Способ двухслойной футеровки печей для электротермического восстановления металлов

Способ двухслойной футеровки печей для электротермического восстановления металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОписАние изОБРетениР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И. Е AÀ

Зарегистрировано в Бюро изобретений Госп

С. А. Сахарук.

Способ двуслойной футеровки печей для электротермического восстановления металлов.

Заявлено 22 июля 1939 года в НКЧМ за М 25661.

Опхблиновано 28 февраля 1911 года.

Ооычный прием футеровки электрических печей для термического восста-, новления руд состоит в том, что горн 1 печи и его детали, например, выпускные отверстия, выкладываются из ма- териала, наиболее устойчивого против, химического и физического воздей- .; ствия восстанавливаемого металла, про- странство же между футеровкой горна, и каркасом печи или ее кожухом за-! полняется материалами, менее или со- I вершенно неустойчивыми против дей- ствия жидкого металла, но зато обладающими тепло- и электроизолирующими свойствами. Примером первого рода материалов является уголь и изделия из него, примером второго рода материалов — магнезит, шамот, кизельгур, асбест. Срок службы печи между капитальными ремонтами ее определяется сроком службы футеров- ! ки горна, так как после прогара по- . следней жидкий металла весьма быстро разрушает теплоизоляционную ., футеровку и, подходя к наружной по- верхности печи, угрожает прорывом жидкого металла. Опасность прорыва печи может появиться и раньше разру- поении футеровки горна прн появлении в ней и в кирпичной кладке печи трешин, например, вследствие резких или неравномерных тепловых расширений кладки; в этом случае металл, затекая в трещины и швы кладки, продвигается K кожуху печи, нарушает тепловую изоляцию горна и, оставаясь жидким, стремится поднять вышележащие слои футеровки. Жидкий металл или сплав тем активнее действует на теплоизоляционную футеровку печи и тем это действие опаснее, чем больше разность температур восстановления металла и его плавления; особенно это справедливо для сплавов, богатых алюминием; так, например, эвтектический сплав алюминия с кремнием и железом имеет температуру плавления около 575, между тем как температура восстановления подобного рода сплавов находится вблизи 1900 .

Эти явления разрушения печной футеровки известны давно, но до сих пор. конструктор печи направлял все свои усилия и знания к тому, чтобы избежать прорыва металла или задержать его только подбором для устройства теплоизоляционной части футеровки печи таких материалов, которые были бы по возможности максимально инертны по отношению к жидкому металлу:

59287 сам же прорывающийся металл конструктор печи оставлял без внимания.

Изобретателем установлено, что зна- чительный эффект может быть достигнут не только пассивным выбором огнеупорного материала, но и воздействием, на прорвавшийся в кладку печи металл, что можно осуществить следующим образом. Если на пути прорвавшегося горячего металла, например, сплава алюминия с кремнием и железом и других сплавов предусмотреть заранее материал, при нормаль-, ных условиях службы футеровки яв- ляющийся тепловым изолятором, а при разрушении футеровки горна реаги-рующий с горячим металлом с образованием тугоплавких карбидов этих металлов или других их тугоплавких соединений, то прорвавшийся в кирпичную футеровку печи металл будет замещаться этими тугоплавкими и тяжелыми металлами или карбидами и т. и. и получившаяся в футеровке горна печи «рана» будет «тампонироваться», а дальнейшее вытекание металла прекращаться. Размеры теплоизоляционного слоя футеровки сократятся, но остающейся еще защищенной «тампоном» от дальнейшего проникновения металла части футеровки достаточно для экономически выгодной эксплоатации печи без остановки ее на очередной капитальный ремонт; этим самым капитальный ремонт печи может, быть оттянут на длительный промежу- ток времени.

В качестве примера такого рода ма- I ! териалов можно указать, например, на двуокись титана, температура плавления которой оценивается в 1640, но могут быть применены и другие подходящие окислы тяжелых металлов или металлоидов, например, VO., с температурой плавления 1970, применяемая уже в виде кирпича окись циркония, температура плавления 2700 и т. д.

Взятые в порошкообразном виде эти, материалы явятся хорошими теплоизо-, ляторами и могут быть применены в,. казачестве материала для заполнения швов кладки, засыпки между отдельными слоями ее или же в виде мате- риала для изготовления специального кирпича. Являясь теплоизоляторами в нормальных условиях, т. е. когда футеровка печи цела, эти материалы, в случае прорыва металла, например, силикоалюминия, восстанавливаются до металла, имеющего большой удельный вес и высокую температуру плавления, не всплывающего вверх, трудно растворимого в первичном металле и потому остающегося на месте первоначально затекшего металла в виде пробки, закупоривающей жилу прорвавшегося металла. В случае, например, плавки силикоалюминия и окиси титана в качестве материала футеровки в местах разрушения футеровки будут протекать реакции:

4A1+ 3Ti0., —. 3Т1 — - 2A1,0.; (1)

Si — Т10... SiO - - Ti (2)

Для выплавляемого в печи металла с 70% А1 и 30% Si в результате реакции (1) и (2) можно ожидать, как показывает расчет, следующий состав металла в дефектном месте футеровки:

Ti около 85% и остальное, главным образом, кремний. Одновременно же будет образовываться тугоплавкий шлак, состоящий из 87% глинозема и

13% кремнезема. В случаях, когда восстановление выплавляемого металла производится углеродом, целесообразно применять вышеуказанные окислы пе в чистом виде, а в смеси с небольшим количеством углеродистого материала, с целью образования путем восстановления не самих металлов, а их устойчивых и труднорастворимых в выплавляемом металле карбидов. В этом случае тампонирование прорвавшегося в кладку металла будет происходить по следующей, примерно, схеме:

3TiO,--, 3С- 4А1 — :А1;,О, — ЗТ1С (3) 1 iO. -, — С- - Si, TiС вЂ” - SiO 14)

Как видно из примера, наряду с образованием тугоплавкого шлака из глинозема и кремнезема, будет образовываться карбид титана, имеющий температуру плавления 3180 .

Очевидно, что для предотвращения всплывания сквозь прорвавшийся металл самой засыпки, например, из

TiO„ueлесообразно склеивать отдель59287

Отв. редактор П. В. Никитии

Тип. «Сов. печ.», М 49;41 Зак. М 1934 †7

Цена 35 коп.

Госпланиздат

-ные ее зерна небольшим количеством: слоями футеровки; не исключается связующих веществ, например, органи- также и применение их в смеси с таческих, коксующихся при пуске печи, кими окисями как глинозем или другии тем связывающих отдельные зерна: ми, равно как и изготовление кирпичей

TiO, или небольшим количеством из указанных выше специальных окисплавней, например, жидкого стекла,;boa (TiO) и углеродистых материалов, цементирующих зерна TiO под дей- ствием высокой температуры. Предмет изобретения.

Применение указанных приемов заделки разрушений в футеровке печи, 1. Способ двуслойной футеровки певозможно не только для случаев, ког- чей для электротермического восстада прорвавшийся металл непосред-, новления металлов или сплавов, о тственно восстанавливает до металличе- . ли чаю щийся тем, что, с целью ского состояния введенные в футеров- удлинения срока службы футеровки, ку заранее окислы, но и в тех случа- для устройства теплоизоляционной ее ях, когда проникший к кирпичной клад- части применяют смесь одного или неке печи металл не может восстановить скольких тяжелых металлов с углерозначительных количеств этого окисла, дистыми веществами, при нормальной например, окиси титана. В таком слу- работе печи служащую теплоизоляточае восстановление тугоплавкого ме- ром, а в случае соприкосновения с талла или образование устойчивого жидким металлом при его прорыве,— против металла карбида будет вызы- для образования защитных от проникваться необычным местным повышени- повения металла B толщу кладки проем температуры кладки, обусловлен-, бок за счет восстановления до металла ным в свою очередь проникновением или карбидов с высокой температурой в кладку металла и, естественно, что плавления. для таких случаев можно предусмо- 2. Прием выполнения способа и. 1, треть большую дозировку углерода в о тли ч а ю шийся тем, что теплосмеси окисел-углерод, чем в выше- изоляционную часть футеровки выполописанном случае прямого восстано- няют из смесей окислов тяжелых мевления окисла алюминием. таллов с углеродистыми веществами, Применение вышеуказанных мате- которые образуют тугоплавкий карбид риалов возможно в виде засыпки швов, металла не только при прямом конкладки из кирпича из уже известных такте с жидким металлом, но и оттемматериалов: ламот, магнезит и т. д., пературного воздействия близко нахов виде отдельных пересыпок между дящегося металла.