1.10.3.5. Общие требования, предъявляемые к ковшевым огнеупорам
Высокие требования, предъявляемые к ковшевым огнеупорам, обусловили проведение многочисленных опытных и исследовательских работ для установления зависимости между условиями эксплуатации ковшевого кирпича и его качеством и методом кладки. В результате было установлено, что для стойкости кирпичной кладки сталеразливочных ковшей наибольшее значение имеют плотность огнеупорных изделий, склонность к дополнительной усадке или росту при нагреве и меньшее значение – химический состав и огнеупорность.
Влияние плотности изделий. Опыты показали, что даже увеличение содержания в шихте свыше 43–45 % такой высокоогнеупорной составляющей, как глинозем, дает относительно меньшее увеличение стойкости, чем понижение пористости. Так, по результатам статистической обработки данных, было установлено, что при повышении содержания глинозема в шихте от 32 до 43 % увеличивается стойкость огнеупорного кирпича только при условии, что пористость изделий будет менее 15 %.
Дополнительный рост или усадка кирпича при его нагреве приводит к изменению величины швов в кладке, что в значительной мере влияет на ее стойкость. Высококачественные огнеупоры с небольшим дополнительным ростом обеспечивают уплотнение и закрытие стыков, но при большой величине дополнительного роста в кладке возникают значительные напряжения от расширения кирпичей, что приводит к разрушению футеровки. Совершенно непригодны огнеупоры, дающие дополнительную усадку, так как это приводит к раскрытию стыков, и проникновению в них металла, образованию при остывании настылей, разрушающих футеровку при их удалении.
Значение температуры деформации под нагрузкой. Это качество кирпича особое значение приобрело в последние годы, когда интенсификация процесса плавки, применения кислорода и развитие процессов непрерывной разливки стали привели к тому, что из сталеплавильных печей выдают сталь с повышенной температурой.
1.10.3.6. Сталеразливочный припас
К сталеразливочным огнеупорам, изделиям и материалам относятся все виды огнеупоров, с которыми соприкасается жидкая сталь с момента выпуска ее в ковш и до разливки в изложницы: ковшевой кирпич и гнездовой кирпич (рис. 36), стопорные трубки, пробки, пролетный сифонный и концевой кирпич, массы, мертели и растворы. Ковшевой кирпич изготовляется из шамота и полукислых материалов. Размеры и качество ковшевого кирпича должны соответствовать требованиям ГОСТ 5341. Ковшевой кирпич, употребляемый для футеровки сталеразливочных ковшей, бывает различной формы. Для получения плотных швов при футеровке ковшей применяют лекальный кирпич и в зависимости от емкости ковша и его диаметра подбирают по ГОСТ ковшевой кирпич соответствующих марок. Гнездовой ковшевой кирпич служит для установки разливочного стакана. Изготовляется он из шамота и полукислых материалов. Срок службы гнездового кирпича 3–8 плавок.
В настоящее время применяются огнеупоры полусухого прессования, удовлетворяющие высоким требованиям разливки металла. Опыты применения высокоглиноземистых (муллитокремнеземистых) огнеупорных изделий при разливке стали показали, что износ их меньше, чем шамотных. Стойкость футеровки сталеразливочных ковшей из этого кирпича превышает стойкость шамотной футеровки на 33,0 %.
Рис. 36. Основные виды огнеупоров для футеровки сталеразливочных ковшей: а – прямой; б – клин трапецеидальный; в – лекальный; г – универсально-лекальный; д – стакан; е – верхний гнездовой кирпич; ж – нижний гнездовой кирпич
Кроме перечисленных выше факторов, на стойкость футеровки большое влияние оказывают правильная форма и точность размеров кирпича, и тщательность выполнения кладки.
Ковшевой кирпич должен быть таких размеров и форм, которые обеспечивали бы выкладку днищ и стенок ковшей по окружностям переменного диаметра с минимальными зазорами между кирпичами.
Наиболее качественная кладка с плотным прилеганием к кожуху и с наименьшей толщиной швов получается из лекального фигурного кирпича, форма которого представляет собой часть кольца данного радиуса, такой кирпич не требует пригонки по месту (рис 36 б, в). Однако сложность и дороговизна его изготовления, эксплуатационные неудобства, вызываемые необходимостью иметь большое количество типоразмеров этого кирпича при кладке даже одного ковша, ограничивают его применение. Для кладки ковшей любой емкости используют комбинацию кирпичей различной конфигурации, но простой формы.
Согласно ГОСТ 5341, изготовляют ковшевые кирпичи четырех различных форм (рис. 37).
Рис. 37. огнеупорный кирпич для футеровки ковшей: (б – толщина кладки)
1. Клин ребровый (рис. 37, 1) выпускают двух основных (номеров изделий 1; и 2 двух дополнительных 2а; 2б) его применяют для кладки рабочей футеровки стен ковшей.
2. Клин торцовый (рис. 37, 2) выпускают также двух (номеров изделий 3; 4), в сочетании с (изделиями номеров 1;2) его применяют для компенсации скоса по высоте ковша и увеличения радиуса кладки.
3. Клин трапецеидальный (рис. 37, 3) выпускают 15 основных (номеров изделий 6–21) и 4 дополнительных (14а; 15а; 16а; 21а), его применяют для выкладки рабочей футеровки стен ковшей (частично комбинируя с клиньями других номеров изделий). Для выполнения начального витка винтовой кладки выпускают 15 (номеров изделий 22–36).
4. Прямой кирпич (рис. 37, 4) выпускают три (номера изделия 37; 38; 39), его применяют для выкладки днищ, а в сочетании с некоторыми марками трапецеидального клина – для выкладки стен ковшей.