RU2161762C1

RU2161762C1 - Water cooled crown of electric arc furnace

Info

Publication number: RU2161762C1
Application number: RU99120423A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Рыженков; Борис Петрович Крикунов; Владимир Андреевич Харченко; Виктор Иванович Бобровицкий; Владимир Иванович Дрогин; В.Н. Курлыкин; Н.П. Рябинкин
Original assignee: ОАО "Донецкий металлургический завод"
Priority date: 1999-09-27
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2001-01-10

Abstract

FIELD: metallurgy, namely structures of water cooled crowns of melting furnaces. SUBSTANCE: water cooled crown includes peripheral portion having manifolds for feeding and discharging cooling agent joined with tubular brackets whose upper and lower branched parts are arranged radially and divided by separate sections. Each section is in the form of shaped spring whose vertical projection corresponds to bracket. Apexes of tubular brackets form concentric seat for mounting central refractory portion with holes for electrodes. Along perimeter of peripheral portion of crown there are nozzles for feeding cooling gas; said nozzles may be radially open relative to center of crown. Nozzles of central peripheral portion are joined with holes for electrodes and they are inclined by angle 30-47 degrees relative to horizontal plane and in plan view - they are tangential to circle passing through center of electrode hole. Minimum distance between electrode and the nearest to it metallic member of mounting seat is equal to 320-340 mm. Tubular brackets are bent with formation of horizontal plane near apexes. EFFECT: enhanced operational strength of refractory central portion of crown, lowered consumption of refractory materials and electrodes. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции сводов плавильных печей. Известна конструкция свода, содержащая коллекторы подвода и отвода охладителя, соединенные с трубчатыми кронштейнами, верхние и нижние ветви которых расположены радиально, при этом их вершины образуют концентрическое посадочное гнездо, в которое установлена огнеупорная центральная часть свода [1]. The invention relates to the construction of arches of melting furnaces. A known design of the arch, containing collectors for supplying and discharging the cooler, connected to tubular brackets, the upper and lower branches of which are located radially, while their tops form a concentric landing socket in which the refractory central part of the arch is installed [1].

Недостатком данного свода является большое количество сварных герметичных соединений кронштейнов с коллекторами, повышенное требование к сварным работам, большая степень опасности нарушения герметизации сварных швов, низкая стойкость центральной огнеупорной части свода. The disadvantage of this set is a large number of welded sealed joints of brackets with collectors, an increased requirement for welded work, a high degree of danger of violation of the sealing of welds, low resistance of the central refractory part of the set.

Известен свод электродуговой печи, содержащей коллекторы подачи и отвода охладителя, соединенные с трубчатыми кронштейнами, верхние и нижние ветви которых расположены радиально, при этом их вершины образуют концентрическое посадочное гнездо, в которое установлена огнеупорная центральная часть свода. Трубчатые кронштейны разделены на отдельные секции, каждая из которых выполнена в форме профильной пружины, вертикальная проекция витков которой соответствует кронштейну [2]. Known for the arch of an electric arc furnace containing cooler supply and exhaust manifolds connected to tubular brackets, the upper and lower branches of which are located radially, while their vertices form a concentric landing socket in which a refractory central part of the arch is installed. The tubular brackets are divided into separate sections, each of which is made in the form of a profile spring, the vertical projection of the turns of which corresponds to the bracket [2].

Недостатком данного свода, взятого нами за прототип, является низкая эксплуатационная стойкость центральной огнеупорной части свода. Это приводит к повышенному расходу огнеупоров, непроизводственным простоям, связанным с заменой футеровки, и, как следствие, - к снижению производительности печи. The disadvantage of this code, taken as a prototype, is the low operational stability of the central refractory part of the code. This leads to increased consumption of refractories, non-production downtime associated with the replacement of the lining, and, as a result, to a decrease in furnace productivity.

Задача изобретения - повышение эксплуатационной стойкости центральной части свода, снижение расхода огнеупорных материалов, увеличение производительности печи. The objective of the invention is to increase the operational stability of the Central part of the arch, reducing the consumption of refractory materials, increasing the productivity of the furnace.

Технический результат изобретения - обеспечение повышенной работоспособности центральной части свода, снижение эксплуатационных расходов при производстве стали, увеличение производительности печи. The technical result of the invention is to ensure increased efficiency of the Central part of the arch, reducing operating costs in the production of steel, increasing the productivity of the furnace.

Указанный технический результат достигается тем, что в водоохлаждаемом своде электродуговой печи, содержащем периферийную часть, включающую коллекторы подачи и отвода охладителя, соединенные с трубчатыми кронштейнами, верхние и нижние ветви которых расположены радиально и разделены на отдельные секции, каждая из которых выполнена в форме профильной пружины, вертикальная проекция витков которой соответствует кронштейну, при этом вершина трубчатых кронштейнов образует концентрическое посадочное гнездо, в которое установлена центральная огнеупорная часть с отверстиями для электродов, согласно изобретению он снабжен соплами для подачи газового охладителя, расположенными в периферийной части свода по периметру центральной огнеупорной части, с раскрытием сопел радиально по отношению к центру свода, и сообщенными с отверстиями для электродов, расположенными в огнеупорной центральной части соплами, направленными под углом 30 - 47^o к горизонтальной плоскости, а в плане - по касательной к окружности, проходящей через середину электродного отверстия. Минимальное расстояние между электродом и ближайшей металлической деталью посадочного гнезда составляет 320 - 340 мм, а трубчатые кронштейны выполнены с изгибом, образуя у вершин горизонтальную плоскость.The specified technical result is achieved in that in a water-cooled arch of an electric arc furnace containing a peripheral part, including collectors for supply and removal of a cooler connected to tubular brackets, the upper and lower branches of which are arranged radially and divided into separate sections, each of which is made in the form of a profile spring the vertical projection of the turns of which corresponds to the bracket, while the top of the tubular brackets forms a concentric landing socket in which the central the refractory part with holes for the electrodes, according to the invention, it is equipped with nozzles for supplying a gas cooler located in the peripheral part of the arch along the perimeter of the central refractory part, with nozzles opening radially with respect to the center of the arch, and communicated with holes for electrodes located in the central refractory parts nozzles directed at an angle of 30 - 47 ^o to the horizontal plane, and in plan - tangent to a circle passing through the middle of the electrode hole. The minimum distance between the electrode and the nearest metal part of the mounting socket is 320 - 340 mm, and the tubular brackets are made with a bend, forming a horizontal plane at the vertices.

Снабжение свода соплами, через которые к центру свода подается газовый охладитель, например, паровоздушная смесь, позволяет экранировать центральную огнеупорную часть свода от теплового воздействия электрических дуг и шлакометаллического расплава. Providing the vault with nozzles through which a gas cooler is supplied to the center of the vault, for example, a steam-air mixture, allows the central refractory part of the vault to be shielded from the thermal effects of electric arcs and slag metal melt.

Тем самым значительно повышается эксплуатационная стойкость центральной части свода, снижаются расход огнеупоров и время простоев печи, увеличивается ее производительность. Thus, the operational stability of the central part of the arch is significantly increased, the consumption of refractories and the downtime of the furnace are reduced, and its productivity is increased.

На фиг. 1 представлен свод, вертикальное сечение. In FIG. 1 presents a vault, a vertical section.

На фиг. 2 - свод, вид сверху. In FIG. 2 - arch, top view.

Водоохлаждаемый свод электродуговой печи содержит трубчатые кронштейны 1, соединенные с подводящим коллектором 2 и отводящим коллектором 3. Кронштейны 1 открыты со стороны рабочего пространства и расположены радиально с зазором. Кронштейны 1 разделены на отдельные секции, каждая из которых выполнена в форме профильной пружины. Трубчатые кронштейны 1 выполнены с изгибом, образуя у вершин горизонтальную плоскость. Вершины витков - кронштейнов соединены между собой, а верхние ветви кронштейнов жестко соединены с наложенной на них сверху опорной пластиной 4 планками 5. Обечайка 6 жестко соединена с опорными пластинами 4 косынками 7. Центральная часть свода 8 выполнена из огнеупорного неэлектропроводного материала и установлена в посадочное гнездо 9. По периметру огнеупорной части 8 установлены сопла 10 с раскрытием сопел 10 радиально по отношению к центру свода. Сопла 10 соединены с подводящим коллектором 11. Сопла 12 выполнены в огнеупорной части свода и направлены под углом 30 - 47^o к горизонтальной плоскости, а в плане - по касательной к окружности, проходящей через середину электродного отверстия и соединены с подводящим коллектором 13, который в свою очередь соединен с подводящим коллектором 11 сопел 10. Свод содержит отверстие газоотсоса 14, электрод 15.The water-cooled arch of the electric arc furnace contains tubular brackets 1 connected to the inlet collector 2 and the outlet manifold 3. The brackets 1 are open from the side of the working space and are arranged radially with a gap. The brackets 1 are divided into separate sections, each of which is made in the form of a profile spring. The tubular brackets 1 are bent, forming a horizontal plane at the vertices. The tops of the turns - brackets are interconnected, and the upper branches of the brackets are rigidly connected to the support plate 4 laths laid on top of them 5. The shell 6 is rigidly connected to the support plates 4 of the kerchiefs 7. The central part of the arch 8 is made of refractory non-conductive material and is installed in the seat 9. Along the perimeter of the refractory part 8, nozzles 10 are installed with the nozzles 10 opening radially with respect to the center of the arch. The nozzles 10 are connected to the inlet collector 11. The nozzles 12 are made in the refractory part of the arch and are directed at an angle of 30 - 47 ^o to the horizontal plane, and in plan - along the tangent to the circle passing through the middle of the electrode hole and connected to the inlet collector 13, which in turn, it is connected to the supply manifold 11 of the nozzles 10. The arch contains an opening of the gas pump 14, the electrode 15.

После изготовления свод опрессовывают, затем производят набивку секций из огнеупорного материала. After manufacturing, the arch is pressed, then the sections are made of refractory material.

Трубчатые секции свода практически не имеют сварных соединений в горячей зоне, что повышает их надежность и уменьшает трудоемкость изготовления. Отсутствие крутых поворотов потока воды снижает гидравлическое сопротивление системы охлаждения. The tubular sections of the arch have virtually no welded joints in the hot zone, which increases their reliability and reduces the complexity of manufacturing. The absence of sharp turns of the water flow reduces the hydraulic resistance of the cooling system.

Между верхними и нижними радиально расположенными трубами со стороны коллекторов организованы зазоры. Величина зазоров по периметру свода рассчитана из условия надежного удержания набивки и гарнисажа без использования шлакодержателей, а также максимально возможного снижения тепловых потерь при работе печи. Between the upper and lower radially arranged pipes, gaps are organized on the collector side. The size of the gaps around the perimeter of the arch is calculated from the condition of reliable retention of the packing and the skull without the use of slag holders, as well as the maximum possible reduction in heat loss during operation of the furnace.

Надежное удержание набивки и гарнисажа обеспечивает снижение тепловых потерь и повышает надежность работы свода, так как снижается вероятность прожога свода дугой при касании шихты. Reliable retention of the packing and the skull provides a reduction in heat loss and increases the reliability of the vault, as it reduces the likelihood of burning through the arch when the charge is touched.

В посадочное гнездо 9 устанавливаются, например, бетонные блоки центральной части свода 8, выполненные из огнеупорного неэлектропроводного материала. В огнеупорной центральной части свода 8 выполнены сопла 12 и направлены под углом 30 - 47^o к горизонтальной плоскости, т.к. в этих пределах обеспечивается наиболее эффективное уплотнение зазора между электродом 15 и центральной частью свода 8. Футеровка центральной части свода 8 может быть выполнена также из огнеупорных неэлектропроводных кирпичей специальной формы. Расстояние между электродом 15 и огнеупорной частью свода 8 выбирают 20 - 50 мм. Расстояние между электродом 15 и ближайшей металлической деталью посадочного гнезда 9 выбирают 320 - 340 мм для исключения перекрытия дугой.In the landing socket 9 are installed, for example, concrete blocks of the Central part of the vault 8, made of refractory non-conductive material. In the refractory central part of the vault 8, nozzles 12 are made and directed at an angle of 30 - 47 ^o to the horizontal plane, because within these limits, the most effective sealing of the gap between the electrode 15 and the central part of the vault 8 is ensured. The lining of the central part of the vault 8 can also be made of special form fireproof non-conductive bricks. The distance between the electrode 15 and the refractory part of the arch 8 is chosen 20 to 50 mm The distance between the electrode 15 and the nearest metal part of the mounting socket 9 is chosen 320 - 340 mm to prevent overlapping by an arc.

Собранный свод устанавливается на печь. The assembled vault is installed on the stove.

Коллектор 2 соединяется с цеховой системой подачи воды, а коллектор 3 - с системой слива охладителя. Патрубок подводящего коллектора 11 подвода газового охладителя сопел 10 и 12 соединяется с цеховой системой подачи газового охладителя. The collector 2 is connected to the workshop water supply system, and the collector 3 is connected to the cooler drain system. The nozzle of the inlet manifold 11 for supplying a gas cooler to the nozzles 10 and 12 is connected to the workshop supply system of the gas cooler.

Перед завалкой шихты в печь свод приподнимается и отводится в сторону. После завалки свод поворачивается в сторону плавильной ванны и опускается на корпус печи. Из цеховой системы в сопла 10 и 12 подается газовый охладитель, например, пар или паровоздушная смесь. Подаваемый через сопла 10 пар за счет снижения лучепрозрачности печной атмосферы уменьшает тепловую нагрузку на огнеупорную центральную часть свода 8 в 2-3 раза. Подаваемый через сопла 12 газовый охладитель создает крутящий воронкообразный кольцевой поток в зазоре между электродом и центральной частью свода, что обеспечивает необходимую эффективность уплотнения. Кроме того, газовый охладитель, подаваемый в сопла 12, дополнительно охлаждает огнеупорную центральную часть свода 8. Before filling the charge into the furnace, the arch is lifted and taken to the side. After filling, the arch turns towards the melting bath and lowers onto the furnace body. From the workshop system, a gas cooler, for example, steam or a steam-air mixture, is supplied to the nozzles 10 and 12. Supplied through nozzles 10 pairs by reducing the transparency of the furnace atmosphere reduces the heat load on the refractory central part of the vault 8 in 2-3 times. The gas cooler supplied through the nozzles 12 creates a twisting funnel-shaped annular flow in the gap between the electrode and the central part of the arch, which ensures the necessary sealing efficiency. In addition, the gas cooler supplied to the nozzle 12 further cools the refractory central part of the roof 8.

Снижение тепловой нагрузки на центральную часть свода 8 повышает срок службы огнеупоров. Кроме того, осуществляется хорошее уплотнение электродных отверстий. При этом снижается скорость окисления боковой поверхности электродов, а соответственно, и их расход. Reducing the heat load on the Central part of the vault 8 increases the service life of refractories. In addition, a good sealing of the electrode holes. In this case, the oxidation rate of the lateral surface of the electrodes decreases, and, accordingly, their consumption.

Информационный материал, используемый при составлении описания:
1. А.с. N 1409833, МКИ F 27 D 1/02 от 27.01.1988 г. Водоохлаждаемый свод электродуговой печи - аналог.Information material used in the preparation of the description:
1. A.S. N 1409833, MKI F 27 D 1/02 of 01/27/1988, Water-cooled arch of an electric arc furnace - analogue.

2. А.с. N 2049298, МКИ F 27 D 1/02 от 29.06.1993 г. Водоохлаждаемый свод электродуговой печи - прототип. 2. A.S. N 2049298, MKI F 27 D 1/02 of 06/29/1993, the Water-cooled arch of the electric arc furnace is a prototype.

Claims

1. A water-cooled arch of an electric arc furnace, comprising a peripheral part including cooler supply and exhaust manifolds connected to tubular brackets, the upper and lower branches of which are arranged radially and divided into separate sections, each of which is made in the form of a profile spring, the vertical projection of the turns of which corresponds to the bracket, while the tops of the tubular brackets form a concentric landing socket in which the central refractory part with holes for the electrodes is installed, from characterized in that it is provided with nozzles for supplying a gas cooler arranged in the peripheral part along the perimeter of the central refractory part, made with the possibility of radial opening with respect to the center of the arch, and nozzles located in the central refractory part communicated with the holes for the electrodes, angled 30 - 47 ^o to the horizontal plane, and in plan - tangent to a circle passing through the middle of the hole for the electrode.

2. The water-cooled arch of the electric arc furnace according to claim 1, characterized in that the minimum distance between the electrode and the nearest metal part of the seat is 320 to 340 mm.

3. The water-cooled arch of the electric arc furnace according to claim 1, characterized in that the tubular brackets are made with a bend, forming at the vertices a horizontal plane.