BG64511B1

BG64511B1 - Метод за производство на съставен охладителен елемент за топилна зона на металургичен реактор и охладителен елемент, произведен по метода

Info

Publication number: BG64511B1
Application number: BG106129A
Authority: BG
Inventors: Ilkka Kojo; Risto Saarinen; Ari Jokilaakso
Original assignee: Outokumpu Oyj
Priority date: 1999-05-26
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2005-05-31
Also published as: EP1200632A1; FI109937B; ZA200109323B; FI991191A0; DE60017260T2; PE20010329A1; PT1200632E; BG106129A; EA200101243A1; US6641777B1; EA003002B1; PL196439B1; MXPA01011686A; DE60017260D1; AR024097A1; FI991191A; KR20020001893A; CA2374956A1; CN1354801A; TR200103378T2

Abstract

Методът и елементът са предназначени за металургията. С прилагането им се осъществява качествен контакт в пещта и добро топлопредаване. По метода се закрепват керамични облицовъчни сегменти (2) един към друг посредством отливане на мед и се оформя медна плоча (5) с канали (6) за охладителна вода зад облицовката. Сегментите (2) на охладителния елемент (1) са поставени в рамка (10), която оформя връзката на повърхността на елемента (1) с медта чрез образуване на вътрешни връзки. Охладителният елемент (1) е изпълнен с облицовъчни сегменти (2), закрепени един към друг и към медна плоча (5) с тръби (6) за охлаждаща вода. Сегментите (2) са свързани помежду си в повърхностния участък на елемента (1) чрез съединителен материал, а зад него е отлята мед, която образува медната плоча (5) зад облицовката. а

Description

Област на техниката

Изобретението се отнася до метод за производство на съставен охладителен елемент за топилна зона на металургичен реактор и охладителен елемент, произведен по метода, намиращи приложение в металургията.

Предшестващо състояние на техниката

Известен е метод за производство на съставен охладителен елемент за топилна зона на металургичен реактор, който метод се състои в закрепване на керамични облицовъчни сегменти един към друг посредством отливане на мед и оформяне на медна плоча с канали за охладителна вода зад облицовката (US 5676908).

От US 5676908 е известен и охладителен елемент, който се състои от керамични облицовъчни сегменти, закрепени един към друг и към медна плоча с тръби за охлаждаща вода.

Произведеният охладителен елемент по този начин не гарантира добър контакт между облицовката и керамичната пещ в етапа на монтажа. Тръбите за охлаждаща вода могат да бъдат изцяло освободени от елемента, с което се намалява ефективността от предаваната топлина.

Техническа същност на изобретението

Задачата на изобретението е да се създаде метод за производство на съставен охладителен елемент за топилна зона на металургичен реактор и охладителен елемент, с които да се гарантира качествен контакт в пещта и добро топлопредаване.

Задачата е решена с метод за производство на съставен охладителен елемент за топилна зона на металургичен реактор, който се състои в закрепване на керамични облицовъчни сегменти един към друг посредством отливане на мед и оформяне на медна плоча с канали за охладителна вода зад облицовката. Съгласно изобретението керамичните облицо въчни елементи на охладителния елемент са поставени в рамка, при което рамката оформя връзката на повърхността на елемента с медта с образуване на вътрешни връзки.

Сегментите могат да са огнеупорни тухли.

Каналите за охлаждащата вода са изпълнени чрез пробиване.

Вътрешната повърхност на каналите за охлаждащата вода е профилирана.

Каналите за охлаждащата вода са снабдени с вътрешни тръби.

Каналите за охлаждащата вода са на разстояние един от друг - от 0.5 до 1.5 пъти диаметъра на канала.

Количеството мед в повърхностния участък на охладителния елемент е максимум 30%.

Медните връзки между керамичните тухли в повърхностния участък на охладителния елемент са с дебелина от 0.5 до 2 cm.

Медта, използвана в охладителния елемент, има електрическа проводимост 49.3 MS/m (85% IACS).

Дебелината на рамката, направена от огнеупорна стомана, е от 1 до 3 cm.

Рамката е оформена с ребра от паралелно отливане на мед.

Задачата е решена и със съставен охладителен елемент, който има керамични облицовъчни сегменти, закрепени един към друг и към медна плоча с тръби за охлаждаща вода. Съгласно изобретението керамичните облицовъчни сегменти са съединени помежду си със съединителен материал, направен от стомана в повърхностния участък на елемента, а зад него е отлята мед, която образува медна плоча зад облицовката.

Предимствата на метода и елемента, произведен по него, се състоят в това, че контактът между керамичната облицовка на металургичния реактор и медната плоча зад него е фиксиран. Керамичната зидария се оформя до голяма степен по време на отливането и осъществява един добър контакт с отлятата мед. Вследствие на високата термична проводимост на медта защитният ефект на медните връзки върху зидарията е много по-голям. Създадена е двойна тръбна конструкция на охлаждане, с което се благоприятства по-високата скорост на охлаждане с определено количество вода, а това от своя страна способства значителен трансфер между елемента и водата.

Описание на приложените фигури

Топлопредавателният елемент съгласно изобретението е показан на приложените фигури, от които:

фигура 1 показва топлопредавателен елемент в поглед отпред;

фигура 2 показва топлопредавателен елемент, поглед отстрани, в напречен разрез;

фигура 3 е друг топлопредавателен елемент съгласно изобретението, поглед отстрани, в напречен разрез;

фигура 4 е графика, показваща загубите на топлина като функция на количеството мед в керамичната повърхност.

Примери за изпълнение и приложение на изобретението

Фигури 1 и 2 показват, че повърхностната част на топлопредавателния елемент 1, по-специално стената, достигаща вътре в реактора, е оформена от керамична облицовка

2. Керамичната облицовка на свой ред е оформена например от изпечени тухли 3, които са съединени една с друга посредством отливане на мед като свързващ материал 4 между тухлите, така че отношението на свързващия материал към площта на керамична повърхност е максимум 30/70. Докато тухлите са свързани една към друга за оформяне на еднородна керамична облицовка, зад облицовката се отлива медна плоча 5, в която са оформени необходимите охладителни канали 6. За да се закрепят охладителните елементи един към друг, ръбът в единия край на елемента може винаги да бъде направен по-тънък, чрез което елементите са поставени като препокриват съседните елементи. Друга възможност е елементите да се снабдят с издатини и вдлъбнатини (връзка език-жлеб), за да се постигне най-стегнат контакт, така че да се осъществи здраво съединение, като елементите прилегнат плътно един към друг.

Фигура 2 също така показва предпочитаното двойно тръбно оформление за тръбното охлаждане с вода, при което елементът е оформен чрез пробиване на отвор, например, действащ като външна тръба, а повърхността на тръбата е профилирана, както е необходимо за постигане на голямо напречно сечение на потока. Във външната тръба е поместена вътрешна тръба 8 с по-малък диаметър, през която се подава охлаждаща вода в елемента. Вътрешната тръба не достига дъното на външната тръба, а е оставена по-къса и охлаждащата вода тече около подобното на пръстен пространство, образувано около вътрешната тръба, обратно към същия край, от който тя е подадена за излизане през изпускателния отвор 9. Площта на напречното сечение на подобното на пръстен пространство е същата като това на вътрешната тръба, или за предпочитане е по-малка, така че скоростта на потока във външната тръба да нараства. Когато загубата на налягане нараства в областта на топлопредаване, това също така има превантивен ефект върху изпаряването на вода.

При някои ситуации може да се предпочита охлаждането на охладителния елемент да се оформи по друг начин, различен от описаната двойна тръба, например посредством оформяне на тръби нормално, посредством пробиване и уплътняване, без двоен тръбопровод. В този случай също така е за предпочитане да се запази същото съотношение 30/70 на мед към керамика.

Фигура 3 представя друго алтернативно изпълнение на съставен елемент. Когато набъбнала мед с газови шупли е произведена в металургичен реактор, не е желателно да се слага медта, използвана за свързване на охладителен елемент, в директен контакт с произведената мед, тъй като тяхната точка на топене е по същество същата. Въпреки охлаждането, или медта в елемента може да се разтопи бавно, или медта с газови шупли може да образува твърд слой върху горната част на керамичната облицовка и ситуацията е трудна за контролиране. В този случай е предимство отливането да се направи така, че да се изработи рамка от огнеупорна стомана, в която са монтирани тухлите. Височината на рамката е около 1 -3 cm и тя контактува с керамиката (тухлата) и медта, която се отлива отгоре. По този начин рамката 10 оформя повърхностния участък на съединението между тухлите в крайните елементи, както е показано на фигура 3.

За предпочитане е рамката, по-точно повърхността на съединение между тухлите в крайния елемент, която ще контактува с медта, да е оформена така, че разтопената мед, която се отлива отгоре, да се втвърди в кухините, които могат да бъдат подобни на шев, например. Това увеличава повърхността на топлоп редаване между стоманата и медта и също така свързва медта и стоманата здраво една с Друга.

Фигура 4 показва как топлинните загуби (топлинен поток като процент на топлинния поток от износена облицовка) се изменят през реакторната стена, когато пропорцията на мед в елемента се изменя в топлопредавателния елемент. В този случай топлинните загуби на неизносена облицовка намаляват почти линейно, когато пропорцията на керамичната облицовка нараства и общите топлинни загуби намаляват, докато пропорцията на мед спадне под 10%, в който случай наклонът става по-стръмен.

Обикновено облицовките на реакторните стени се износват като комбинираното действие на температурата и проникването на разтопен материал, при което изолацията се износва и топлинните загуби нарастват. Температурата на облицовката, охладена само отзад (мед 0%), нараства толкова високо, че проникването на разтопен материал нараства и ерозията е в състояние да продължи, докато накрая остане само тънък слой от тухли, устойчив върху повърхността на ниво на медния елемент. Когато съществува мед вътре в елемента, температурата на зидарията е по същество по-ниска и проникването на разтопения материал намалява. В този случай топлинните загуби спадат, когато пропорцията на медта в облицовката се намали до определена граница (20-30% Си), след което топлинните загуби намаляват рязко, но те нарастват отново, когато пропорцията на мед спадне под критичното ниво (около 5%). Съгласно фигура 4 трябва да има максимум 30% мед в облицовката, като оптималният диапазон е между 5-15%.

Claims

Патентни претенции

1. Метод за производство на съставен охладителен елемент (1) за топилна зона на металургичен реактор, включващ закрепване на керамични облицовъчни сегменти (2) един към друг посредством отливане на мед и оформяне на медна плоча (5) с канали (6) за охладителна вода зад облицовката, характеризиращ се с това, че керамичните облицовъчни сегменти (2) на охладителния елемент (1) са поставени в рамка (10), при което рамката (10) оформя връзката на повърхността на елемента (1) с медта с образуване на вътрешни връзки.
2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че сегментите (2) са огнеупорни тухли (3).
3. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че каналите (6) за охлаждащата вода са изпълнени чрез пробиване.
4. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че вътрешната повърхност на каналите (6) за охлаждащата вода е профилирана.
5. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че каналите (6) за охлаждащата вода са снабдени с вътрешни тръби (8).
6. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че каналите (6) за охлаждащата вода са на разстояние един от друг 0.5-1.5 пъти диаметъра на канала (8).
7. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че количеството мед в повърхностния участък на охладителния елемент (1) е максимум 30%.
8. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че медните връзки между керамичните тухли (3) в повърхностния участък на охладителния елемент (1) са с дебелина от 0.5 до 2 cm.
9. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че медта, използвана в охладителния елемент (1), има електрическа проводимост 49.3 MS/m (85% IACS).
10. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че дебелината на рамката (10), направена от огнеупорна стомана, е от 1 до 3 cm.
11. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че рамката (10) е оформена с ребра от паралелно отливане на мед.
12. Съставен охладителен елемент, изпълнен по метода съгласно претенция 1, включващ керамични облицовъчни сегменти (2), закрепени един към друг и към медна плоча (5) с тръби (6) за охлаждаща вода, характеризиращ се с това, че керамичните облицовъчни сегменти (2) са съединени помежду си със съединителен материал, направен от стомана в повърхностния участък на елемента (1), а зад него е отлята мед, която образува медната плоча (5) зад облицовката.
13. Охладителен елемент съгласно пре тенция 12, характеризиращ се с това, че сегментите (2) са огнеупорни тухли (3).
14. Охладителен елемент съгласно претенция 12, характеризиращ се с това, че каналите (6) за охлаждащата вода са на разстояние един от друг 0.5-1.5 пъти диаметъра на канала (8).
15. Охладителен елемент съгласно претенция 12, характеризиращ се с това, че каналите (6) за охлаждащата вода са направени чрез пробиване.
16. Охладителен елемент съгласно претенция 12, характеризиращ се с това, че вътрешната повърхност на каналите (6) за охлаждащата вода е профилирана.
17. Охладителен елемент съгласно претенция 12, характеризиращ се с това, че каналите (6) за охлаждащата вода са снабдени с вътрешни тръби (8).
18. Охладителен елемент съгласно претенция 12, характеризиращ се с това, че коли чеството мед в повърхностния участък на охладителния елемент (1) е максимум 30%.
19. Охладителен елемент съгласно претенция 12, характеризиращ се с това, че медните връзки между керамичните тухли (3) в повърхностния участък на охладителния елемент (1) са с дебелина от 0.5 до 2 cm.
20. Охладителен елемент съгласно претенция 12, характеризиращ се с това, че медта, използвана в охладителния елемент (1), има електрическа проводимост 49.3 MS/m (85% IACS).
21. Охладителен елемент съгласно претенция 12, характеризиращ се с това, че дебелината на рамката (10), направена от огнеупорна стомана, е от 1 до 3 cm.
22. Охладителен елемент съгласно претенция 12, характеризиращ се с това, че рамката (10) е оформена с ребра от паралелно отливане на мед.