PL231263B1

PL231263B1 - Cooling unit of electric furnace bottom shell

Info

Publication number: PL231263B1
Application number: PL417632A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Kowalczyk; Lech Muchowicz; Cezary Piwek
Original assignee: Andrzej Kowalczyk; Lech Muchowicz; Cezary Piwek
Priority date: 2016-06-18
Filing date: 2016-06-18
Publication date: 2019-02-28
Also published as: PL417632A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest zespół chłodzenia dolnego pancerza pieca elektrycznego do stosowania w hutnictwie do wytwarzania żelazostopów.The present invention relates to an electric furnace lower armor cooling unit for use in metallurgy for the production of ferroalloys.

Znane są elektryczne piece łukowe stosowane do wytwarzania stali, które mają postać kadzi o cylindrycznej obudowie z wypukłym ku dołowi dnie, a od góry z wypukłą ku górze pokrywą i zamocowanymi w niej elektrodami. Wewnętrzne ścianki kadzi wyłożone są warstwą ogniotrwałą o większej lub mniejszej grubości z uwagi na bardzo duże obciążenia termiczne podczas prowadzonego procesu wytopu. Piece elektryczne łukowe, trójfazowe charakteryzuje nierównomierny rozkład temperatury na przekroju pieca. Występowanie stref zimnych i gorących stwarza problemy technologiczne, bezpieczeństwa obsługi pieca i samego pieca. W strefach tak zwanych zimnych złom zalega do końca procesu i powoduje niekontrolowane gwałtowne osunięcia złomu, wyrzuty gazów i żużla z pieca. Dla przeciwdziałania tym zjawiskom, w strefy zimne zabudowuje się palniki gazowo tlenowe, przez co tworzy się nowe strefy gorące. Z kolei strefy gorące pieca, na skutek odbijania się strumieni ognia od ściany złomu, powodują nadmierne zużycie wymurówki ceramicznej kadzi zwłaszcza w strefach podpalnikowych.Electric arc furnaces used for the production of steel are known, which have the form of a tub with a cylindrical housing with a downwardly convex bottom, and with an upwardly convex cover and electrodes fixed therein. The internal walls of the ladle are lined with a refractory layer of greater or lesser thickness due to very high thermal loads during the melting process. Three-phase electric arc furnaces are characterized by an uneven temperature distribution across the furnace cross-section. The presence of cold and hot zones creates technological and safety problems for the operation of the furnace and the furnace itself. In the so-called cold zones, the scrap remains until the end of the process and causes uncontrolled rapid landslides of the scrap, ejection of gases and slag from the furnace. To counteract these phenomena, oxygen-gas burners are installed in the cold zones, which creates new hot zones. In turn, the hot zones of the furnace, due to the reflection of fire streams from the scrap wall, cause excessive wear of the ceramic lining of the ladle, especially in the burner zones.

Znany jest z polskiego opisu patentowego PL69384 łukowy elektryczny piec redukcyjny do wytwarzania żelazostopów, zawierający kadź, posiadający metalowy pancerz, wymurówkę z cegły ogniotrwałej oraz metalowy płaszcz zewnętrzny. Pomiędzy płaszczem zewnętrznym otaczającym piec współśrodkowo a pancerzem pieca znajduje się przestrzeń, do której doprowadzone jest powietrze za pomocą zespołu wentylatorów i kanału umieszczonego pod dnem pieca.Known from the Polish patent description PL69384 is an electric arc reduction furnace for the production of ferroalloys, containing a ladle with a metal armor, refractory brick lining and a metal outer jacket. Between the outer mantle surrounding the furnace concentrically and the armor of the furnace there is a space to which air is supplied by means of a set of fans and a duct located under the bottom of the furnace.

Znane jest z polskiego opisu patentowego PL113069 rozwiązanie dotyczące chłodzenia obudowy pieca łukowego, gdzie cylindryczna obudowa pieca wyposażona jest w elementy chłodzące w postaci segmentów rurowych, które przymocowane są do nośnego pancerza stalowego poprzez elementy odstępowe, a następnie zatopione są w ognioodpornej wykładzinie. Ze względu na korzystny spadek gradientu temperatury wykładzina jest grubsze od strony wnętrza pieca niż od strony pancerza.A solution for cooling the arc furnace casing is known from the Polish patent description PL113069, where the cylindrical furnace casing is equipped with cooling elements in the form of tubular segments, which are attached to the load-bearing steel armor through spacers, and then embedded in a fireproof lining. Due to the favorable temperature gradient, the lining is thicker on the inside of the furnace than on the armor side.

Znany jest z amerykańskiego opisu patentowego US 2016116214 wielowarstwowy panel chłodzący do elektrycznego pieca łukowego obejmujący pierwszą warstwę zbudowaną z jednej lub kilku rur chłodzących połączonych rozłącznie do co najmniej jednej płyty ogniotrwałej, o kształcie prostokąta lub innego wielokąta, wykonanej na bazie MgO materiału ceramicznego. Panel może zawierać trzecią warstwę rur chłodzących, umieszczoną w pewnej odległości od pierwszej warstwy, z warstwą płyt ogniotrwałych między nimi. Panele chłodzące są usytuowane wzdłuż górnej części pieca elektrycznego, nad górnym końcem trzonu pieca z ogniotrwałych cegieł.It is known from the US patent specification US 2016116214 a multi-layer cooling panel for an electric arc furnace comprising a first layer composed of one or more cooling tubes detachably connected to at least one rectangular or other polygonal refractory plate made of MgO ceramic material. The panel may include a third layer of cooling tubes spaced from the first layer with a layer of refractory plates therebetween. Cooling panels are located along the top of the electric furnace over the top end of the hearth of the refractory bricks.

Celem rozwiązania jest opracowanie takiego zespołu chłodzenia dolnego pancerza pieca elektrycznego, który wyrównałby temperaturę na przekroju pieca i zabezpieczałby piec przed niekontrolowanym wyciekiem ciekłego metalu na zewnątrz pieca.The aim of the solution is to develop such a system for cooling the lower armor of the electric furnace, which would equalize the temperature in the cross-section of the furnace and protect the furnace against uncontrolled leakage of liquid metal outside the furnace.

Istota zespołu chłodzenia dolnego pancerza pieca elektrycznego obejmującego obudowę pieca złożoną ze stalowego nośnego pancerza i ognioodpornej wykładziny, zaopatrzoną w płytowe elementy chłodzące z meandrującymi kanałami przepływowymi zaopatrzonymi we wlot i wylot czynnika chłodzącego, polega na tym, że płytowe elementy chłodzące mają profil łukowaty o promieniu R odpowiadającym promieniowi stalowego nośnego pancerza, płytowe elementy chłodzące są rozłącznie zamocowane do zewnętrznej powierzchni stalowego nośnego pancerza obudowy pieca, poniżej poziomu usytuowania palników gazowo-tlenowych. Pomiędzy płytowymi elementami chłodzącymi a zewnętrzną powierzchnią stalowego nośnego pancerza znajduje się warstwa termoprzewodząca.The essence of the lower armor cooling unit of the electric furnace, including the furnace casing consisting of a steel load-bearing armor and a fire-resistant lining, provided with plate cooling elements with meandering flow channels provided with inlet and outlet of the cooling medium, is that the plate cooling elements have an arcuate profile with radius R corresponding to the radius of the steel support armor, the plate cooling elements are detachably attached to the outer surface of the steel support armor of the furnace casing, below the level of the gas-oxygen burners. There is a thermally conductive layer between the plate cooling elements and the outer surface of the load-bearing steel armor.

Korzystnie, gdy płytowy element chłodzący stanowi płyta miedziana z umieszczonym wewnątrz kanałem przepływowym.Preferably, the cooling plate element is a copper plate with a flow channel arranged therein.

Zespół chłodzenia według wynalazku charakteryzuje się prostą i trwałą konstrukcją, która umożliwia bezpieczną obsługę pieca podczas przebiegu procesu wytwarzania żelazostopów. Umieszczenie płytowych elementów chłodzących na zewnętrznej stronie obudowy pieca zabezpiecza przed zagrożeniem wybuchu w piecu, uszkodzeniem wymurówki i przepaleniem pancerza w przypadku awarii chłodnicy i wycieku wody.The cooling unit according to the invention is characterized by a simple and durable construction which enables safe operation of the furnace during the course of the ferroalloy production process. Placing plate cooling elements on the outer side of the furnace casing protects against the risk of explosion in the furnace, damage to the lining and burnout of the armor in the event of a cooler failure and a water leak.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie fragment pieca elektrycznego z płytowym elementem chłodzącym w przekroju podłużnym, fig. 2 - płytowy element chłodzący od strony mocowania do nośnego pancerza pieca w przekroju podłużnym, a fig. 3 - płytowy element chłodzący (patrząc od góry) zamocowany do nośnego pancerza w przekroju poprzecznym - fragment.The subject of the invention is shown in the embodiment in the drawing, in which fig. 1 shows a schematic fragment of an electric furnace with a plate cooling element in longitudinal section, fig. 2 - a plate cooling element from the side of attachment to the load-bearing furnace armor in longitudinal section, and fig. 3 - plate cooling element (viewed from the top) attached to the load-bearing armor in a cross-section - fragment.

PL 231 263 B1PL 231 263 B1

Elektryczny piec do wytwarzania żelazostopów posiada cylindryczną konstrukcję obudowy 1, której dolna część z wypukłym ku dołowi dnem stanowi trzon pieca 2, a u góry ma pokrywę 3 z centralnie zamocowanymi elektrodami (nie pokazanymi). W obudowie pieca 1, powyżej jego trzonu 2, w tak zwanych „strefach zimnych” zamocowane są palniki gazowo-tlenowe 4. Trzon pieca 2 ma od strony zewnętrznej stalowy nośny pancerz 5, a od wewnątrz wyłożony jest ognioodporną wykładziną 6. Górna część trzonu pieca 2 ma rozmieszczone na obwodzie od strony zewnętrznej, płytowe elementy chłodzące 7, które zamocowane są rozłącznie śrubami 8 do stalowego nośnego pancerza 5 poprzez ściśle przylegającą do ich czołowych powierzchni mocujących warstwę termoprzewodzącą 9. Płytowe elementy chłodzące 7 mają profil łukowaty o promieniu R odpowiadającym promieniowi stalowego nośnego pancerza.The electric furnace for producing ferroalloys has a cylindrical housing structure 1, the lower part of which with a downwardly convex bottom is the hearth of the furnace 2, and at the top it has a cover 3 with centrally attached electrodes (not shown). In the furnace casing 1, above its hearth 2, oxygen-gas burners 4 are mounted in the so-called "cold zones". The furnace hearth 2 has a steel supporting armor 5 on the outside, and it is lined on the inside with a fire-resistant lining 6. The upper part of the furnace hearth 2 has circumferentially extending from the outside, plate cooling elements 7, which are detachably fastened by bolts 8 to the steel support armor 5 through a thermally conductive layer 9 closely adjacent to their mounting faces. load-bearing armor.

Płytowy element chłodzący 7 stanowi płyta miedziana 10 z umieszczonym wewnątrz kanałem przepływowym 11 z wlotem 12 i wylotem 13 dla czynnika chłodzącego.The plate cooling element 7 is a copper plate 10 with an internally arranged flow channel 11 with an inlet 12 and an outlet 13 for the cooling medium.

Claims

Patent claims

A lower armor cooling unit for an electric furnace comprising a furnace casing composed of a steel support armor and a fireproof lining, provided with plate cooling elements with meandering flow channels provided with an inlet and an outlet for a cooling medium, characterized in that the plate cooling elements / 7 / have an arcuate profile with a radius R corresponding to the radius of the steel support armor / 5 /, the plate cooling elements / 7 / are detachably attached to the outer surface of the steel support armor / 5 / furnace casing / 1 /, below the level of gas-oxygen burners / 4 /, and between plate cooling elements / 7 / and the outer surface of the steel support armor / 5 / there is a thermally conductive layer / 9 /.

Cooling unit according to claim 1, characterized in that the plate cooling element is a copper plate / 10 / with a flow channel arranged inside / 11 /.