Вогнетривка керамічна пробка для продувки газом і спосіб виготовлення пробки для продувки газом

Реферат: Винахід стосується вогнетривкої керамічної пробки для продувки газом з газовим впускним отвором на першому кінці, так званому холодному кінці, з газовим випускним отвором на другому кінці, так званому гарячому кінці, і з периферійною поверхнею, що простягається між першим і другим кінцями. UA 111551 C2 (12) UA 111551 C2 UA 111551 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід відноситься до вогнетривкої керамічної пробки для продувки газом з газовим впускним отвором на першому кінці, так званому холодному кінці, з газовим випускним отвором на другому кінці, так званому гарячому кінці, і з периферійною поверхнею, що простирається між першим і другим кінцями. Пробки для продувки газом у такому загальному конструктивному виконанні добре відомі з рівня техніки й протягом тривалого часу використовують в складі металургійних плавильних резервуарів і ємностей для обробки металу, таких як розливний ківш (німецькою мовою: Pfanne), проміжне розливне обладнання (німецькою мовою: Verteiler) або конвертер (німецькою мовою: Konverter). Загальна конфігурація такої пробки для продувки газом залежить від її використання. Найпоширенішими є наступні конфігурації: циліндрична, у формі усіченого конуса, кубічна. Газ, впущений на холодному кінці, повинен протікати наскрізним потоком або уздовж керамічної частини пробки, перш ніж через гарячий кінець вийти в суміжну ванну розплавленого металу (розплаву металу). Відповідно, керамічну частину передбачають або з неупорядкованою пористою структурою (німецькою мовою: ungerichtete Porosität), або з упорядкованою пористою структурою (німецькою мовою: gerichtete Porosität). Неупорядковану пористу структуру забезпечують за рахунок губчатої структури вогнетривкого керамічного корпуса, а впорядковану пористу структуру забезпечують за допомогою каналів, щілин, отворів або т.п., які простираються через більш-менш щільний керамічний корпус. Насамперед, у випадку з неупорядкованою пористою структурою, при цьому, однак, не обмежуючись даним конструктивним виконанням, існує небезпека дифузії газу неконтрольованим образом через периферійну поверхню керамічного корпуса, навіть якщо продувне обладнання звичайне встановлене (забите будівельним розчином) у гніздовому цегляному блоці (німецькою мовою: Lochstein) і/або усередині керамічної вогнетривкої футеровки, виконаної уздовж днища або стінки відповідного металургійного резервуара. Із цієї причини периферійну поверхню керамічної частини керамічного корпуса закривають металевим кожухом, який є непроникним для газу, що подають через пробку, при цьому такі пробки мають певні недоліки. Установку такої пробки у футерівці днища або стінки металургійного резервуара або в гніздовій склянці (гніздовому цегляному блоці) виконують із використанням будівельного розчину, який зашпаровують між двома відповідними елементами для забезпечення нерухомої посадки пробки за місцем, при цьому будівельний розчин не завжди добре зв'язується з металевим кожухом, наслідком чого стають втрати розчину або неповне укладання шару розчину між відповідними елементами. Іншим недоліком цих пробок, закладених у металевий кожух, є їх знижена стійкість до термічного впливу при експлуатації. У цьому відношенні металевий кожух є самим слабким елементом, тобто металевий кожух має найнижчу температуру плавлення. Таким чином, у процесі експлуатації, тобто в умовах великого теплового навантаження, яке, як правило, значно перевищує 1000°C, металевий кожух поступово руйнується. Агресивний вплив металургійного процесу по ходу експлуатації пробки збільшує це руйнування. При очищенні продувного обладнання (пробки для продувки газом) продувкою кисневим списом значення температури досягають більш 1300°C і сприяють різкому збільшенню зношування зазначеного металевого кожуха й утворенню зазорів між пробкою й навколишнім вогнетривким матеріалом. Задача винаходу полягає в усуненні цих недоліків і наданні обладнання для продувки газом, що характеризується будь-якою конфігурацією зі збільшеною тривалістю експлуатації навіть у жорстких умовах. У винаході передбачено збереження використання пробки для продувки газом із зовнішнім металевим кожухом розраховуючи на пропущення газу в потрібному напрямку через пробку й виключення дифузії газу в сторони, але при цьому передбачає нанесення додаткового тонкого шару на зовнішню поверхню металевого кожуха. Цей шар покриває поверхню металевого кожуха, щонайменше, частково, має у своєму складі вогнетривкий матеріал і проявляє наступні властивості й переваги: добре пристає до зовнішньої поверхні металевого кожуха, захищає металевий кожух від агресивного впливу металургійного процесу, захищає металевий кожух від впливу перегріву, гармонійно поєднується з навколишнім вогнетривким матеріалом гніздового цегляного блоку й поверхнею футеровки стінки або днища металургійного резервуара, 1 UA 111551 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 забезпечує здійснення хімічних реакцій з металевим кожухом при тепловому впливі, підвищуючи тим самим термостійкість металевого кожуха, виключає надмірне зношування металевого кожуха, забезпечує здійснення хімічних реакцій з навколишнім вогнетривким матеріалом, поліпшуючи тим самим стійкість цього матеріалу до термічного впливу, проявляє більш високу з'єднувальну здатність при зчепленні з будь-яким ремонтним матеріалом, який наносять на змінну пробку, висунуту нагору над гніздовим цегляним блоком (під час ремонту). У своєму найбільш загальному конструктивному виконанні винахід відноситься до вогнетривкої керамічної пробки для продувки газом, що відрізняється наступними характеристиками: наявність газового впускного отвору на першому кінці, наявність газового випускного отвору на другому кінці, і наявність периферійної поверхні, що простирається між першим і другим кінцями, причому периферійна поверхня щонайменше частково покрита металевим кожухом, причому металевий кожух має вогнетривке покриття, яке, щонайменше, частково простирається уздовж його зовнішньої поверхні. Далі за текстом розкрита суть можливих модифікацій і варіантів конструктивного виконання цієї загальної технічної концепції, які можуть бути реалізовані або окремо, або в їх довільних комбінаціях, якщо це технічно обґрунтовано і якщо вони явно не виключають один іншого взаємно. Вогнетривке покриття повинне бути виконане настільки тонким, наскільки це можливо з розрахунку забезпечення гарного зчеплення й виключення зношування в результаті механічного стирання. Згідно з різними варіантами конструктивного виконання, товщина покриття повинна становити < 2,5 мм, < 1 мм або навіть 100°C або > 250°С, поки захисне покриття не пристане надійно до металевої обшивки. Нижче на основі прикладу наведений опис винаходу з посиланням на додані креслення, на яких умовно показані: Фіг. 1: пробка для продувки газом згідно з винаходом у поздовжньому виді, у розрізі, Фіг. 2: схематичний загальний вид на фрагмент вогнетривкої пробки. Пробка містить у собі керамічну вогнетривку частину 10 з неупорядкованою пористою структурою. Частина 10 закладена в оболонку за допомогою металевого кожуха 12, який охоплює периферійну поверхню 10p частини 10, за винятком її верхнього кінця 10u, а також частину її основи 10b і триває з переходом у трубку 14 для подачі газу, що виступає вниз від основи 10b. Газ надходить через секцію трубки 14 для подачі газу, протікає через перший кінець 10i кінцевий отвір для впуску газу, простирається через частину 10 і виходить із цієї частини 10 на її другому кінці 10o - кінцевому газовому випускному отворі. У дійсності зазор між керамічною частиною 10 і кожухом 12 відсутній. Він показаний тут тільки для кращого розрізнення обох частин 10, 12. Та секція 12р металевого кожуха 12, яка охоплює поверхню 10p частини 10, покрита вогнетривким шаром 20, виконаним з новолачної смоли товщиною в 0,2 мм і нанесеним на поверхню секції 12р способом розпилення. 3 UA 111551 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Вогнетривкі зерна 22 нерегулярної форми, виготовлені із глинозему (Al 2O3), були нанесені розпиленням на усе ще клейкий шар смоли й, отже, інтегровані в цей шар смоли. Розмір (діаметр) d90 зерен становить 0,5 мм для забезпечення потрібної шорсткості вогнетривкого покриття (d90 означає, що 90 мас. % зерен мають розмір, менший, ніж d 90). Після отвердіння смоли ці зерна з мінімальним розміром в 0,2 мм при цьому будуть виступати над шаром смоли й надавати вогнетривкому шару зовнішній вигляд наждакового паперу. Це можна бачити на фіг. 2, на якій показаний умовний загальний вид на фрагмент вогнетривкого покриття. У процесі використання пробки для продувки газом, тобто в умовах температурного 2+ навантаження зазначені зерна із глинозему будуть вступати в реакцію з оксидом заліза (Fe ) зі складу металевого кожуха 12 і формувати шпінель за типом герциніту, надаючи тим самим кожуху 12 більш високу термо- і зносостійкість у порівнянні з його природнім станом. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Вогнетривка керамічна пробка для продувки газом з газовим впускним отвором на першому кінці (10і), газовим випускним отвором на другому кінці (10о) і периферійною поверхнею (10р), що простягається між першим і другим кінцями (10і, 10о), причому периферійна поверхня (10р) щонайменше частково покрита металевим кожухом (14), причому металевий кожух (14) має вогнетривке покриття (20), яке щонайменше частково простягається уздовж його периферійної поверхні (10р). 2. Пробка за п. 1, яка відрізняється тим, що вогнетривке покриття (20) має товщину