RU2037761C1

RU2037761C1 - Roof of electric-arc melting furnace

Info

Publication number: RU2037761C1
Authority: RU
Inventors: А.В. Герасимов; В.В. Рышков
Original assignee: Герасимов Александр Варламович
Priority date: 1989-04-19
Filing date: 1989-04-19
Publication date: 1995-06-19

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: roof of electric-arc melting furnace is assembled on a templet from refractory materials so that the masonry of the peripheral circular zone joining a water-cooled roof ring consists of a layer of refractory materials in the form of four circular segments interconnected by four circular sectors forming, together, a peripheral circular zone around a support device where the relation of the total area of refractory roof masonry F in the form of a ball segment to the central zone F₁ ,, F F: F₁= 1,5:1,8 . 1.5:1.8. The peripheral circular zone of the refractory masonry adjoining the water-cooled support ring is made of a refractory material heat-resistant within a temperature interval of 300-700 C, for example, fireclay. To reduce pressure in the central part and thermal expansion of refractories, the fireclay masonry is separated from dinas masonry by a double damping layer of high-refractory silica fabric KC-II-LA 2-3 mm thick over the perimeter of an octagon described around the central part of the roof F₁, the central octahedral zone is made of dinas and the entire refractory masonry of the roof is made in bond. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к конструкциям сводов электродуговых плавильных печей. The invention relates to ferrous metallurgy, and in particular to structures of arches of electric arc melting furnaces.

Известен свод электродуговой печи, имеющий кольцевую кладку периферийной части и секторно-арочную в зоне газоотсосного и электродных отверстий, что способствует увеличению стойкости центральной части свода печи. Known for the arch of an electric arc furnace, having an annular masonry of the peripheral part and sector-arched in the zone of gas extraction and electrode holes, which increases the durability of the Central part of the arch of the furnace.

В данной конструкции свода электродуговой печи центральная зона выполнена кольцами, где каждый огнеупорный кирпич зажат двумя соседними кирпичами, и при разгаре свода, т.е. при уменьшении его толщины в результате оплавления или отколов одного только кирпича свод разрушается. Основным недостатком такой кладки свода электродуговой печи является ограниченное применение огнеупоров с низкой термостойкостью, но имеющих высокую механическую прочность, меньшую огнеупорность и стоимость. In this design of the arch of the electric arc furnace, the central zone is made of rings, where each refractory brick is clamped by two adjacent bricks, and when the arch is in full swing, i.e. when its thickness decreases as a result of flashing or spalling of only one brick, the arch is destroyed. The main disadvantage of such a masonry of the arch of the electric arc furnace is the limited use of refractories with low heat resistance, but having high mechanical strength, lower fire resistance and cost.

Известны своды электродуговых печей с пятовыми однорядовыми кольцами из муллитового кирпича с центральной частью свода, выложенной из динасовых огнеупоров (Кайбичева М. Н. Футеровка электропечей. М. Металлургия, 1975, с. 25-26). Однако, однорядовое кольцо свода из муллитового кирпича не охватывает всей зоны кладки свода, лежащей ниже температуры 700^оС, являющейся опасной для динасовых огнеупоров, из-за растрескивания их и образования сколов, так как они находятся в зоне защищенной футеровкой стенки электропечи от прямого воздействия высоких электрических дуг и тепла расплавленного металла.Known arches of electric arc furnaces with heel single row rings of mullite brick with the central part of the arch lined with dinas refractories (Kaybicheva MN Lining of electric furnaces. M. Metallurgy, 1975, S. 25-26). However, odnoryadovoe arch ring mullite bricks does not cover the entire area of masonry arch lying below the temperature of 700 ^C, which is dangerous to silica refractories due to cracking them and chipping, so they are in a zone protected by lining wall furnace from direct exposure to high electric arcs and heat of molten metal.

В связи с рядом особенностей работы литейных цехов машиностроительных предприятий и черной металлургии, которые оборудованы электродуговыми печами с динасовыми сводами, они работают по прерывистому графику с образованием межплавочных размеров и простоев, которые приводят к значительному снижению температуpы в огнеупорном слое кладки. Резкие нагревы и охлаждения вследствие сравнительно низкой теплопроводности огнеупорных материалов вызывают в огнеупорной кладке напряжения, превышающие предел прочности огнеупоров, поэтому происходит разрушение кладки. Опыт эксплуатации такого вида электродуговых печей показывает, что в процессе плавки преждевременно разрушается огнеупорная кладка свода у водоохлаждаемых опорных колец. Due to a number of operating peculiarities of foundries of machine-building enterprises and ferrous metallurgy, which are equipped with electric arc furnaces with dinas arches, they operate on an intermittent schedule with the formation of inter-melting sizes and downtimes that lead to a significant decrease in temperature in the refractory layer of masonry. Sudden heating and cooling due to the relatively low thermal conductivity of refractory materials cause stresses in the refractory masonry that exceed the tensile strength of the refractories, therefore, the masonry is destroyed. The operating experience of this type of electric arc furnace shows that during the melting process the refractory masonry of the vault at the water-cooled support rings prematurely collapses.

Целью изобретения является повышение стойкости сводов электродуговых плавильных печей. The aim of the invention is to increase the durability of the arches of electric arc melting furnaces.

Это достигается тем, что с целью повышения стойкости свода его периферийная часть выполнена из четырех круговых сегментов, соединенных между собой четырьмя кольцевыми секторами при соотношении общей площади огнеупорной кладки свода к площади центральной части 1,5-1,8, при этом периферийная часть свода выполнена из шамота, а центральная из динаса и имеет форму восьмигранника, причем шамотная кладка по всему периметру восьмигранника отделена от динасовой демпфирующим двойным слоем высокоогнеупорной кремнеземной ткани КС-11-ЛА толщиной 2-3 мм, а вся кладка свода выполнена в перевязку. This is achieved by the fact that in order to increase the durability of the arch, its peripheral part is made of four circular segments interconnected by four annular sectors with a ratio of the total area of the refractory masonry of the arch to the area of the central part of 1.5-1.8, while the peripheral part of the arch is made of chamotte, and the central one of dinas and has the shape of an octahedron, moreover, the chamotte masonry along the entire perimeter of the octahedron is separated from the dinas by a damping double layer of high refractory silica fabric KS-11-LA with a thickness of 2-3 m And the whole body of masonry is made in the dressing.

На фиг. 1 изображен свод электродуговой печи; на фиг. 2 то же, план. In FIG. 1 shows the arch of an electric arc furnace; in FIG. 2 the same plan.

Свод дуговой электропечи состоит из четырех круговых сегментов, примыкающих к сводовому металлическому водоохлаждаемому кольцу 2, соединенных четырьмя кольцевыми секторами 4, образующих кольцевую периферийную зону кладки вокруг сводового кольца и центрального участка 3 в виде восьмигранника, описанного вокруг центральной части свода, выкладываемого из динаса. The arch of the electric arc furnace consists of four circular segments adjacent to the vaulted metal water-cooled ring 2, connected by four annular sectors 4, forming an annular peripheral zone of the masonry around the vaulted ring and the central section 3 in the form of an octahedron, described around the central part of the arch laid out from dinas.

Сегментные и секторные участки 1 и 4, примыкающие к внутренней поверхности сводового кольца 2, выкладываются из термостойкого при 300-700^оС материала-шамота, на расстоянии 0,5-0,8 ширины кладки стен данной дуговой печи от сводового кольца по радиусу к центральной части на 3-5 рядов кирпичей, каждый ряд шириной 113 мм на печах марок ДСП-3 и 3-4 ряда кирпичей шириной 291 мм (65+ 113+ 113) мм на печах ДС-6Н1 с максимальной производительностью не более 10 т за плавку.Segmental portions and sector 1 and 4, adjacent the inner surface of the arched wire 2 laid pyrex at 300-700 ^C-chamotte material in the region of 0.5-0.8 of the width of the masonry wall of an arc furnace arched ring radially to the central part for 3-5 rows of bricks, each row with a width of 113 mm on furnaces of DSP-3 grades and 3-4 rows of bricks with a width of 291 mm (65+ 113+ 113) mm on furnaces DS-6N1 with a maximum capacity of not more than 10 tons per melting.

Кладка центральной части свода в виде восьмигранника выполняется из динасового кирпича в перевязку. На печах ДСП-3 применяют шамотный и динасовый кирпич с одинаковыми размерами 65х113х230 мм, 230х113х102х65х55, 230х113х102х65 мм по ГОСТ 8691-73, 1566-71, динасовый кирпич марок ДО-1 N 5, ЭД N 2,5,7,9 по ГОСТ 4157-79 и шамотный кирпич ША-1 N 5,6 ГОСТ 390-83. Повышение стойкости сводов дуговых электропечей с кислой и основной футеровками ванн получено за счет изменения конструкции кладки сводов и замены в огнеупорной кладке динасового кирпича на шамотный кирпич, имеющего высокую термостойкость в низкотемпературной зоне, применение разделяющих прокладок 5 (фиг.1) из ткани КС-11-ЛА. Установка разделяющих прокладок из ткани КС-11-ЛА в своде показана на фиг.2. The masonry of the central part of the arch in the form of an octahedron is made of dinas brick in the dressing. DSP-3 furnaces use chamotte and dinas bricks with the same dimensions of 65x113x230 mm, 230x113x102x65x55, 230x113x102x65 mm according to GOST 8691-73, 1566-71, dynamo brick DO-1 N 5, ED N 2,5,7,9 according to GOST 4157-79 and fireclay bricks ША-1 N 5,6 GOST 390-83. The increase in the resistance of arches of electric arc furnaces with acidic and basic bath linings was obtained by changing the design of the masonry of the arches and replacing the dynamos brick in refractory masonry with fireclay brick having high heat resistance in the low-temperature zone, the use of separating spacers 5 (figure 1) made of KS-11 fabric -LA. The installation of separating pads made of fabric KS-11-LA in the arch is shown in figure 2.

Характеристика ткани КС-11-ЛА приведена в таблице. The characteristics of the tissue KS-11-LA are shown in the table.

Низкая термостойкость динасовых огнеупоров в интервале температур от 300 до 700^оС и в зоне воздействия наибольших термоциклических нагрузок объясняется переходом при этих температурах кварца в тридимит и кристабалит с увеличением объема огнеупора. Увеличение объема динасовых кирпичей и изменения их структуры при 300-700^оС вызывает образование трещин, сколов и разрушение огнеупоров, поэтому кольцевая зона, образованная сегментами и секторами, с соотношением площади свода F к площади центральной части кладки F₁, как F F₁ 1,5-1,8, около охлаждаемого опорного устройства, выполнена из термостойкого материала шамота, обладающего высокой термостойкостью и прочностью в интервале температур от 300 до 700^оС.Low temperature resistance silica refractory at temperatures ranging from 300 to 700 ^{° C} and in the impact zone of the greatest thermal cycling loads due to the transition at these temperatures in the quartz, tridymite and cristobalite with an increase in the refractory. An increase in the volume of dinas bricks and changes in their structure at 300-700 ^о С causes the formation of cracks, chips and the destruction of refractories, therefore, the annular zone formed by segments and sectors, with the ratio of the arch area F to the area of the central part of the masonry F ₁ , as FF ₁ 1, 5-1.8, near the cooled support device, made of heat-resistant chamotte material, which has high heat resistance and strength in the temperature range from 300 to 700 ^about C.

Кладка свода у водоохлаждаемого опорного устройства из шамотного кирпича шириной 0,5-0,8, взятой от толщины стен печи, защищена футеровкой стен и песчаным затвором от прямого воздействия высокой температуры электрических печей (4000-6000^оС) и расплавленного металла (1500-1750^оС).The laying of the vault of a water-cooled support device made of fireclay bricks with a width of 0.5-0.8, taken from the thickness of the walls of the furnace, is protected by the lining of the walls and the sand gate from the direct influence of the high temperature of electric furnaces (4000-6000 ^о С) and molten metal (1500- 1750 ^about C).

Периферийная кольцевая кладка свода из шамота шириной стен печи 1,2-1,4 приводит к расширению зоны кладки из динаса, который входит в зону низких температур (ниже 700^оС) и разрушаются в процессе эксплуатации.The peripheral annular masonry arch width of chamotte furnace walls 1.2-1.4 leads to expansion of laying area of DINACYT that enters the low temperature zone (lower than 700 ° ^C) and collapse during use.

Теплопроводность шамотных изделий (0,37-0,5 Вт/м^оС) в четыре раза меньше данного показателя динасовых огнеупоров (1,34-1,48 Вт/м^оС), а коэффициент термического расширения динасовых изделий (1,18-1,37 при 1000^оС х 10^-6) в 2-3 раза превышает термическое расширение шамотных кирпичей (0,4-0,6 при 1000^оС х 10^-6). Дополнительные изменения линейных размеров динаса больше в два раза шамота. В результате возникают напряжения в огнеупорной кладке от большого расширения динаса и давления динасовой кладки на шамотную, которые снижаются прокладками из ткани КС-11-ЛА в своде.The thermal conductivity of chamotte products (0.37-0.5 W / m ^o C) is four times less than this indicator of dinas refractories (1.34-1.48 W / m ^o C), and the coefficient of thermal expansion of dinas products (1.18 -1.37 at 1000 ^о С х 10 ^-6 ) is 2-3 times higher than the thermal expansion of fireclay bricks (0.4-0.6 at 1000 ^о С х 10 ^-6 ). Additional changes in the linear dimensions of the dinas are more than twice the chamotte. As a result, stresses arise in the refractory masonry from the large expansion of the dinas and the pressure of the dinas masonry on the fireclay, which are reduced by spacers made of KS-11-LA fabric in the arch.

Расширение площадки кладки свода из шамотного кирпича от опорного кольца к центру свыше площади, ограниченной отношением площадей F:F₁ 1,9-2,0, приводит к оплавлению шамота от воздействия электрических дуг и расплавленного металла и преждевременному оплавлению сводов из-за более низкой температуры плавления шамотных изделий, чем динасовых.The expansion of the laying area of the chamotte brick vault from the support ring to the center over the area limited by the area ratio F: F ₁ 1.9-2.0 leads to the fusion of chamotte from the action of electric arcs and molten metal and premature arches melting due to lower the melting point of chamotte products than dinas.

Применение сводов с новой конструкцией огнеупорной кладки на дуговых электропечах ДСП-3, ДС-6Н1 при выплавке высокопрочных чугунов с шаровидной и пластинчатой формой графита увеличило их стойкость в 1,5 раза на печах с основной футеровкой и достигло 60-70 плавок, на электродуговых печах ДСП-3 с кислой футеровкой в 2 раза и достигло 90-100 плавок, на печи ДС-6Н1 с кислой футеровкой в 3 раза и увеличилось до 160 плавок. The use of arches with a new design of refractory masonry in electric arc furnaces DSP-3, DS-6N1 in the smelting of high-strength cast irons with spherical and lamellar graphite increased their resistance by 1.5 times on furnaces with a main lining and reached 60-70 melts, on electric arc furnaces DSP-3 with acid lining 2 times and reached 90-100 heats, on the furnace DS-6H1 with acid lining 3 times and increased to 160 heats.

Claims

VALVE OF THE ELECTRIC ARC SINTER FURNACE, containing a water-cooled vault ring, central and peripheral refractory parts, characterized in that, in order to increase the resistance of the vault, the peripheral part of the vault is made of four circular segments interconnected by four annular sectors with respect to the total area of the refractory laying of the vault to the area of the central part is 1.5 1.8, while the peripheral part of the vault is made of chamotte, and the central part of dinas and has the shape of an octahedron, with chamotte masonry around the entire perimeter py octahedron earths is separated from the damping double layer fabric vysokoogneupornoy silica KS-11 La thickness of 2 to 3 mm, and the entire masonry arch formed vperevyazku.