BG63761B1 - Металургичен пещен агрегат и по-специално въртящ се конвертор с горно продухване - Google Patents

Abstract

Агрегатът включва цилиндричен корпус (2), предназначен за ротация и/или накланяне или подобно движение, и е снабден с поне един пръстен (7), монтиранна външната страна на корпуса (2) на пещта, койтоосигурява извършването на това движение. Всеки пръстен (7) е разположен на разстояние от корпуса (2)на пещта и е свързан към него чрез способен да трансформира усилие носещ елемент (6), който се разширява в надлъжна на пещния агрегат (1) посока. Елементът (6) е пригоден да предотвратява предаванетона движенията на корпуса (2) на пещта, причинени от термичното му разширение, към пръстена (7) и поема външни натоварвания от собствената маса на корпуса (2) и пълнежа в пещта. Носещият елемент (6) представлява затворен кожух, обграждащ корпуса (2) на пещта, и е свързан с корпуса (2) и с пръстена (7) чрез еластично прикрепване, което допуска дадено ограничено изменение на ъгъла между кожуха (6) икорпуса (2) на пещта. Ъгълът може да се изменя в резултат на движения на корпуса (2) на пещта, причинени от термично разширение. В резултат на новия начин на прикрепване посоченото движение се елиминира при отсъствие на съществено изкривяване или друга деформация на кожуха (6).

Description

Изобретението се отнася до металургичен пещен агрегат, по-специално въртящ се конвертор с горно продухване, включващ цилиндричен корпус, приспособен за ротационно движение и/ или осово, или подобни движения. Такива пещни агрегати във вид на конвертор намират приложение за осъществяване на пирометалургични процеси при високи температури, необходими за протичането им. Пещните агрегати могат да бъдат топилни пещи, пещи за изпичане или различни видове пещи за термообработка както с периодично, така и с непрекъснато действие. Агрегатът намира приложение не само при металургични процеси, но и при високотемпературни неорганични процеси.

Предшестващо състояние на техниката

Пещните агрегати от този тип са снабдени с един или повече пръстени, обхващащи корпуса на пещта. Тези пръстени обикновено са познати като монтажни пръстени, изпълняващи функцията на плъзгащи пръстени, пръстени за наклоняване или опорни пръстени. Общ признак на тези пръстени е, че са монтирани от външната страна на корпуса на пещта, например върху външната цилиндрична стена на кожуха.

Известни са различни видове металургични пещни агрегати, конструирани за извършване на специфични движения. Известни са например различни видове ротационни пещи с непрекъснато действие, снабдени с няколко пръстена, които лежат върху ролки. Тези ролки могат да бъдат задвижващи или поддържащи ролки, монтирани заедно с пещта под наклон. Съществува приложение и на хоризонтални конвертори, извършващи различни видове движения, например движение за наклоняване или въртене около надлъжната ос. Такива конвертори са подпрени върху ролки, които са или свободно движещи се или задвижвани и могат да се наклоняват или въртят с помощта на ролките.

Известни са също пещни агрегати, които обикновено са проектирани като вертикални конвертори. Характерно за такива конвертори е, че те могат да се наклоняват или въртят около ос, разположена перпендикулярно на надлъжната ос. Те са снабдени с дъно и горна част, в която е разположен отвор, лежащ срещу дъното.

За да могат да се наклоняват и/или извиват, конверторите също така трябва да се въртят около надлъжната си ос, при това с относително висока скорост. При въртенето на конверторите едновременно протичат смесителните операции и реакционни процеси например, а така също се завъртат и във връзка със зареждането, продухването, изпускането на шлаката и стопилката от пещта и ремонтирането на огнеупорната облицовка.

Общ проблем при всички металургични пещни агрегати от описания по-горе вид е монтирането на пръстен или пръстени около корпуса на пещта, без да се наблюдават усложнения при екс-плоатацията им, вследствие на температурните разлики в пещния агрегат и стените му по време на работа. Тези температурни разлики се разпростират и в обема и във времето. Нещо повече, поради голямата маса на такъв пещен агрегат и масата на пълнежа възникват проблеми, когато агрегатът трябва да извършва маневри, т.е. да се завърти или извие през времетраенето на металургичния процес. В резултат на температурните разлики пещният агрегат се разширява или свива както в радиална, така и в надлъжна посока. При това разширението не е еднакво за отделните части на корпуса на пещта. Следователно налице са проблеми, когато пръстените са монтирани директно върху външната стена на пещта, тъй като те не следват движението на стената на пещта, причинено от термичното разширение. Затова пръстените са монтирани или с предварително установена хлабина или по такъв начин, че да могат да се приплъзват около корпуса на пещта, което води до голямо износване на пръстените и стените на пещта особено поради тежкия товар, който носи пещта при движенията по време на износването й.

В GB А1218441 е описан агрегат, в който опорният пръстен е закрепен към стената на пещта с помощта на крепежни елементи и еластично удължаващи се болтове, монтирани в отвори, разположени по надлъжното напречно сечение, които преминават през пръстена и крепежните елементи, успоредно на надлъжната ос на пещта. Срещулежащите краища на болтовете са опорни чрез носещите повърхности на пръстена и крепежния елемент за осигуряване на възможност за завъртане на всеки болт в радиална посока. Така болтовете функционират като наклонени външно действащи връзки.

При всички известни конструкции с пръстени, монтирани върху корпуса на пещта, обикновено възникват затруднения вследствие на значително износване на корпуса на пещта, което налага чести и постоянни ремонтни работи, водещи до високи разходи. Това е причината тези известни конструкции да не се използват с реален успех. Разбира се, по-дългото използване на пещния агрегат води до по-големи проблеми, тъй като износването на корпуса на пещта се увеличава при по-големи натоварвания. Предвид това, че масата на заредените в пещта материали достига 1001, посочените по-горе проблеми са значителни. Всяко нежелано движение в конструкцията на пещта може да доведе до неприятни последици и до непозволено износване, като при висока скорост на въртене и дисбаланс проблемите с износването се увеличават.

В DK-A-68786 е описано решение, при което опорните пръстени са свързани с външната повърхност на пещта чрез така наречените еластични закрепващи елементи. Тези елементи са закрепени неподвижно към външната цилиндрична повърхност на пещта и към опорните пръстени, например с помощта на няколко редици болтове. Всеки закрепващ елемент е принуден да се извива, за да предотврати движенията на корпуса на пещта, предизвикани от термично разширение. Тъй като в случая се използва присъщата еластичност на материала, решението може да бъде технически ефективно и като че ли в този смисъл е удачно. За да се улесни използването на еластичните свойства на такива закрепващи елементи, се предлага да са под формата на планки, стоманени профили или подобни елементи и те също така могат да се свързват към края на късата цилиндрична част и към кожуха на пещта. Когато пещният агрегат е снабден с кожух, той обикновено има аксиален прорез, който улеснява свързването на еластичните свързващи елементи.

Техническа същност на изобретението

Задачата на изобретението е да се създаде металургичен пещен агрегат, по-специално въртящ се конвертор с горно продухване, който да подобри закрепването на монтажните пръстени, използвани при въртенето, наклоняването и/или завъртането на пещния агрегат, а също така да се създаде металургичен пещен агрегат, който да е надежден при работа и да осигурява по-ниски ремонтни разходи в сравнение с известните пещни агрегати.

Задачата е решена с металургичен пещен агрегат, по-специално въртящ се конвертор с горно продухване, включващ цилиндричен корпус, който е с възможност за ротация и/или наклоняване или подобно движение и е снабден с поне един пръстен, монтиран на външната страна на корпуса на пещта за осъществяване на движенията. Всеки пръстен е разположен на разстояние от корпуса на пещта и е свързан към него чрез преобразуващ усилие носещ елемент, разширяващ се в надлъжна на пещния агрегат посока и поемащ външни натоварвания от собствената маса на корпуса и пълнежа в пещта. Съгласно изобретението носещият елемент е изпълнен като затворен кожух, обграждащ корпуса на пещта и свързан към корпуса и към пръстена чрез еластично закрепване, допускащо ограничено изменение на ъгъла между кожуха и корпуса на пещта вследствие на движенията на корпуса от термичното разширение.

В едно възможно изпълнение кожухът е цилиндричен и в единия си край или в място в близост до него е свързан към фланец или към подобен елемент, закрепен към корпуса на пещта и издаден навън.

В друго възможно изпълнение кожухът е коничен и е закрепен към корпуса на пещта в края си с най-малко напречно сечение.

В друго предпочитано изпълнение металургичният пещен агрегат е снабден с топлоизолационен защитен материал, разположен между пръстена и корпуса на пещта.

Възможно е кожухът и/или фланецьт на корпуса на пещта да са снабдени с отвори за продухване с охлаждащ въздух.

Предимствата на решението съгласно изобретението са, че елиминира проблемите, свързани с предаването на движенията от корпуса на пещта, вследствие на термичното разширение, към пръстените, без да е необходимо носещият елемент да се огъва или кожухът да се деформира. По такъв начин термичното разширение може да се поеме, без да се деформира кожухът, като по този начин кожухът “абсорбира разширенията”. “Абсорбиращ разширенията кожух” означава, че той е конструиран и пригоден да използва естествените и специфични свойства на конструкционния материал, от който е изработен (обикновено стомана), и благодарение на това кожухът следва движенията на корпуса на пещта вследствие на термичното разширение единствено чрез точките на закрепване към стената на пещта чрез температурна адаптация. Същевременно другият край на кожуха остава с относително непроменен диаметър, който се напасва към поддържащия пръстен и незначителното му разширение. Този край се нагрява до по-ниска температура и е подложен на сравнително по-малки температурни разлики.

Пояснения на приложените фигури

Изобретението ще бъде описано по-подробно с помощта на един предпочитан вариант на изпълнение на конвертор Kaido, показан на приложените фигури, от които:

фигура 1 представлява страничен изглед на пещен реактор от типа на конвертор Kaido;

фигура 2 - страничен разрез на същия пещен реактор;

фигура 3 - принципна схема на Kaido инсталация;

фигура 4 показва принципа на еластично закрепване на кожуха към пещта;

фигура 5 илюстрира предпочитан вариант на изпълнение на закрепването на кожуха съгласно изобретението.

Примери за изпълнение на изобретението

На фигура 1 и фигура 2 е показан пещен агрегат 1 тип Kaido, включващ цилиндричен корпус 2 с конична долна част 3 и конична горна част 4. Пещният агрегат 1 може да се върти около геометричната си надлъжна ос 5. Част от цилиндричния корпус 2 е снабдена откъм външната си стена с абсорбиращ разширенията кожух 6, който в единия си край поддържа опорен пръстен 7. Кожухът 6 е свързан с корпуса на пещта чрез пръстеновиден фланец 8, който е издаден навън спрямо цилиндричния корпус 2 и обхваща целия му периметър. Начинът, по който кожухът 6 е монтиран, се вижда най-добре от фигура 2. Корпусът 2 е снабден със защитен пръстен 9, който предотвратява попадането на шлака и едри късове от материала между опорния пръстен 7 и опорните колела 13. При друг вариант кожухът 6 може да се закрепи директно към корпуса 2 на пещта. В последния случай кожухът 6 има конична форма. Закрепването на кожуха 6 към корпуса 2 или съответно към фланеца 8 и опорния пръстен 7 се осъществява под формата на еластична връзка. Тази еластична връзка може да се изпълни по различен начин. Например закрепване, което допуска ограничено ъглово изменение в мястото на свързването, може да се постигне чрез специално конструирано фланцово съединение. Закрепването на двата края на кожуха 6 е конструирано така, че да се получи подходящо топлопредаване и чрез това □ изравняването на температурата в точките на закрепване. Кожухът 6 може да се изработи от всяка конструкционна качествена стомана, считана за подходяща при всеки конкретен случай.

На фигура 3 е показана инсталация Kaido с пещен агрегат в положение на експлоатация. Пещният агрегат 1 е наклонен в надлъжна посока, лежи върху радиален лагер 11 и се завърта около надлъжната си ос 5 с помощта на задвижващия двигател 12, който може да бъде хидравличен двигател или електромотор, свързан с предавателна кутия. Пещният агрегат 1 се завърта, докато се опре на опорните колела 13, разположени в долната част на пещния агрегат 1. Опорните колела 13, монтирани върху лагери, са разположени в носеща конструкция 14. Пещният агрегат 1 е снабден с опорен пръстен 7, свързан от едната си страна към абсорбиращ разширенията кожух 6, който от своя страна е закрепен към фланец 8, заварен към цилиндричния корпус 2 или закрепен към него по друг подходящ начин.

На фигура 4 е показан начинът на закрепване на коничен абсорбиращ разширенията кожух 6, където краят на кожуха с най-малкото напречно сечение е закрепен с еластична връзка директно към корпуса 2 на пещта. Точката на закрепване 6а е показана символично с плътен кръг. По този начин са показани и другите точки с еластично прикрепване. Коничният кожух 6 има същата функция както цилиндричния кожух 6, показан на фигура 3.

На фигура 5 е показан предпочитан вариант на изпълнение на закрепването на абсорбиращ разширенията кожух. Корпусът 2 на пещта е снабден с фланец 8, който в прореза 17а е напаснат към фланеца 17 на кожуха, като по този начин се формира лявата част на кожуха 6, показана на фигурата. Дясната част на кожуха 6 също се формира от фланец, обозначен с позицията 16, който е напаснат към опорния пръстен 7, като фланецът 16 и опорният пръстен 7 оформят прорез 16а. През фланеца 8 на корпуса и левия фланец 17 на кожуха 6, както и през опорния пръстен 7 и десния фланец 16 на кожуха 6 преминава отвор 15 за свързване с болтове (непоказани на фигурата). Фланците 16 и 17 на кожуха 6 са компактни и са оптимизирани чрез компютърни изчисления от т.нар. FEM тип. Те имат малка контактна повърхност с опорния пръстен 7 и фланеца 8 на корпуса 2. По такъв начин една промя на на ъгъла между фланците 16 и 17 и съответно опорния пръстен 7 и фланеца 8 на корпуса 2 може да се понесе, без да възникнат недопустими напрежения или разтягане на болтовете или фланците 16 и 17. От особено значение също е да се избере видът на сглобката между опорния пръстен 7 и фланеца 16 на кожуха, за да се предотврати всяка радиална хлабина между тези елементи. По този начин кожухът 6 е закрепен с еластична връзка към опорния пръстен 7 и фланеца 8 в радиална посока към нова позиция, вследствие радиалното движение на корпуса 2 на пещта при разширяване, поради нагряването му от топлината на пещта. Тъй като опорният пръстен 7 не се нагрява и остава студен, без оглед на температурните изменения в пещния агрегат 1 и корпуса 2, положението на опорния пръстен 7 остава непроменено и кожухът 6 приема конична форма.

Движението на корпуса 2 на пещта и фланеца му 8 вследствие на термично разширение се предотвратява от кожуха 6 и начина на свързването му. От корпуса на пещта през кожуха 6 към опорния пръстен 7 не се пренася съществено количество топлина. Доминиращият потенциален източник на топлина за нагряване на опорния пръстен 7 е излъчването от корпуса 2 на пещта. Опорният пръстен 7 може да бъде защитен от топлинното излъчване чрез изолационен материал (непоказан на фигурата), поместен между опорния пръстен 7 и корпуса 2 на пещта.

Използване на изобретението

Пример

Две пещи тип Kaldo използват закрепване и свързване на опорните пръстени към пещния агрегат съгласно изобретението. Едната пещ е в медодобивна фабрика в Казахстан, а другата топилня пещ в Roennskaer, собственост на Boliden АВ. Двата агрегата са с еднакви размери и имат след ните технически характеристики:

Обща маса (без тухлите и стопилката) 21300 kg

Маса на стопилката (в режим на работа) 6000 kg

Маса на тухлите 18500 kg

Максимална скорост на накланяне 0,6 rpm Максимална скорост при въртене 20 rpm

Двете пещи са в експлоатация от около 8 месеца без проблеми, дължащи се на свързването на опорния пръстен.

При последната инспекция на агрегата в

Roennskaer беше обърнато специално внимание на натягащия момент на болтовите връзки и износването, както и други повреди на опорния пръстен. Не бяха констатирани никакви изменения на съоръжението. По този начин с пещния агрегат се доказва, че са постигнати целите по отношение поддържането в изправност на връзките на опорния диск.

Въпреки че изобретението не се ограничава с въртящ се конвертор (както е отбелязано в уводната част), проблемите с осигуряването на монтажните пръстени са най-галеми при тези пещни агрегати, по-специално поради специфичните условия на работа на тези конвертори - необходимостта да се въртят и наклоняват.

Claims (5)

1. Металургичен пещен агрегат, по-специално въртящ се конвертор с горно продухване (1), включващ цилиндричен корпус (2), който е с възможност за ротация и/или наклоняване или подобно движение и е снабден с поне един пръстен (7), монтиран на външната страна на корпуса (2) на пещта, като всеки пръстен (7) е разположен на разстояние от корпуса (2) на пещта и е свързан към него чрез преобразуващ усилие носещ елемент (6), характеризиращ се с това, че носещият елемент (6) е съставен от затворен кожух, обграждащ корпуса (2) на пещта и свързан към корпуса (2) и към пръстена (7) чрез еластично закрепване за ограничено изменение на ъгъла между кожуха (6) и корпуса (2) на пещта.

2. Агрегат съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че кожухът (6) е цилиндричен и в единия си край или в място в близост до него е свързан към фланец (8) или към подобен на фланец елемент, закрепен към корпуса (2) на пещта и издаден навън.

3. Агрегат съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че кожухът (6) е коничен и е закрепен към корпуса (2) на пещта в края си с най-малко напречно сечение.

4. Агрегат съгласно претенциите от 1 до 3, характеризиращ се с това, че е снабден с топлоизолационен защитен материал, разположен между пръстена (7) и корпуса (2) на пещта.

5. Агрегат съгласно претенциите от 1 до 4, характеризиращ се с това, че кожухът (6) и/или фланецът (8) на корпуса (2) на пещта са снабдени с отвори за продухване с охлаждащ въздух.