RU2033590C1

RU2033590C1 - Heat insulation of heating furnace hearth pipes

Info

Publication number: RU2033590C1
Authority: RU
Inventors: А.Д. Белянский; А.В. Мельников; В.М. Супрунюк; А.В. Душенин; В.К. Кондратьев; Е.М. Шелков; А.П. Квартальнов; Ю.А. Петров
Original assignee: Научно-технологический центр энергосберегающих процессов и установок РАН
Priority date: 1992-10-08
Filing date: 1992-10-08
Publication date: 1995-04-20

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: heat insulation of hearth pipes has U-shaped protective casing made of heat-resistant metal possessing low thermal conductivity and inner projections with flat bearing surfaces resting on fins welded to the hearth pipe and metal inserts non-detachably connected with protective casing secured on hearth pipe by means of plates welded to either side of pipe and to inserts. Clearance between U-shaped protective casing and hearth pipe is filled with fibrous heat-insulating material in the amount about 0.15 to 0.25 outer diameter of hearth pipe. EFFECT: enhanced resistance of insulation reaching two and more years of operation and reduction of heat losses by more than 15%. 1 dwg

Description

Изобретение относится к металлургической промышленности, именно к конструкции тепловой изоляции подовых труб нагревательных печей прокатных станов. The invention relates to the metallurgical industry, namely to the design of thermal insulation of the hearth pipes of heating furnaces of rolling mills.

Известна конструкция тепловой изоляции подовых труб, включающая слой волокнистого материала, огнеупорные защитные блоки и металлические подвески. A known design of thermal insulation of the hearth pipes, including a layer of fibrous material, refractory protective blocks and metal pendants.

Недостатком известной конструкции изоляции подовых труб является сравнительно малая надежность крепления на металлических подвесках огнеупорных блоков с Т-образными пазами, охватывающих трубу и установленных на слой каолиновой ваты. Для условий стана 2500 ММК температура подвесок может быть снижена до 450^оС при стойкости изоляции 18 мес.A disadvantage of the known design for insulation of hearth pipes is the relatively low reliability of fastening on metal suspensions of refractory blocks with T-grooves covering the pipe and mounted on a layer of kaolin wool. To mill conditions 2500 CMI suspension temperature can be lowered to 450 ° ^C at 18 months of insulation resistance.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является огнеупорная изоляция подовых труб нагревательных печей, содержащая прилегающий к водоохлаждаемой подовой трубе слой волокнистого огнеупорного материала и U-образный защитный кожух. Слой теплоизоляционной ваты укладывается в зазор между трубой и кожухом, выполненным из керамического материала, армированного металлическими прутками. Closest to the proposed technical solution is refractory insulation of the baking pipes of heating furnaces, containing a layer of fibrous refractory material adjacent to the water-cooled baking pipe and a U-shaped protective casing. A layer of heat-insulating wool is placed in the gap between the pipe and the casing made of ceramic material reinforced with metal bars.

Недостатком известной конструкции тепловой изоляции подовых труб нагревательных печей, препятствующим использованию такого решения в нагревательных печах действующих прокатных станов, является низкая надежность и недостаточный ресурс работы защитных и крепежных элементов в конструкции тепловой изоляции, работающих при температуре 1350^оС и выше. Наиболее теплонапряженным элементом изоляции является U-образный керамический кожух, который хотя и армирован в продольном и поперечном направлениях металлическими элементами для повышения прочности, тем не менее растрескивается и разрушается из-за перепада температур во время пусков и останова печей.A disadvantage of the known construction of thermal insulation of pipes hearth heating furnace, preventing the use of such solutions in heating furnaces operating rolling mills, it is the low reliability and insufficient life of protective and fastening elements in the thermal insulation structure, operating at a temperature of ¹³⁵⁰ C and above. The most heat-stressed insulation element is a U-shaped ceramic casing, which although reinforced in the longitudinal and transverse directions by metal elements to increase strength, nevertheless cracks and breaks due to temperature differences during start-ups and shutdowns of furnaces.

Решаемая задача состоит в создании тепловой изоляции подовых труб нагревательных печей прокатных станов, обеспечивающей повышенную стойкость подовых труб, увеличенный ресурс защитных и крепежных элементов и малые тепловые потери. The problem to be solved is the creation of thermal insulation of the bottom pipes of the heating furnaces of rolling mills, which provides increased resistance of the bottom pipes, an increased resource of protective and fastening elements, and low heat loss.

Поставленная задача решается тем, что в известной конструкции тепловой изоляции подовых труб нагревательных печей прокатных станов, содержащей прилегающий к водоохлаждаемой подовой трубе слой волокнистого огнеупорного материала и U-образный защитный кожух, согласно изобретению, защитный кожух выполнен из жаростойкого металла с низкой теплопроводностью, имеет внутренние выступы с плоскими опорными поверхностями, опирающимися на приваренные к подовой трубе ребра, и металлические вкладыши, неразъемно соединенные с защитным кожухом, закрепленным на подовой трубе посредством пластин, приваренных с обеих сторон к трубе и вкладышам, причем зазор между защитным кожухом и подовой трубой заполнен волокнистым теплоизоляционным материалом, составляющим величину 0,15-0,25 от наружного диаметра подовой трубы. The problem is solved in that in the known design of thermal insulation of the bottom tubes of heating furnaces of rolling mills, containing a layer of fibrous refractory material adjacent to the water cooled bottom tube and a U-shaped protective casing, according to the invention, the protective casing is made of heat-resistant metal with low thermal conductivity, has internal protrusions with flat supporting surfaces resting on ribs welded to the hearth pipe, and metal liners, one-piece connected to the protective casing, mounted on a hearth pipe by means of plates welded on both sides to the pipe and liners, the gap between the protective casing and the hearth pipe is filled with fibrous thermal insulation material, comprising 0.15-0.25 of the outer diameter of the hearth pipe.

Выполнение защитного кожуха металлическим из жаростойкого материала обеспечивает повышение стойкости изоляции, так как материал не разрушается в условиях больших перепадов температур и механических нагрузок при пусках и остановах печей. The implementation of a protective casing made of metal from a heat-resistant material provides an increase in the insulation resistance, since the material does not deteriorate under conditions of large temperature changes and mechanical loads during start-ups and shutdowns of furnaces.

Выполнение на защитном кожухе внутренних выступов с плоскими опорными поверхностями позволяет легко и быстро производить монтаж изоляции, а ребра, приваренные к подовой трубе, обеспечивают надежное удержание защитного кожуха в подвешенном состоянии под действием собственного веса при колебаниях рабочей температуры в нестационарных режимах. The implementation on the protective casing of the internal protrusions with flat supporting surfaces makes it possible to easily and quickly install insulation, and the ribs welded to the hearth pipe provide reliable retention of the protective casing in suspension under the influence of its own weight under fluctuations in operating temperature in non-stationary modes.

Неразъемность соединения металлических вкладышей с защитным кожухом обеспечивает, в свою очередь, надежное и долговечное соединение защитного кожуха с подовой трубой с помощью приваренных к ним пластин. Такое крепление кожуха на подовой трубе надежно удерживает его при сильных вибрациях и при перемещении в нагревательных печах нагреваемого металла. The integral connection of the metal shells with the protective casing provides, in turn, a reliable and durable connection of the protective casing with the hearth pipe by means of plates welded to them. Such fastening of the casing on the hearth pipe reliably holds it during strong vibrations and when moving heated metal in heating furnaces.

Низкая теплопроводность материала кожуха, выполненного, например, из высокохромистого сплава, позволяет получить на внешнем слое каолиновой ваты, заполняющей зазор между трубой и кожухом, температуру 890-970^оС при неблагоприятных режимах работы устройства, что обеспечивает сохранность и работоспособность каолиновой ваты в течение двух лет при одновременном сохранении эффективной теплоизоляции.The low thermal conductivity of the casing material made of, for example, high-chromium alloy, allows to obtain on the outer layer of kaolin wool, filling the gap between the pipe and the casing, the temperature of 890-970 ^C under unfavorable operating conditions the device that ensures the safety and operability of kaolin wool for two years while maintaining effective thermal insulation.

Если указанный зазор будет менее 0,15 от наружного диаметра подовой трубы, то эффективность теплоизоляции будет недостаточной, что приведет к большим тепловым потерям в устройстве. If the specified gap is less than 0.15 of the outer diameter of the hearth pipe, then the thermal insulation efficiency will be insufficient, which will lead to large heat losses in the device.

Если зазор будет больше 0,25 от наружного диаметра подовой трубы, то температура наружного слоя волокнистого материала поднимается выше рабочей температуры такого материала как каолиновая вата, произойдет ее выгорание и резкое снижение эффективности изоляции. If the gap is greater than 0.25 from the outer diameter of the hearth pipe, then the temperature of the outer layer of the fibrous material rises above the working temperature of such a material as kaolin wool, it will burn out and a sharp decrease in insulation efficiency.

Указанные данные получены в результате промышленных экспериментов на нагревательных печах стана 2000 Новолипецкого металлургического комбината. Применение предлагаемой тепловой изоляции подовых труб на методических печах стана 2000 НЛМК позволит повысить стойкость изоляции до двух и более лет (стойкость существующей изоляции 1,4 года) и снизить тепловые потери более чем на 15%
На чертеже представлено поперечное сечение конструкции тепловой изоляции подовых труб нагревательных печей прокатных станов.These data were obtained as a result of industrial experiments on heating furnaces of mill 2000 of the Novolipetsk Metallurgical Plant. The application of the proposed thermal insulation of the bottom pipes on the methodological furnaces of the 2000 NLMK mill will increase the insulation resistance to two or more years (the existing insulation resistance is 1.4 years) and reduce heat loss by more than 15%
The drawing shows a cross section of the design of thermal insulation of the hearth pipes of the heating furnaces of rolling mills.

Тепловая изоляция подовых труб включает U-образный металлический кожух из жаростойкого материала с низкой теплопроводностью, например, из высокохромистого сплава. Кожух 1 опирается внутренними выступами 2 на приваренные к подовой трубе 3 ребра 4. С кожухом 1 неразъемно соединены вкладыши 5. Кожух 1 также неподвижно соединен с подовой трубой 3 пластинами 6, привариваемыми к вкладышам 5 и трубе 3. Thermal insulation of the bottom pipes includes a U-shaped metal casing of heat-resistant material with low thermal conductivity, for example, of high-chromium alloy. The casing 1 is supported by the inner protrusions 2 on the ribs 4 welded to the bottom tube 3. The liners 5 are connected to the casing 1. The casing 1 is also fixedly connected to the bottom tube 3 by the plates 6 welded to the liners 5 and the pipe 3.

В зазор между кожухом 1 и подовой трубой 3 уложен слой каолиновой ваты 7. Верхний участок между кожухом 1, подовой трубой 3 и рейтером 8, приваренным к подовой трубе 3, залит густым шамотным раствором 9. Величина зазора между кожухом 1 и трубой 3 составляет 0,18 от наружного диаметра подовой трубы 3. A layer of kaolin wool 7 is laid in the gap between the casing 1 and the bottom pipe 3. The upper section between the casing 1, the bottom pipe 3 and the raider 8 welded to the bottom pipe 3 is filled with a thick chamotte solution 9. The gap between the casing 1 and pipe 3 is 0 , 18 from the outer diameter of the hearth pipe 3.

Устройство работает следующим образом. На предварительно подготовленную поверхность подовой трубы 3 приваривают рейтер 8, подвешивают защитный кожух 1 с уложенным внутри слоем каолиновой ваты 7, приваривают пластины 6 и укладывают шамотный раствор 9. В собранное устройство, установленное на нагревательной печи прокатного стана, в подовую трубу 3 подают охлаждающую воду. Нагреваемый металл перемещается в нагревательной печи, контактируя с опорной поверхностью рейтера 8. Тепловые потоки от нагреваемого металла воспринимаются элементами тепловой изоляции устройства: защитным кожухом 1, слоем каолиновой ваты 7, шамотной заливкой 9, телом рейтера, стенкой подовой трубы 3. Воспринимаемое тепло уносится теплоносителем, циркулирующим в полости трубы 3. The device operates as follows. On the pre-prepared surface of the baking pipe 3, a welder 8 is welded, a protective casing 1 with a layer of kaolin wool 7 laid inside is welded, plates 6 are welded and chamotte mortar 9 is placed. In the assembled device installed on the heating furnace of the rolling mill, cooling water is fed into the baking pipe 3 . The heated metal moves in the heating furnace in contact with the supporting surface of the reiter 8. Heat fluxes from the heated metal are perceived by the thermal insulation elements of the device: protective cover 1, kaolin wool layer 7, chamotte filling 9, reiter body, wall of the baking pipe 3. The perceived heat is carried away by the heat carrier circulating in the cavity of the pipe 3.

Claims

THERMAL INSULATION OF UNDERWATER PIPES OF HEATING FURNACE FURNACES of rolling machines, comprising layers of fibrous refractory material adjacent to a water-cooled hearth pipe and a U-shaped protective casing, characterized in that it is equipped with metal inserts and plates, the hearth pipe is made of fins, the protective casing is made of metal low thermal conductivity and has internal protrusions with flat supporting surfaces supported on the ribs and grooves under the liners, while the plates are welded on both sides to the hearth the pipe and the liners, the liners are inseparably relative to the protective casing installed in the grooves, and the gap between the protective casing and the hearth pipe is filled with fibrous insulation material, comprising 0.15 0.25 of the outer diameter of the hearth pipe.