RU2340568C1

RU2340568C1 - Brick-lining of glass furnace pool walls

Info

Publication number: RU2340568C1
Application number: RU2007111241/03A
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Калиниченко (RU); Юрий Иванович Калиниченко; Борис Лазаревич Красный (RU); Борис Лазаревич Красный; Петр Петрович Мамочкин (RU); Петр Петрович Мамочкин
Original assignee: Закрытое акционерное общество Научно-технический центр "Бакор"
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2008-12-10

Abstract

FIELD: technological processes, mechanics.

SUBSTANCE: brick-lining of glass furnace pool walls includes armature layer and working layer made of refractory fire-resistant materials. Working layer is installed in cavity of armature layer limited with two seating planes with angle of planes inclination to vertical axis of armature layer, rounding is arranged at the line of seating surfaces coupling. Height of cavity does not exceed pool depth, working layer is installed in cavity with the possibility of free displacement in relation to surfaces of seating planes. In the area of seating planes rounding, working layer is equipped with flat face along width that is not less than rounding radius.

EFFECT: increase of structure efficiency, reduction of specific inputs with increase of liquid glass quality.

1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к конструкции футеровок нагревательных печей и может быть использовано в качестве конструкционного элемента при футеровки бассейна стекловаренной печи при выплавке стекла «Е».The invention relates to the design of linings of heating furnaces and can be used as a structural element for lining a pool of a glass melting furnace in the smelting of glass "E".

В настоящее время основная тенденция в развитии нагревательных агрегатов для получения расплавов стекла, металлов, сплавов связана с интенсификацией технологических процессов и одновременным увеличением компании агрегатов и удельным съемом продукции с м² пода печи.Currently, the main trend in the development of heating units for producing melts of glass, metals, alloys is associated with the intensification of technological processes and the simultaneous increase in the company of units and the specific removal of products from the m ^{2 of the} furnace hearth.

Реализация этих факторов прогресса в плавильной промышленности обеспечивается конструктивными элементами футеровки и материалами, удовлетворяющими эксплуатационным характеристикам наиболее напряженных зон.The implementation of these progress factors in the smelting industry is ensured by the structural elements of the lining and materials that satisfy the operational characteristics of the most stressed areas.

На практике в металлургической промышленности используют слоистые конструкции из тугоплавких огнеупорных материалов, полученных керамическим методами, а в стекольной промышленности путем использования крупногабаритных брусов из плавленых литых бакоровых или хромалюмоциркониевых материалов (SU 459651, 1973; SU 779784, 17.11.80; RU 2095192, 10.11.97; RU 2139773, 20.10.99; RU 2160654, 20.12.2000; Н.В.Соломин. Огнеупоры для стекловаренных печей, Москва, 1961 г. с.126-145; Руководство по тепловой изоляции ванных стекловаренных печей, Москва. 1983; Попов О.Н., Фролова В.П. Исследование в области огнеупоров для стекловаренных печей. Сборник научных трудов, Москва 1984, с.59-66).In practice, in the metallurgical industry, layered structures of refractory refractory materials obtained by ceramic methods are used, and in the glass industry by the use of large-sized beams of fused cast bakor or chromium-zirconium materials (SU 459651, 1973; SU 779784, 17.11.80; RU 2095192, 10.11. 97; RU 2139773, 10/20/99; RU 2160654, 12/20/2000; N.V. Solomin, Refractories for glass melting furnaces, Moscow, 1961, p. 126-145; Guidance on the thermal insulation of bathroom glass melting furnaces, Moscow. 1983; Popov O.N., Frolova V.P. Research in the field gneuporov for glass melting furnaces. Collection of scientific works, Moscow 1984, s.59-66).

В основном используют огнеупоры в зависимости от интенсивности разъедания их в контакте с расплавленными средами и температурными условиями службы, не учитывая их термостойкости зависящей от макро- и микроструктурных характеристик материалов. В нестационарных тепловых полях образуются трещины или откалываются отдельные фрагменты огнеупора, что усиливает эффект химической коррозии и приводят к уменьшению межремонтного периода.Refractories are mainly used depending on the intensity of their erosion in contact with molten media and the temperature conditions of service, not taking into account their heat resistance depending on the macro- and microstructural characteristics of the materials. In non-stationary thermal fields, cracks form or separate fragments of the refractory crack, which enhances the effect of chemical corrosion and lead to a decrease in the overhaul period.

Особенно этот эффект проявляется при использовании электроплавленных литых и наиболее плотных огнеупоров высокой степени спекания.This effect is especially evident when using electrofused cast and most dense refractories of a high degree of sintering.

Наиболее близкой по технической сущности является футеровка, состоящая из арматурного слоя и рабочего слоя выполненных из огнеупоров на основе периклаза, причем рабочий слой выполнен из периклазоуглеродистых кирпичей, а арматурный слой из шамотных кирпичей. (RU 2095192 С1, кл. B22D 41/02, 1997.)The closest in technical essence is a lining consisting of a reinforcing layer and a working layer made of periclase-based refractories, the working layer being made of periclase-carbon bricks and the reinforcing layer of chamotte bricks. (RU 2095192 C1, CL B22D 41/02, 1997.)

Недостатком известного конструктивного решения является заделка рабочего слоя между арматурным слоем и футеровкой днища, что в условиях нестационарного нагрева приводит к дополнительным напряжениям в рабочем слое, приводящим к деградации конструктивной прочности футеровки и в случае локального разрушения в рабочем слое необходимо производить одновременный ремонт и восстановление всей футеровки независимо от ее износа. При этом нарушаются условия кратного ремонта каждого слоя. Кроме того, использование в рабочем слое периклазуглеродных материалов приводит к повышенной коррозии в контакте с расплавом бесщелочного стекла Е, содержащего в своем составе (%): 54 SiO₂; 9 B₂O₃; 15 Al₂O₃; 17 CaO; 5 MgO.A disadvantage of the known constructive solution is the sealing of the working layer between the reinforcing layer and the bottom lining, which under unsteady heating conditions leads to additional stresses in the working layer, leading to degradation of the structural strength of the lining, and in case of local fracture in the working layer, it is necessary to repair and restore the entire lining regardless of its wear. In this case, the conditions for multiple repairs of each layer are violated. In addition, the use of periclase-carbon materials in the working layer leads to increased corrosion in contact with the melt of alkali-free glass E containing (%) in its composition: 54 SiO ₂ ; 9 B ₂ O ₃ ; 15 Al ₂ O ₃ ; 17 CaO; 5 MgO.

Цель изобретения - увеличение работоспособности конструкции, снижение удельных затрат при повышении качества стекломассы.The purpose of the invention is to increase the operability of the structure, reducing unit costs while improving the quality of the glass.

В отличие от известного технического решения поставленная цель достигается тем, что арматурный слой снабжен выемкой ограниченной двумя посадочными плоскостями с углом наклона плоскостей к вертикальной оси арматурного слоя, по линии сопряжения посадочных плоскостей выполнено округление, высота выемки не более глубины бассейна, рабочий слой расположен в выемке с возможностью свободного перемещения относительно поверхности посадочных плоскостей, в зоне округления посадочных плоскостей рабочий слой имеет фаску по ширине не менее радиуса округления.In contrast to the known technical solution, the goal is achieved by the fact that the reinforcing layer is provided with a recess limited by two landing planes with an angle of inclination of the planes to the vertical axis of the reinforcing layer, rounding is performed along the interface line of the landing planes, the height of the recess is not more than the depth of the pool, the working layer is located in the recess with the possibility of free movement relative to the surface of the landing planes, in the zone of rounding of the landing planes, the working layer has a chamfer of at least a radius in width ca rounding.

На чертеже представлен вертикальный разрез футеровки в сборе.The drawing shows a vertical section of the lining assembly.

Футеровка стен бассейна стекловаренной печи содержит арматурный слой (1), рабочий слой (2), выемку (3), посадочные плоскости (4), угол наклона посадочных плоскостей (5), округление (6), фаску (7).The lining of the walls of the pool of a glass melting furnace contains a reinforcing layer (1), a working layer (2), a recess (3), landing planes (4), the angle of inclination of the landing planes (5), rounding (6), chamfer (7).

Арматурный слой может быть изготовлен из огнеупорных материалов зернистого строения, а рабочий слой из материалов с максимальной совместимостью с расплавом стекла.The reinforcing layer can be made of refractory materials of a granular structure, and the working layer of materials with maximum compatibility with molten glass.

Для использования футеровки в кладке стен бассейна стекловаренной печи устанавливают по окружке арматурный слой. В выемку арматурного слоя помещают рабочий слой, контактирующий с арматурным слоем по посадочным плоскостям. Наклон посадочных плоскостей ≈10-15° обеспечивает устойчивое положение рабочего слоя в выемке арматурного слоя и исключает его попадание в объем бассейна за счет смещения проекции центра тяжести рабочего слоя. Скругление по линии сопряжения посадочных плоскостей предусматривает снятие термических напряжений в настационарных условиях нагрева. Фаска рабочего слоя в зоне округления посадочных плоскостей обеспечивает надежный контакт посадочных плоскостей.To use the lining in the masonry of the walls of the pool of a glass melting furnace, a reinforcing layer is installed around the circumference. In the recess of the reinforcing layer is placed the working layer in contact with the reinforcing layer along the landing planes. The inclination of the landing planes ≈10-15 ° ensures a stable position of the working layer in the recess of the reinforcing layer and eliminates its entry into the pool volume due to the displacement of the projection of the center of gravity of the working layer. Rounding along the interface line of the landing planes provides for the removal of thermal stresses under stationary heating conditions. The chamfer of the working layer in the rounding zone of the landing planes ensures reliable contact of the landing planes.

В начале разогрева печи, после постройки или ремонта, возникает та или иная разность температур, вызывающая соответствующие механические напряжения.At the beginning of the heating of the furnace, after construction or repair, one or another temperature difference occurs, causing the corresponding mechanical stresses.

В предложенной конструкции футеровки свободно расположенный рабочий слой в выемке арматурного слоя и не защемленный конструктивными элементами не испытывает дополнительных внутренних напряжений при тепловом расширении, что повышает его работоспособность в нестационарном тепловом поле в отличие от традиционных моноблоков.In the proposed design of the lining, the freely located working layer in the recess of the reinforcing layer and not pinched by structural elements does not experience additional internal stresses during thermal expansion, which increases its operability in an unsteady thermal field in contrast to traditional monoblocks.

Одновременно рабочий слой при разогреве снижает тепловые нагрузки в арматурном слое.At the same time, the working layer during heating reduces thermal loads in the reinforcing layer.

После вывода на режим плавки термопрочность слоев определена макро- и микроструктурными характеристиками огнеупорного материала.After entering the melting mode, the thermal strength of the layers is determined by the macro- and microstructural characteristics of the refractory material.

В режиме плавки интенсивному коррозионному и эрозионному воздействию подвергается рабочий слой футеровки, который выполняется из материалов с высокой огнеупорностью и максимальной совместимостью с расплавом стекла.In the melting mode, the working layer of the lining, which is made of materials with high refractoriness and maximum compatibility with molten glass, is subjected to intense corrosion and erosion.

Пример.Example.

Выполнение футеровки для стен стекловаренной печи, используемой при получении стекловолокна из восокоагрессивного стекла Е.The lining for the walls of the glass furnace used in the manufacture of fiberglass from vosokogressivnogo glass E.

Выбор материалов для арматурного и рабочего слоя базировался на экспериментальных результатах испытаний при температурах 1600°С в расплавленном стекле Е по специально разработанной методике.The choice of materials for the reinforcing and working layer was based on the experimental test results at temperatures of 1600 ° C in molten glass E according to a specially developed technique.

Модель футеровки была изготовлена в масштабах 1:100.The lining model was manufactured on a scale of 1: 100.

Арматурный слой выполнен из хромкорундового материала при фракционном составе порошков 0,5-3 мм и содержании корунда 30%. Материал имел прочность 75-100 МПа, открытую пористость 17-19%, термостойкость (1300°С - вода) - 6 циклов.The reinforcing layer is made of chrome-alumina material with a fractional composition of powders of 0.5-3 mm and a corundum content of 30%. The material had a strength of 75-100 MPa, open porosity of 17-19%, heat resistance (1300 ° C - water) - 6 cycles.

Рабочий слой выполнен из оксида хрома, легированного 4% оксида титана. Плотность материала огнеупора составляла 8%, структура материала была сформирована кристаллами с размером от 500 до 1000 нм с внутрикристаллическим распределением нанопор, размером 100-150 нм, при характеристиках прочности 230-250 МПа и термостойкостью (1300°С - вода) 8-10 циклов.The working layer is made of chromium oxide alloyed with 4% titanium oxide. The density of the refractory material was 8%, the structure of the material was formed by crystals with sizes from 500 to 1000 nm with an intracrystalline distribution of nanopores, 100-150 nm in size, with strength characteristics of 230-250 MPa and heat resistance (1300 ° C - water) of 8-10 cycles .

Модель была испытана экспресс-методом при параметрах разогрева, превышающих темп вывода печи на рабочий режим. Нарушений целостности футеровки не обнаружено.The model was tested by the express method with heating parameters exceeding the rate at which the furnace was put into operation. Lining integrity violations were not detected.

Коррозионные испытания при 1600°С при выполнении регламента уменьшения толщины рабочего слоя на 80-90% показали увеличение работоспособности в 2-2,5 раза. Нарушений в арматурном слое не обнаружено. При разборке футеровки рабочий слой извлекался из выемки без нарушения целостности арматурного слоя, что позволяет утверждать о возможном увеличении кратности использования арматурного слоя и снижении удельных затрат.Corrosion tests at 1600 ° C when fulfilling the procedure for reducing the thickness of the working layer by 80-90% showed an increase in efficiency by 2-2.5 times. No disturbances in the reinforcing layer were found. When disassembling the lining, the working layer was removed from the recess without violating the integrity of the reinforcing layer, which suggests a possible increase in the frequency of use of the reinforcing layer and lower unit costs.

На основании экспериментального подтверждения работоспособности конструкции модельной футеровки были изготовлены блоки в натуральную величину, которые в настоящее время проходят ресурсные испытания в окружке бассейна стекловаренной печи для производства стекловолокна из стекла Е. Печь выведена на рабочий режим. Нарушений в футеровке не зафиксировано.Based on experimental confirmation of the operability of the design of the model lining, life-size blocks were made, which are currently undergoing life tests in the pool surround of a glass melting furnace for the production of glass fiber from glass E. The furnace is put into operation. There are no violations in the lining.

Claims

The lining of the walls of the pool of a glass melting furnace, consisting of a reinforcing layer and a working layer made of refractory refractory materials, characterized in that the reinforcing layer is provided with a recess, limited by two landing planes with an angle of inclination of the planes to the vertical axis of the reinforcing layer, rounding is performed along the interface line of the landing planes , the height of the recess is not more than the depth of the pool, the working layer is located in the recess with the possibility of free movement relative to the surface of the landing planes, in the zone about rounding of landing planes, the working layer is chamfered with a width not less than the rounding radius.