеціальною вогнетривкою масою. Набивна маса значної товщини, особливо по кутах, значно уступає по міцності вогнетривким виробам, отже, знижує стійкість футерівки. Крім того, при установці фурми утвориться суцільний вертикальний шов, що при сушінні має мікро тріщини, що також знижує надійність футерівки днища або падини ємності. Індивідуальне підведення газу до кожної фурми істотно ускладнює організацію експлуатації такої конструкції. З відомих цеглин для продувки рідкого металу газом найбільш близької по технічній сутності і результатові, що досягається, є цегла для продувки металу газами, [570453 В22D 41/00 30.08.77. Бюл. №32], що складається з щільного вогнетриву (наприклад, шамоту, каоліну, динасу й ін.) з наскрізними щілинними зазорами, кожний з яких дорівнює 0,03-0,5 мм, а відношення сумарної площі щілинних зазорів у перетині, рівнобіжному проникним граням, до площі цього перетину назад пропорційно середній величині зазору в цеглі і складає 0,0006-0,0040. Основним недоліком такої цегли є те, що при контакті цегли з жужільним розплавом відбувається його капілярне затягування в плоский щілинний зазор і припинення продувки. При нагріванні відбувається розширення й ущільнення цеглин кладки. При цьому за рахунок ущільнення відбувається об'ємний стиск цеглин, що приводить до зменшення ширини зазору, чим сильніше нагрівання, тим менше зазор, аж до повного змикання і втрати газопроникності. Механічна міцність такої цегли знижена пропорційно довжині зазору. Так, наприклад, при довжині зазору не більш 200мм при довжині цегли 300мм монолітні ділянки складають усього по 50 мм. Крім того, щілинний зазор являє собою зародок тріщини і при перемінному навантаженні відбувається відкол, особливо це, небезпечно при завантаженні в ківш кускових феросплавів. Відома газопроникна цегла може бути використана тільки в одному просторовому положенні, у приведеному прикладі - на ребро, при схемі укладанню робітника шару на торець така цегла не придатна. Після розливання цегла, покладена в днище необхідно обдувати киснем, з метою очистити щілинний зазор від металевої настели, у противному випадку газ через щілинний зазор не пройде, відбудеться відмовлення в продувці рідкого металу газом. В основу корисної моделі поставлена технічна задача: удосконалення газопроникної цегли шляхом виконання щілинних зазорів шарами, з пористого газопроникного матеріалу того ж складу що і вогнетривка цегла з метою збільшення стійкості і підвищення експлуатаційної надійності, міцності й універсальності, що в сукупності забезпечить стабільну те хнологію продувки металу газом. Загальними з прототипом істотними ознаками корисної моделі є: вогнетривка цегла; лінійні газопровідні ділянки; Відмітними від прототипу є: цілісність продувної ділянки пристрою; рівна міцність цегли по всіх перетинах; можливість використання цегли в двох просторових положеннях; можливість підрублювання цегли при його укладанні без його руйнування. Сукупність істотних ознак є необхідних і достатніми для усіх випадків, на які поширюється область застосування пропонованої газопроникної цегли для продувки металу газами. Між істотними ознаками корисної моделі і технічним результатом - використання газопроникної цегли, з визначеним, розташуванням газопроникних шарів, з їхніми заданими розмірами - існує причинно-слідчий зв'язок, що улаштовується при описі конструкції газопроникної цегли. Поставлена задача вирішується тим, що газопроникні шари розташовані паралельно більшій підставі цегли з відстанню між ними 20...80мм і товщиною 1...2,5 мм. Міцність такої цегли не уступає суцільному, тому що в неї немає несплошностей, гострих надрізів і тріщин. При нагріванні кладки з такої цегли зміна газопроникності не відбувається, тому що при нагріванні газопроникні шари цегли не змінюють свою форму і розміри. Відсутність плоских щілин запобігає капілярне втягування шлаку і металу. При утворенні настели з металу, останній відокремлюється, завдяки різному лінійному розширенню, шлак, що залишився на поверхні пористого шару легко розмивається струменем рідкого металу при його зливі. Пористий шар, виготовлений разом із щільним обсягом цегли, є механічно міцним вогнетривом, отже, має кращу схоронність при збереженні, транспортуванні і виробництві вогнетривких робіт, може підганятися підрублюванням аналогічно рядовому цеглі, отже, кількість відходів не збільшується. Максимальна товщина пористого шару (2,5 мм) обрана з того, що з підвищенням товщини більш 2,5мм позначаються два негативних явища. Перше - збільшення ерозії пористого шару через дію падаючого струменя, що розмиває, металу, а також руйнування пористого, менш міцного шару при завантаженні на днище, до зливу металу, кускових феросплавів. Друге - при проходженні газу через газопроникний шар товщиною більш 2,5мм відбувається злиття окремих пухирців з утворенням великих грибообразних міхурів і, як наслідок, різке зниження площі процесів масообміну. (Моделювання на прозорих моделях показало, що ця площа знижується більш ніж у 10 разів). Мінімальна товщина пористого шару обрана з того, що при величині менш 1,0мм сумарна площа пористих шарів не дозволить зробити обробку розплаву достатнім за технологією обсягом газу. Так, при товщині шаруючи менш 1,0мм сумарна площа, що продувається, складе близько 0,0285 м 2, що дорівнює двом пористим пробкам із пропускною здатністю 400-600 //хв., що в ряді випадків (обмеження в часі) недостатньо для досягнення очікуваних результатів. При товщині шар уючи 1,7мм сумарна площа, що продувається, складе більш 0,03625 м2 або більш трьох пористих пробок (одна пробка 0,0113 м 2). Через таку площу при розосередженні подачі газу можна ввести більш 4000 л/хв., газу зі збереженням мелкопузирькового режиму. Найбільш оптимальною товщиною шаруючи є 1,4-1,7 мм. Так при середній товщині 1,7мм (що є нормативною товщиною шва при вогнетривкій кладці) газ, виходячи з пір, не зливається в суцільний смолоскиповий потік, а утворить мелкопузырьковый потік у виді шлей фа. При відстані між газопроникними шарами менш 20мм відбувається взаємне затінення пухирців сусідніх потоків, що приводить не тільки до стрибкоподібного зниження ефективності процесу обробки рідкого металу, але й обмежує інтенсивність продувки, тому що над зоною, що продувається, рівень дзеркала металу помітно піднімається і, як наслідок, відбувається розрив жужільного покриття. Цей процес неприпустимий через розвиток процесів вторинного окислювання металу з усіма негативними наслідками, що випливають. Крім того, розрив жужільного покриття приводить до швидкого зниження температури розплаву металу. Максимальна відстань між газопроникними шарами більш 80мм обмежено двома факторами. Перший фактор це конструктивний - товщина нормальної ківшевої цегли складає 80мм. Другий фактор технологічний, так при відстані між газопроникними шарами понад 80мм неможливо забезпечити достатня кількість пухирців не тільки для помітного рафінування від включень (площа масообміну при зниженні кількості пухирців знижується в геометричній прогресії), але і створення достатньої швидкості циркуляційних потоків при гомогенізації рідкого металу. Оптимальною відстанню між газопроникними шарами є 35...40мм при цьому потоки не зливаються, а пухирці рівномірно розподіляються по всьому обсязі розплаву з максимально розвитий площею массообміну. При виготовленні цегли з двома і тим більше трьома газопроникними шарами функціональні можливості його зростають. Це дозволить при будь-якій схемі кладки одержати максимальну сумарну газопроникну площу, отже, для продувки металу з максимальною витратою, тиск газу в трасі, що подає, значно нижче, ніж при продувці через щілинні або пористі вогнетриви. Так для витрати газу в 140-150 м 3/годину при продувці в 60т сталерозливнім ковші необхідно 3,5-4,0 атм. при цьому режим продувки мелкопузирьковий без розриву жужільного покриття. Для щілинної пробки при тиску 8 атм. витрата газу не перевищує 18 м 3/година, (дані рекламних проспектів), продувка розплаву газом відбувається в смолоскиповому режимі з розривом жужільного покриття на дзеркалі металу, розвитком вторинного окислювання і чаду раскислителей. Корисна модель пояснюється кресленнями, на Фіг.1 зображений один з варіантів газопроникної цегли з указівками газопроникних шарів, на Фіг.2 положення цегли на ребро і на Фіг.3 на торець. Вогнетривка газопроникна цегла 1 складається з газопроникних 2 і щільних 3 шарів. Застосування вогнетривкої газопроникної цегли з газопроникними шарами при кладці днища металургійної ємності пристосованої для донної продувки металевого розплаву дозволить збільшити стійкість і підвищити експлуатаційну надійність, міцність і універсальність, що в сукупності забезпечить стабільну технологію продувки металу газом у те хнологічно заданому режимі.