RU2380325C1 - Method of melting in gas cupola furnace - Google Patents
Method of melting in gas cupola furnace Download PDFInfo
- Publication number
- RU2380325C1 RU2380325C1 RU2008144228/03A RU2008144228A RU2380325C1 RU 2380325 C1 RU2380325 C1 RU 2380325C1 RU 2008144228/03 A RU2008144228/03 A RU 2008144228/03A RU 2008144228 A RU2008144228 A RU 2008144228A RU 2380325 C1 RU2380325 C1 RU 2380325C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- charge
- melting
- melt
- refractory
- refractories
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/12—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in shaft furnaces
Abstract
Description
Предлагаемый способ относится к строительству и может быть применен для получения расплава из неметаллических материалов при производстве изделий для строительства, в частности, для получения минеральной ваты.The proposed method relates to construction and can be used to obtain a melt from non-metallic materials in the manufacture of products for construction, in particular, to produce mineral wool.
Известен способ плавки в газовой вагранке, содержащей шахту с встроенными газовыми горелками и водоохлаждаемые балки, на которые загружается огнеупорная насадка, состоящая из тугоплавких и термостойких материалов (авторское свидетельство СССР №1610209, кл. F27B 1/08, БИ №44, 1990 г.).A known method of melting in a gas cupola containing a shaft with built-in gas burners and water-cooled beams, which are loaded with a refractory nozzle consisting of refractory and heat-resistant materials (USSR author's certificate No. 1610209, class F27B 1/08, BI No. 44, 1990, )
Недостатком известного способа является то, что при плавке неметаллических материалов на водоохлаждаемых балках вагранки происходит частичное затвердевание расплава, в связи с чем уменьшаются свободные проходы для горячих газов и жидких материалов, снижается производительность и термический коэффициент полезного действия плавильного агрегата, горячие газы неравномерно распределяются в шахте.The disadvantage of this method is that during the melting of non-metallic materials on the water-cooled cupola beams, partial solidification of the melt occurs, due to which free passages for hot gases and liquid materials are reduced, productivity and thermal efficiency of the melting unit are reduced, hot gases are unevenly distributed in the mine .
Из известных наиболее близким по технической сущности является способ плавки в газовой вагранке, содержащей шахту с расположенными в ее нижней части радиально, равномерно по периметру горелками с вертикальными газовыми каналами, подину, насадку - огнеупорную колошу (авторское свидетельство СССР №941823, кл. F27B 1/08, БИ №25, 1982 г.). В газовой вагранке можно плавить неметаллические материалы на огнеупорной холостой колоше, создаваемой из боя (кусков) высокоглиноземистых, шамотных, углеродсодержащих огнеупорных изделий. Но в связи с тем, что куски материалов холостой колоши сплошные, то проходы для горячих газов и расплава небольшие, они постепенно в течение плавки уменьшаются (на огнеупорах частично затвердевает расплав), увеличивается сопротивление движению газов, уменьшается производительность и термический коэффициент полезного действия плавильного агрегата, горячие газы начинают преимущественно перемещаться у стенок шахты, в связи с чем увеличиваются тепловые потери и износ футеровки шахты.Of those known, the closest in technical essence is the method of melting in a gas cupola containing a shaft with burners with vertical gas channels located radially evenly around the perimeter, bottom, nozzle - refractory spike (USSR copyright certificate No. 941823, class F27B 1 / 08, BI No. 25, 1982). Non-metallic materials can be melted in a gas cupola on a refractory blank spike, created from the battle (pieces) of high-alumina, chamotte, carbon-containing refractory products. But due to the fact that the pieces of blank material are continuous, the passages for hot gases and the melt are small, they gradually decrease during melting (the melt partially hardens on refractories), the resistance to gas movement increases, the productivity and thermal efficiency of the melting unit decrease , hot gases begin to mainly move near the walls of the mine, in connection with which the heat loss and wear of the lining of the mine increase.
Техническим результатом предлагаемого способа является увеличение равномерности распределения горячих газов и перегреваемого расплава в холостой огнеупорной колоше газовой вагранки, улучшение теплопередачи от горячих газов расплаву, увеличение производительности и термического коэффициента полезного действия плавильного агрегата, снижение энергоемкости процесса плавки.The technical result of the proposed method is to increase the uniformity of distribution of hot gases and superheated melt in the idle refractory cone of a gas cupola, improve the heat transfer from hot gases to the melt, increase the productivity and thermal efficiency of the melting unit, reduce the energy consumption of the melting process.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что производят разогрев футеровки шахты газовой вагранки, загрузку холостой огнеупорной колоши, разогрев ее продуктами сгорания топлива, загрузку, нагрев и расплавление шихты, но в отличие от известного способа холостую огнеупорную колошу создают путем загрузки в шахту огнеупоров с отверстиями, суммарная площадь входных и выходных сечений которых в загруженной холостой колоше равна 0,1-0,6 площади свободного поперечного сечения вагранки в зоне плавления шихты, причем огнеупоры с отверстиями загружают так, чтобы объем пустот для прохождения горячих газов и расплава был бы равен 0,15-0,7 объема шахты, заполняемой холостой огнеупорной колошей, а при работе газовой вагранки горячие продукты сгорания топлива и расплав пропускают преимущественно через отверстия огнеупоров холостой колоши.The essence of the proposed method lies in the fact that the lining of the gas cupola shaft is heated, the blank refractory spike is loaded, it is heated by the fuel combustion products, the charge is heated, and the mixture is melted, but unlike the known method, the blank refractory spike is created by loading refractories with holes in the shaft , the total area of the inlet and outlet sections of which in the loaded idle spike is 0.1-0.6 of the free cross-sectional area of the cupola in the melting zone of the charge, and refractories from the hole they are loaded so that the volume of voids for the passage of hot gases and the melt is equal to 0.15-0.7 of the volume of the mine filled with idle refractory ears, and when the gas cupola is working, hot fuel combustion products and melt are passed mainly through openings of refractory blank ears.
Такое сочетание новых признаков с известными позволяет увеличить равномерность распределения горячих газов и перегреваемого расплава в холостой огнеупорной колоше газовой вагранки, улучшить теплопередачу от горячих газов расплаву, увеличить производительность и термический коэффициент полезного действия плавильного агрегата, уменьшить тепловые потери и износ футеровки, снизить энергоемкость плавки.This combination of new features with the known ones makes it possible to increase the uniformity of distribution of hot gases and the heated melt in the idle refractory cone of a gas cupola, improve the heat transfer from hot gases to the melt, increase the productivity and thermal coefficient of efficiency of the melting unit, reduce heat losses and wear of the lining, and reduce the energy consumption of melting.
Предлагаемый способ плавки можно осуществлять в газовых вагранках с холостой огнеупорной колошей. Плавить можно неметаллические материалы (камни, бой огнеупоров, стекло) и получать расплав с требуемой температурой для производства применяемых в строительстве изделий. Этот способ можно применять и при плавке металлической шихты, но наибольшая эффективность достигается при получении из расплава минеральной ваты. Газовые вагранки могут работать с использованием предложенного способа на газообразном, жидком, смешанном топливе. Для загрузки в шахту газовой вагранки в период создания холостой огнеупорной колоши рационально использовать высокоогнеупорные изделия в виде перфорированных кирпичей со сквозными отверстиями, имеющими в поперечных сечениях круглую, эллиптическую, овальную, квадратную, прямоугольную, треугольную форму, форму сечения в виде трапеций, параллелограммов, многоугольников, секторов, сегментов, полукругов, комбинаций этих геометрических фигур или выполненных в виде рам со сквозными окнами (отверстиями). Огнеупорные изделия могут быть выполнены в виде призм, цилиндров, усеченных конусов, шаровых поясов, шаров, бочек, эллипсоидов. Во всех случаях огнеупорные изделия должны иметь сквозные отверстия, которые должны быть размещены так, чтобы достигалась требуемая прочность изделий и необходимая суммарная площадь входных и выходных сечений отверстий. Материал изделий должен иметь огнеупорность на 50-400 градусов выше достигаемой в печи максимальной температуры. Огнеупоры должны выдерживать 10-40 теплосмен, сохранять прочность при высокой температуре, не размягчаться, не разрушаться при работе печи, быть шлакоустойчивыми, не разрушаться при перемещении по ним расплава. При плавке неметаллических материалов, содержащих преимущественно оксиды кремния, кальция, магния, железа, при основности расплава 0,8-1 рационально применять высокоглиноземистые изделия, содержащие 60-95% оксида алюминия.The proposed method of melting can be carried out in gas cupolas with blank refractory ears. Non-metallic materials can be melted (stones, refractory materials, glass) and a melt can be obtained with the required temperature for the production of products used in construction. This method can also be used for melting a metal charge, but the greatest efficiency is achieved when mineral wool is obtained from a melt. Gas cupolas can operate using the proposed method on gaseous, liquid, mixed fuel. To load a gas cupola into the mine during the creation of a single refractory spike, it is rational to use high-refractory products in the form of perforated bricks with through holes that have round, elliptical, oval, square, rectangular, triangular cross sections in the form of sections in the form of trapezoids, parallelograms, polygons , sectors, segments, semicircles, combinations of these geometric shapes or made in the form of frames with through windows (holes). Refractory products can be made in the form of prisms, cylinders, truncated cones, ball belts, balls, barrels, ellipsoids. In all cases, the refractory products must have through holes, which must be placed so as to achieve the required strength of the products and the required total area of the inlet and outlet sections of the holes. The material of the products should have a fire resistance of 50-400 degrees higher than the maximum temperature reached in the furnace. Refractories must withstand 10–40 heat exchanges, maintain strength at high temperature, not soften, not collapse during operation of the furnace, be slag-resistant, and not collapse when the melt moves along them. When melting non-metallic materials containing predominantly oxides of silicon, calcium, magnesium, iron, with a melt basicity of 0.8-1 it is rational to use high-alumina products containing 60-95% alumina.
Предлагаемый способ плавки осуществляется следующим образом.The proposed method of melting is as follows.
Производят розжиг горелок газовой вагранки, производят разогрев футеровки шихты, загрузку холостой огнеупорной колоши, разогрев ее продуктами сгорания топлива. Холостую огнеупорную колошу создают, загружая в шахту огнеупоры с отверстиями, суммарная площадь входных и выходных сечений которых в загруженной холостой колоше равна 0,1-0,6 площади свободного поперечного сечения вагранки в зоне плавления шихты. Огнеупоры с отверстиями загружают так, чтобы объем пустот для прохождения горячих газов и расплава был бы равен 0,15-0,7 объема шахты, заполняемой холостой огнеупорной колошей.Ignite the gas cupola burners, warm the lining of the charge, load the idle refractory spike, and heat it with fuel combustion products. A blank refractory spike is created by loading refractories with holes into the shaft, the total area of the input and output sections of which in the loaded blank spike is 0.1-0.6 of the free cross sectional area of the cupola in the charge melting zone. Refractories with openings are loaded so that the volume of voids for the passage of hot gases and melt is equal to 0.15-0.7 of the volume of the mine, filled with blank refractory ears.
На разогретую холостую огнеупорную колошу загружают шихту, доводят путем регулирования расходы топлива и окислителя до требуемых, нагревают и плавят горячими продуктами сгорания шихту. Продукты сгорания перемещаются преимущественно по отверстиям в огнеупорах и частично между огнеупорами холостой колоши, нагревают стенки огнеупоров, а навстречу движущимся горячим газам поступает из зоны плавления расплав, который перегревается, стекает на подину, выходит из вагранки и отбирается для получения литых изделий.The mixture is loaded onto a heated idle refractory spike, the fuel and oxidizer consumption are adjusted to the required ones by regulation, the mixture is heated and melted with hot combustion products. Combustion products move mainly through openings in refractories and partially between idle refractories, heat up the walls of refractories, and melt, which overheats, flows to the hearth, flows out of the cupola and is selected to obtain cast products to move hot gases.
Благодаря наличию в огнеупорах холостой колоши отверстий и неплотной их упаковке горячие газы распределяются в холостой колоше более равномерно, огнеупоры больше отбирают теплоты от горячих газов, в связи с чем повышается температура расплава, производительность и термический коэффициент полезного действия вагранки.Due to the presence of single holes in the refractories and their loose packing, hot gases are distributed more evenly in the idler, the refractories take away more heat from hot gases, which increases the melt temperature, productivity and thermal efficiency of the cupola.
При суммарной площади входных и выходных сечений отверстий S в огнеупорах холостой колоши меньше 0,1 площади свободного поперечного сечения вагранки S1 в зоне плавления шихты не достигается равномерность распределения горячих газов в холостой колоше, экономичность процесса резко снижается. При S>0,6·S1 резко снижается прочность огнеупоров в холостой колоше и нарушается процесс плавки. Оптимальность достигается при 0,1·S1≤S≤0,6·S1.When the total area of the input and output sections of the holes S in the refractories of the blank spike is less than 0.1 of the free cross-sectional area of the cupola S 1 in the melting zone of the charge, the uniform distribution of hot gases in the blank spike is not achieved, the process efficiency is sharply reduced. At S> 0.6 · S 1 , the strength of refractories in the idle drum sharply decreases and the melting process is disrupted. Optimality is achieved at 0.1 · S 1 ≤S≤0.6 · S 1 .
Огнеупоры с отверстиями надо загружать так, чтобы объем пустот V для прохождения горячих газов и расплава был бы 0,15·V1≤V≤0,7·V1, где V1 - объем шахты, заполняемый холостой огнеупорной колошей. При V<0,15·V1 в связи с плотной упаковкой огнеупоров в холостой колоше перекрывается часть отверстий в огнеупорах, резко повышается сопротивление движению горячих газов в холостой колоше, резко снижается производительность плавильного агрегата. При V>0,7·V1 резко снижается скорость движения горячих газов в холостой огнеупорной колоше, нарушается процесс теплопередачи от горячих газов расплаву, снижается температура расплава. При 0,1·S1≤S≤0,6·S1, 0,15·V1≤V≤0,7·V1 горячие продукты сгорания топлива и расплав проходят преимущественно через отверстия огнеупоров, происходит интенсивная теплопередача, достигается экономичность процесса, энергоемкость плавки минимальная.Refractories with holes must be loaded so that the volume of voids V for the passage of hot gases and the melt would be 0.15 · V 1 ≤V≤0.7 · V 1 , where V 1 is the shaft volume filled with idle refractory ears. At V <0.15 · V 1 , due to the tight packing of refractories in an idle shell, part of the holes in the refractories overlap, the resistance to movement of hot gases in the blank drum sharply increases, and the performance of the melting unit decreases sharply. At V> 0.7 · V 1 , the speed of movement of hot gases in the idle refractory cone sharply decreases, the process of heat transfer from hot gases to the melt is disrupted, and the temperature of the melt decreases. At 0.1 · S 1 ≤S≤0.6 · S 1 , 0.15 · V 1 ≤V≤0.7 · V 1, hot products of fuel combustion and the melt pass mainly through the openings of the refractories, intense heat transfer occurs, and efficiency is achieved process, the energy intensity of the heat is minimal.
Пример осуществления способа.An example implementation of the method.
В экспериментальной газовой вагранке, предназначенной для плавки чугуна, создавали холостую огнеупорную колошу из высокоглиноземистых кирпичей, в которых были выполнены отверстия в таком количестве и так, чтобы 0,1·S1≤S≤0,6·S1. Огнеупоры с отверстиями загружали так, чтобы 0,15·V1≤V≤0,7·V1. Плавили в газовой вагранке битый строительный кирпич при сжигании природного газа в смеси с горячим воздухом и получаемой температуре продуктов сгорания в холостой колоше 1650-1700°С. Температура расплава на выходе из печи была 1350-1420°С. Из расплава в формах получали пористые изделия (путем продувки газом) для теплоизоляции строительных конструкций. Количество плавок определялось, исходя из необходимости выявления оптимальности параметров. Для сравнения плавили в этой вагранке ту же шихту при использовании в огнеупорной колоше сплошных огнеупоров, то есть применяли известный способ. Проводился анализ материальных и тепловых балансов. Были достигнуты равномерность распределения горячих газов и расплава в огнеупорной колоше, повышение термического коэффициента полезного действия в 1,3-2 раза, увеличение производительности в 1,5-1,8 раза, по сравнению с применением известного способа (когда загружались в холостую колошу неперфорированные огнеупоры). Износ футеровки был незначительный, тепловые потери были небольшие. На плавки расходовалось в 1,1-1,3 раза меньше природного газа. Было установлено, что при длительных непрерывных плавках экономичность процесса возрастает и она может достигать максимальной величины, если предложенный способ используется в оборудовании (газовой вагранке) минераловатного производства.In an experimental gas cupola intended for cast iron smelting, a blank refractory spike was made of high-alumina bricks in which holes were made in such an amount and so that 0.1 · S 1 ≤S≤0.6 · S 1 . Refractories with holes were loaded so that 0.15 · V 1 ≤V≤0.7 · V 1 . The beaten building brick was melted in a gas cupola while burning natural gas in a mixture with hot air and the resulting temperature of the combustion products in a single drum 1650-1700 ° C. The temperature of the melt at the outlet of the furnace was 1350-1420 ° C. Porous products (by gas purging) were obtained from the melt in the molds for thermal insulation of building structures. The number of heats was determined based on the need to identify the optimality of the parameters. For comparison, the same mixture was melted in this cupola when solid refractories were used in the refractory spike, that is, the known method was used. The analysis of material and thermal balances. A uniform distribution of hot gases and melt in the refractory spike was achieved, an increase in the thermal coefficient of efficiency by 1.3-2 times, an increase in productivity by 1.5-1.8 times, compared with the application of the known method (when unperforated were loaded into a single spike) refractories). Lining wear was negligible, heat losses were small. 1.1-1.3 times less natural gas was consumed for smelting. It was found that during continuous continuous melting, the efficiency of the process increases and it can reach a maximum value if the proposed method is used in equipment (gas cupola) of mineral wool production.
Предлагаемый способ обеспечивает технический эффект и может быть осуществлен с помощью известных в технике средств, его можно применять не только для плавки материалов (неметаллических, металлических), но и при нагреве и обжиге керамических изделий, при обжиге известняка, руд, при сжигании бытовых отходов и плавке содержащихся в них негорючих веществ.The proposed method provides a technical effect and can be carried out using means known in the art, it can be used not only for melting materials (non-metallic, metallic), but also when heating and firing ceramic products, when firing limestone, ores, and burning household waste and smelting the non-combustible substances contained in them.
При применении предлагаемого способа расход огнеупоров на холостую колошу по массе уменьшается в 1,3-2 раза по сравнению с применением сплошных огнеупоров в известном способе, снижается трудоемкость выбивки холостой колоши в конце плавки. При меньшей массе меньше стоимость материалов, расходуемых на изготовление изделий для холостой колоши. Предлагаемый способ позволяет повысить производительность, термический коэффициент полезного действия плавильного агрегата, достигать экономичности процесса плавки.When using the proposed method, the consumption of refractories for a single pile by weight is reduced by 1.3-2 times in comparison with the use of continuous refractories in the known method, the laboriousness of knocking out a single pile at the end of the smelting is reduced. With a lower mass, the cost of materials spent on the manufacture of products for idle heads is lower. The proposed method allows to increase productivity, thermal efficiency of the melting unit, to achieve the efficiency of the melting process.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008144228/03A RU2380325C1 (en) | 2008-11-06 | 2008-11-06 | Method of melting in gas cupola furnace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008144228/03A RU2380325C1 (en) | 2008-11-06 | 2008-11-06 | Method of melting in gas cupola furnace |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2380325C1 true RU2380325C1 (en) | 2010-01-27 |
Family
ID=42122078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008144228/03A RU2380325C1 (en) | 2008-11-06 | 2008-11-06 | Method of melting in gas cupola furnace |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2380325C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2652044C1 (en) * | 2017-02-20 | 2018-04-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Группа компаний "КАНЕКС" | Gas and electric cupola furnace (gecf) for the nonmetallic materials melting |
-
2008
- 2008-11-06 RU RU2008144228/03A patent/RU2380325C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2652044C1 (en) * | 2017-02-20 | 2018-04-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Группа компаний "КАНЕКС" | Gas and electric cupola furnace (gecf) for the nonmetallic materials melting |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2482077C2 (en) | Cupola furnace and method of obtaining molten silica | |
| CN203033894U (en) | Parallel flow heat storage double chamber kiln support arch structure | |
| CN102627418B (en) | Compound lime kiln | |
| CN102786314B (en) | Fused-rebonded magnesite-chrome brick with excellent thermal shock resistance and production process | |
| RU2380325C1 (en) | Method of melting in gas cupola furnace | |
| KR101839097B1 (en) | Assembly of firewood kiln | |
| RU2493517C1 (en) | Shaft gas furnace for lump material roasting (versions) | |
| RU123507U1 (en) | MINING GAS FURNACE FOR FIRING LUMBAR MATERIALS (OPTIONS) | |
| RU2587115C1 (en) | Counterflow shaft furnace for burning carbonaceous materials, heated with gaseous fuel | |
| RU2652608C1 (en) | Shaft furnace for burning lump material | |
| CN101934550B (en) | Manufacturing method of fired steel fibre gas permeable bricks | |
| RU2303759C1 (en) | Well furnace for producing granulated roasted calcium acid | |
| RU2321809C2 (en) | Well furnace for roasting materials | |
| CN201694956U (en) | Novel gas-burning shaft kiln | |
| RU2007112251A (en) | METHOD OF RINSING THE BLASTING STOVE | |
| US4362293A (en) | Cupola | |
| CN211261772U (en) | Heat preservation side wall of silicon carbide smelting furnace | |
| RU129614U1 (en) | SHAFT FURNACE FOR FIRING BULK MATERIALS | |
| SU941823A1 (en) | Blast cupola | |
| CN203728589U (en) | Continuous production device for whitening black talc through calcination | |
| CN114018053B (en) | Baking method for newly-built sintering furnace | |
| CN206940741U (en) | A kind of vertical limestone kiln | |
| RU2253076C1 (en) | Method of melting in gas cupola | |
| RU2166159C2 (en) | Counterflow-direct flow shaft furnace for roasting of carbonate rocks | |
| RU2412413C1 (en) | Procedure for melting iron in cupola |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101107 |