холостая огнеупорная колоша

Формула изобретения

Холостая огнеупорная колоша, содержащая бой углеродистых и огнеупорных изделий, загружаемых на подину шахты газовой вагранки, выполненной с горном и горелочными туннелями, отличающаяся тем, что колоша содержит попеременно чередующиеся слои, нижний и верхний из которых состоят из смеси боя огнеупорных и углеродистых изделий, а средний слой - из боя чисто углеродистых изделий, при этом высота нижнего слоя равна расстоянию от подины шахты до нижнего среза горелочных туннелей, высота среднего слоя составляет 400-700 мм, а общая высота холостой огнеупорной колоши равна 1,5-1,7 эквивалентных диаметра горна газовой вагранки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области черной металлургии, точнее к составу холостых огнеупорных колош для газовых вагранок.

Известна холостая огнеупорная колоша шахтно-отражательной печи, состоящая из огнеупорного материала, прикрытого сверху коксом, (см. Б.А.Носков, В.Ф.Пелих. Плавка чугуна в вагранках и печах с применением природного газа.: М., 1969, с. 91). Пористая постель расположена на водоохлаждаемой колосниковой решетке и разделена как бы на две части: на холостую колошу из огнеупора и холостую коксовую колошу, не влияющие друг на друга. Однако холостая колоша, состоящая из одного огнеупора, имеет недостаточную стойкость, так как куски огнеупора взаимодействуя со шлаком, образуют тугоплавкие эвтектики. Куски колоши спаивались, и процесс плавки расстраивался.

Наиболее близка к предлагаемому изобретению холостая огнеупорная колоша, содержащая высокоглиноземистый и шамотный огнеупоры и углеродсодержащий материал, которые расположены послойно, причем углеродсодержащий материал в нижней части горна от его дна до уровня туннелей газовых горелок, а огнеупоры на упомянутом слое углеродсодержащего материала до верхнего среза горна (патент RU №2194932 C1, F 27, В 1/08, 20.12.2002).

Однако указанная холостая огнеупорная колоша не исключает возможность спекания ее огнеупорной составляющей при ведении длительных плавок, так как температура применения шамотного огнеупора по ГОСТ 390-96 равна 1350°С, а рабочие тела холостой колоши разогреваются до температуры 1650-1700°С. Кроме того, не достигается максимальная степень науглероживания чугуна, так как углеродсодержащая составляющая холостой колоши расположена в нижней части горна, где температура холостой колоши ниже, чем в зоне перегрева, расположенной выше горелочных туннелей, где наблюдается максимальная температура, способствующая увеличению степени растворения углерода в металле.

Изобретение направлено на повышение содержания углерода в переплавляемом чугуне.

Это достигается тем, что на подину шахты газовой вагранки, выполненной с горном и горелочными туннелями, загружается холостая огнеупорная колоша, содержащая попеременно чередующиеся слои, нижний и верхний из которых состоят из смеси боя огнеупорных и углеродистых изделий, а средний слой - из боя чисто углеродистых изделий, при этом высота нижнего слоя равна расстоянию от подины шахты до нижнего среза горелочных туннелей, высота среднего слоя составляет 400-700 мм, а общая высота холостой огнеупорной колоши равна 1,5-1,7 эквивалентных диаметра горна газовой вагранки.

Загрузка в шахту вагранки такого состава холостой огнеупорной колоши создает необходимые условия для протекания процесса науглероживания.

На фиг.1. показано расположение холостой огнеупорной колоши по сечению шахты вагранки; на фиг. 2 - изменение температуры колоши и металла по высоте шахты (1 - температура холостой огнеупорной колоши; 2 - температура металла).

Применение в качестве материала холостой огнеупорной колоши для нижнего и верхнего ее слоев, боя чисто углеродистых изделий экономически нецелесообразно ввиду их высокой стоимости, так как в этих зонах процесс науглероживания протекает неинтенсивно из-за невысокой температуры колоши, а смесь огнеупорных и углеродистых изделий позволяет вести плавку в стабильном режиме.

Уменьшение высоты среднего слоя менее 400 мм приводит к снижению содержания углерода в чугуне, т.к. уменьшается время контакта металла с углеродистыми изделиями колоши, а увеличение свыше 700 мм не дает положительного эффекта из-за невысокой температуры металла, что замедляет процесс растворения углерода.

Уменьшение общей высоты ХОК ниже 1,5 D_экв. приводит к снижению температуры металла на выходе из вагранки и уменьшению содержания углерода в чугуне, т.к. металл поступает в зону науглероживания с низкой температурой. Увеличение общей высоты колоши сверх 1,7 D _эквэкономически нецелесообразно, т.к. снижается производительность плавильного агрегата.

Холостая огнеупорная колоша работает следующим образом.

После разогрева вагранки на подину шахты загружали расчетное количество равномерно перемешанной огнеупорной колоши, состоящей из смеси боя углеродистых и огнеупорных изделий таким образом, чтобы его высота была равна расстоянию от подины до нижнего среза горелочных туннелей. Затем на этот слой загружали слой холостой огнеупорной колоши, состоящей из боя чисто углеродистых изделий толщиной 250-850 мм. На этот слой загружали равномерно перемешанную холостую огнеупорную колошу, состоящую из смеси боя углеродистых и огнеупорных изделий таким образом, чтобы общая высота ХОК была равной 1,4-1,8 D_экв горна вагранки.

На холостую огнеупорную колошу через 20-30 минут загружали металлическую шихту. Продукты сгорания, проходя через холостую огнеупорную колошу, разогревали ее, причем максимальная температура нагрева ХОК наблюдалась в слое высотой 400-700 мм над горелочными туннелями, состоящем из боя чисто углеродистых изделий. Расплавленный металл, стекая по кускам ХОК, попадал в этот слой где происходило его интенсивное науглероживание.

Далее науглероженный метал стекал по холостой огнеупорной колоше, состоящей из смеси боя углеродистых и огнеупорных изделий, где происходил его дальнейший перегрев. Результаты проведенных исследований представлены в таблице.

Как видно из таблицы, применение такой холостой огнеупорной колоши позволяет повысить содержание углерода в переплавляемом чугуне.