EA011183B1 - Металлургическая печь - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к конструкции подовой зоны металлургической печи (1), включающей подовую часть (2) и стенку (3), каждая из которых включает стальную конструкцию (6, 21), образующую наружную поверхность и огнеупорную внутреннюю кирпичную футеровку (12), причем подовая часть (2) и стенка (3) соединены между собой; стенка (3) печи (1) разделена на нижнюю часть (4) и верхнюю часть (30), причем стальная конструкция (21) нижней части (4) представляет собой отдельное кольцо, состоящее из частей (23), между которыми предусмотрены соединения (19), выполненные с возможностью расширения. Изобретение дополнительно относится к способу контроля расширения печи (1).

Description

Изобретение относится к металлургической печи, которая снабжена огнеупорной футеровкой и наружными броневыми печными пластинами. Точнее, изобретение относится к конструкции подовой зоны металлургической печи и к способу контроля расширения печи.

Обычно подовая конструкция металлургических печей, таких как дуговые печи или печи для плавки и обжига во взвешенном состоянии, состоит из кирпичей, которые уложены слоями на верху бетонного или стального пода, причем число слоев кирпича обычно бывает от 3 до 5. Конструкция стенки печи состоит из крепкой стальной пластины снаружи и кирпичной футеровки внутри ее, включающей один или более слоев кирпичей в направлении толщины стенки печи. Обычно температура в таких печах поднимается намного выше 1000°С.

В случае меди или никеля температура расплава составляет около 1250-1300°С, а в случае железа она составляет около 1500°С. Из-за высоких температур необходимо устраивать дополнительное охлаждение печей. Посредством охлаждения стенок печи с подходящей эффективностью можно заставить расплавленный материал внутри печи формировать автогенный защитный слой на внутренней поверхности стенки печи. Этот защитный автогенный слой продлевает срок эксплуатации печи, защищая внутреннюю кирпичную футеровку печи от износа.

В предшествующих известных решениях существует проблема расширения циркулярных печей во время эксплуатации. Расширение происходит в подовой зоне печи, из-за чего, в частности, может поплыть сводчатая конструкция пода. Эта возрастающая плавучесть вызывает также смещения кирпичной футеровки стенки, которая имеет тенденцию подниматься вверх. Это движение может стать причиной обрушения кирпичной футеровки и трещин в стальной обшивке. Были сделаны попытки компенсировать это движение, между прочим, посредством размещения слоя массы между кирпичной футеровкой и стальной обшивкой. Расширение вызывается проникновением расплавленного материала внутрь кирпичной футеровки пода, особенно теми его компонентами, которые затвердевают при низких температурах, такими как сульфиды никеля или меди. Расширение пода продолжается на протяжении всего срока эксплуатации печи и приводит, в конце концов, к выходу печи из строя.

Цель решения по этому изобретению состоит в том, чтобы предотвратить или, по меньшей мере, уменьшить расширение пода после первого разогрева печи и связанной с этим подачи расплавленного материала и предотвратить нежелательное воздействие смещения на конструкцию стенки, вызываемое расширением.

Поставленную задачу решают конструкция подовой зоны печи и способ контроля расширения, описанный в независимой формуле изобретения.

Далее изобретение описано подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, где фиг. 1 показывает вид в частичном поперечном сечении конструкции подовой зоны печи, фиг. 2 показывает стык нижней части стенки печи, перед тем как печь была нагрета, и фиг. 3 показывает стык нижней части стенки печи, после того как печь была нагрета.

Фиг. 1 показывает частичный вид конструкции подовой зоны металлургической печи 1. На фиг. 1 показана зона, где подовая часть 2 соединяется с цилиндрической стенкой 3 печи 1. Стенка 3 печи 1 состоит из кольцеобразной нижней части 4 и цилиндрической верхней части 30 на ее верху. Печь 1 установлена на ярусе из стальных брусьев 5 наверху бетонного фундамента 6. Кирпичная футеровка 12 подовой части 2 изготовлена укладкой четырех горизонтальных рядов кирпичной кладки поверх стальной подовой плиты 7 печи 1. Обычно толщина кирпичной футеровки 12 составляет от двух до шести горизонтальных рядов кирпичной кладки. Кирпичная футеровка 12 в зоне стенки 3 обычно немного тоньше, чем в зоне подовой части 2.

Под стальной подовой плитой 7 предусмотрено ложное дно 13, делающее возможным эффективный обмен воздуха и воздушное охлаждение в зоне подовой части 2. Система каналов 14 встроена между ложным дном пода 13 и стальной подовой плитой 7 для эффективного протекания воздуха, причем воздух вдувается в систему каналов с помощью одной или более воздуходувок (не показаны на фигуре), чтобы усилить охлаждение. Охлаждающий поток воздуха течет между подовой плитой 7 и ложным дном пода 13 согласно стрелке 15. Искусственный поддув применяют для того, чтобы воздействовать на эффективность охлаждения и посредством этого на превалирующее распределение температур внутри кирпичной футеровки 12 пода.

Во время эксплуатации отвердевающие при низких температурах соединения, такие как сульфиды никеля и меди, собираются в поде печи 1, в нижней части расплава. Эти компоненты имеют тенденцию проникать внутрь кирпичной футеровки 12 пода печи 1 согласно стрелкам 16. В известных печах эти компоненты непрерывно расширяют конструкцию пода во время эксплуатации, поскольку расплавленные компоненты способны проникнуть через весь первый кирпичный слой, между первым и вторым кирпичными слоями, и даже глубже, прежде чем затвердеть, вызывая непрерывное расширение на протяжении всего срока эксплуатации печи. В решении по этому изобретению воздушное охлаждение, управляемое воздуходувкой, позволяет снизить температуру кирпичной футеровки 12 до достаточно низкого уровня, и можно сделать так, чтобы соединения металлов, которые отвердевают при низких температурах, отвердевали уже на столь ранней стадии, как внутри первого, самого внутреннего, кир

- 1 011183 пичного слоя 8, причем расплавленный материал не мог проникать на всем своем пути ни в промежуток 17 первым и вторым кирпичными слоями 8 и 9, ни глубже. В этом случае удается избежать непрерывного расширения подовой части 2 печи в связи с эксплуатацией печи 1, поскольку расширение преимущественно происходит только в связи с первым разогревом и подачей расплавленного материала. В будущем материал, который затвердел внутри первого кирпичного слоя 8, предотвращает дальнейшее проникновение расплавленного материала в кирпичную футеровку 12 пода.

Воздушное охлаждение, усиленное воздуходувкой, используют, чтобы понизить температуру внутри первого кирпичного слоя 8 от температуры около 1250-1300°С расплавленного материала внутри печи 1 до температуры примерно 650°С, которая является температурой отвердевания никелевого компонента, который, например, отвердевает при низкой температуре. Необходимая температура зависит от материала, находящегося в печи, и от доли его расплава, которая отвердевает при самых низких температурах. Предпочтительно достигать температуры 650°С или соответствующей требуемой температуры, которая зависит от материала, вблизи середины первого кирпичного слоя 8, чтобы достигнуть нужного предела отвердевания. Охлаждающую способность выбирают с учетом обстоятельств, исходя из температуры, преобладающей внутри печи 1, и температуры отвердевания компонентов расплава, которые отвердевают при низких температурах, так чтобы отвердевание всегда происходило внутри первого кирпичного слоя 8.

Проникая в кирпичную футеровку 12, расплавленный материал заставляет кирпичную футеровку расширяться в направлении пода печи 1, как показано стрелкой 18. Однако в решении по настоящему изобретению это расширение ограничено с помощью охлаждения, чтобы оно, главным образом, происходило в связи с первым разогревом печи 1 и связанной с этим подачей расплава. Это расширение подовой части 2, вызванное первым нагреванием, компенсируется с помощью соединений 19 кольцеобразной нижней части 4 стенки 3 печи 1, как это показано на фиг. 2 и 3 ниже. Частичная компенсация термического расширения происходит также с помощью заполненных строительным раствором соединений между кирпичами, раствор постепенно выгорает из зазоров между кирпичами, когда печь нагревается. Однако важно, чтобы в то же время сохранялось некоторое термическое расширение кольцеобразной нижней части 4 подовой части 2 для компенсирования испытываемого ею эластичного растяжения, с тем чтобы на кирпичную кладку могла действовать компрессия. Тогда расплавленный материал не сможет проникать в зазоры между кирпичами, оставшиеся открытыми.

Цилиндрическая верхняя часть 30 стенки установлена прямо на верху конструкции кольцеобразной нижней части 4, которая соединена с подовой частью 2, а между ними находится подвижное соединение 20, благодаря которому расширение подовой части, связанное с первым нагревом, совсем не вызывает деформации или вызывает лишь очень небольшие деформации верхней части 30 цилиндрической стенки

3. Благодаря такому решению расширяются только нижние части печи 1 (подовая часть 2 и нижняя часть 4 стенки), а верхняя часть 30 стенки остается приблизительно неизменной. Это предотвращает любые движения и разломы кирпичной футеровки стенки 3, происходящие из-за уплывания, вызванного расширением подовой части 2, которое составляет типичную проблему в известных печах. Основанные на циркуляции жидкости охлаждающие элементы 22 также вмонтированы внутри стальной конструкции 21 нижней части 4 стенки печи 1, чтобы усилить охлаждение в этой зоне печи. Поверхность Си-Си между двумя охлаждающими элементами, которая образуется при этом, эффективно герметизирует подвижное соединение. Более того, эффективное охлаждение, направленное в эту зону, гарантирует, что расплавленный материал вовремя затвердеет в подвижном соединении 20 и не сможет проникать сквозь стенку печи 1.

На фиг. 1 изображен чертеж небольшого кругового разреза, который показывает соединение 19 стальной конструкции 21 нижней части 4 печи. На верху соединения, на внешней стороне печи 1, предусмотрена соединительная деталь 24, с помощью которой удерживается вместе железобетонная обойма. Ниже соединение 19 описано подробно в связи с описанием фиг. 2 и 3.

Фиг. 2 показывает соединение 19 между двумя частями кольцеобразной нижней части 4 печи 1, которая состоит из частей 23, перед первым нагревом печи. Соединение 19 представляет собой гибкое соединение, такое как фрикционное соединение (или упругое соединение), и в этом примере состоит из соединительной детали 24, несущей части 25 и двенадцати крепежных устройств 26. Крепежные устройства 26 это предпочтительно устройства болт-гайка или им подобные. Части 23 стоят плотно одна к другой по штрихованной линии 27. Соединительная деталь 24 простирается по верху обеих частей 23 и наглухо прикрепляется к другой части, например, с помощью устройств болт-гайка, сварки или соответствующих средств. Соединительная часть 24 присоединена к другой части 23 с помощью крепежных приспособлений 26 таким образом, чтобы соединительная часть могла скользить по ее поверхности и раскрывать стык на штриховой линии 27 между частями 23.

Фиг. 3 показывает соединение 19, изображенное на фиг. 2, после первого разогрева печи 1 и подачи расплава. Соединение 19 раскрылось, и кольцеобразная нижняя часть 4 печи 1 расширилась до требуемой степени, чтобы компенсировать расширение кирпичной футеровки 12. В кольцеобразной нижней части 4 по всей окружности печи 1 имеется достаточное количество таких соединений 19, поэтому мож

- 2 011183 но компенсировать требуемую часть расширения. Обычно печь 1 имеет от 5 до 10 частей 23, благодаря чему расширение осуществляется контролируемым способом. Часть расширения компенсируется растяжением кольцеобразной нижней части 4, которое происходит в эластичной секции, сделанной из стали, чтобы обеспечить требуемое давление на конструкцию пода.

Некоторые предпочтительные воплощения изобретения описаны выше в виде примеров. Эти примеры ни в коем случае не являются ограничивающими, и для специалистов в этой технологии очевидно, что предпочтительные воплощения изобретения могут варьироваться в рамках приведенной ниже формулы изобретения. Существенно, что компоненты расплавленного материала, которые отвердевают при самых низких температурах, вынуждены отвердевать внутри самого внутреннего слоя кирпичей пода печи, благодаря чему предотвращается непрерывное расширение.

Claims (8)

1. Конструкция подовой зоны металлургической печи (1), включающая подовую часть (2) и стенку (3), причем обе включают стальную конструкцию (7, 21), образующую наружную поверхность, и внутреннюю огнеупорную кирпичную футеровку (12), при этом подовая часть (2) и стенка (3) соединены друг с другом, отличающаяся тем, что стенка (3) печи (1) разделена на нижнюю часть (4) и верхнюю часть, причем стальная конструкция (21) нижней части (4) представляет собой отдельное кольцо, состоящее из частей (23), между которыми предусмотрены соединения (19), выполненные с возможностью расширения, и между нижней частью (4) стенки (3) и верхней частью (30) стенки (3) предусмотрено подвижное соединение (20).

2. Конструкция по п.1, отличающаяся тем, что соединения (19) частей (23) представляют собой гибкие соединения, такие как фрикционные соединения, упругие соединения или подобные им.

3. Конструкция по п.1, отличающаяся тем, что между нижней частью (4) стенки (3) и внутренней кирпичной футеровкой предусмотрены охлаждающие элементы (22) для по меньшей мере части пути.

4. Конструкция по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что под подовой частью (2) печи (1) предусмотрено ложное дно (13) пода, образуя систему каналов (14) между стальной подовой плитой (7) и ложным дном (13) пода.

5. Конструкция (1) по п.4, отличающаяся тем, что к системе каналов (14) присоединена по меньшей мере одна воздуходувка.

6. Способ контроля расширения металлургической печи (1), отличающийся тем, что кольцеобразная нижняя часть (4) стенки (3) разделена на части (23) в периферическом направлении печи (1) и способна расширяться посредством соединений (19) между частями (23), когда печь (1) нагревается, причем кольцеобразная нижняя часть (4) стенки (3), составляющая одно целое с подовой частью (2) печи (1), присоединена к цилиндрической верхней части (30) стенки (3) печи (1) с помощью подвижного соединения (20), между подовой частью (2) печи (1) и ложным дном (13) пода сформирована система каналов (14), в которую вдувают воздух с помощью по меньшей мере одной воздуходувки для контроля температуры кирпичной футеровки (12) подовой части (2).

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что температуру внутри самого внутреннего кирпичного слоя (8) подовой части (2) печи (1) предпочтительно понижают посредством охлаждения до температуры, при которой частицы расплава, которые отвердевают при низких температурах, отвердевают внутри самого внутреннего кирпичного слоя (8) подовой части (2).

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что температуру внутри самого внутреннего кирпичного слоя (8) подовой части (2) печи (1) предпочтительно понижают посредством охлаждения до приблизительно 650-800°С в зависимости от компонентов расплавленного материала.