RU2394196C1

RU2394196C1 - Melting furnace

Info

Publication number: RU2394196C1
Application number: RU2009114526/02A
Authority: RU
Inventors: Сергей Иванович Огарышев (RU); Сергей Иванович Огарышев
Original assignee: Сергей Иванович Огарышев
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2009-04-16
Publication date: 2010-07-10

Abstract

FIELD: metallurgy. ^ SUBSTANCE: melting furnace consists of case with sole, upper side part and lining, of jacket, of sole part cooling system and of furnace upper part cooling system. The furnace upper part cooling system is made as circular-form pipe positioned at an upper edge of the jacket around its external surface. Branches for drain of fluid, directed onto surface of the jacket between vertical ribs of the upper part of the jacket, are uniformly distributed on the pipe. The upper part of the jacket is separated from the jacket of the sole part with a ledge of box shape connected with pipes for fluid drain. The cooling system of the sole part is made as a funnel-like reservoir enveloping the bottom and a lower part of the side wall of the sole with a gap and connected with installation for supply of gaseous medium. The circular-shape pipe of the furnace upper part cooling system is joined to a fluid cooling station. ^ EFFECT: raised reliability of furnace due to its upper part external cooling and due to free flow of cooling medium along walls of sole part. ^ 2 dwg, 2 cl

Description

Изобретение относится к конструкции электрических плавильных печей, в частности может использоваться в руднотермических электропечах для плавки базальта при производстве минераловатных изделий, также может использоваться в конструкции металлургических печей и стекловаренных.The invention relates to the design of electric melting furnaces, in particular, can be used in ore-thermal electric furnaces for melting basalt in the production of mineral wool products, can also be used in the design of metallurgical furnaces and glass melting.

Известен патент Германии на изобретение №3515438, С21С 5/52, 1985, по которому для охлаждения пода плавильной печи с находящимися в нем подовыми электродами устанавливают плиту, через которую проходят электроды, и вдувают воздух в промежуточное пространство между этой плитой и подом. Недостатками являются локальное охлаждение и невозможность полного охлаждения стенок плавильной печи, что снижает надежность ее работы.A German patent is known for invention No. 3515438, C21C 5/52, 1985, according to which, for cooling the hearth of the melting furnace with the hearth electrodes located therein, a plate is installed through which the electrodes pass and air is blown into the intermediate space between this plate and the hearth. The disadvantages are local cooling and the inability to completely cool the walls of the melting furnace, which reduces the reliability of its operation.

Дуговая сталеплавильная печь по авторскому свидетельству СССР №1421961, F27B 3/08, 1988, содержит электроды и кожух с водоохлаждаемыми панелями, расположенными по периметру печи группами на различном расстоянии от электродов. Недостатком является внутреннее расположение охлаждаемых панелей в печи, что ведет к недостаточной надежности конструкции из-за действия контрастных температур на разогретые внутренние стенки. При деформации и растрескивании внутренних стенок происходит воздействие электрических дуг на водоохлаждаемые панели, вызывающее их разрушение. Попадание воды в плавильную емкость недопустимо по нормам безопасности.According to USSR author's certificate No. 1421961, F27B 3/08, 1988, the arc steel-smelting furnace contains electrodes and a casing with water-cooled panels located along the perimeter of the furnace in groups at different distances from the electrodes. The disadvantage is the internal arrangement of the cooled panels in the furnace, which leads to insufficient design reliability due to the action of contrasting temperatures on the heated internal walls. When the inner walls are deformed and cracked, electric arcs act on the water-cooled panels, causing their destruction. Water entering the smelter is not permissible according to safety standards.

В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбрана дуговая плавильная печь по патенту РФ на изобретение №2246669, F27B 3/08, 2005, содержащая огнеупорно-футерованную плавильную емкость с подом и боковыми стенками. Боковые стенки верхней части печи снабжены водяным охлаждением. Стенка плавильной емкости чашеобразно окружена охлаждающим устройством, в котором охлаждающая среда протекает в непосредственном контакте со стенкой печи. Транспортировку охлаждающей среды поддерживают за счет конвекции или за счет расположенного вне охлаждающего устройства транспортирующего устройства, например насоса или воздуходувки. Недостатком является внутреннее расположение труб водяного охлаждения верхней части печи, снижающее надежность устройства. Кроме того, выполнение чаши охлаждающего устройства охватывающей подовую часть по всей высоте, также снижает надежность печи. Это объясняется тем, что при использовании охлаждающей жидкости сложно обеспечить герметичность чашеобразного охлаждающего устройства в местах выпуска расплава, следовательно, возможны утечки охлаждающей жидкости, что снижает надежность печи. При использовании воздушной охлаждающей среды внутри чаши возможны динамические удары вследствие изменений направления потока и возникновения турбулентного течения, возникают зоны повышенных ударных нагрузок, что может привести к разрушению рубашки охлаждающего устройства.As the closest analogue to the claimed technical solution, the arc melting furnace according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2246669, F27B 3/08, 2005, containing a refractory-lined melting vessel with a hearth and side walls, was selected. The side walls of the upper part of the furnace are equipped with water cooling. The wall of the melting tank is bowl-shaped surrounded by a cooling device in which the cooling medium flows in direct contact with the furnace wall. The transport of the cooling medium is supported by convection or by means of a conveying device located outside the cooling device, for example, a pump or blower. The disadvantage is the internal arrangement of the water cooling pipes of the upper part of the furnace, which reduces the reliability of the device. In addition, the implementation of the bowl of the cooling device covering the hearth over the entire height also reduces the reliability of the furnace. This is due to the fact that when using a cooling liquid it is difficult to ensure the tightness of a bowl-shaped cooling device in the places where the melt is discharged, therefore, coolant leaks are possible, which reduces the reliability of the furnace. When using an air cooling medium inside the bowl, dynamic shocks are possible due to changes in the direction of flow and the appearance of turbulent flow, zones of increased shock loads arise, which can lead to destruction of the jacket of the cooling device.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение надежности плавильной печи.The technical result of the claimed invention is to increase the reliability of the melting furnace.

Технический результат достигается тем, что в плавильной печи, содержащей корпус с подом, верхней боковой частью и футеровкой, кожух, систему охлаждения верхней части печи и систему охлаждения подовой части, согласно изобретению система охлаждения верхней части печи выполнена в виде кольцеобразной трубы, расположенной у верхнего края кожуха вокруг его наружной поверхности, с равномерно распределенными отводами для выпуска жидкости, направленными на поверхность кожуха между вертикальными ребрами верхней части кожуха, отделенной от кожуха подовой части карнизом коробчатой формы, соединенным с трубами для слива жидкости, система охлаждения подовой части выполнена в виде воронкообразной емкости, охватывающей с зазором дно и низ боковой стенки подовой части и соединенной с устройством подачи газообразной среды. Кольцеобразная труба системы охлаждения верхней части печи соединена со станцией охлаждения жидкости.The technical result is achieved by the fact that in a melting furnace containing a hearth, upper side and lining, a casing, a cooling system of the upper part of the furnace and a cooling system of the bottom part, according to the invention, the cooling system of the upper part of the furnace is made in the form of an annular pipe located at the top the edges of the casing around its outer surface, with uniformly distributed bends for the release of fluid directed to the surface of the casing between the vertical ribs of the upper part of the casing, separated from the skin ha of the bottom part with a box-shaped cornice connected to pipes for draining the liquid, the cooling system of the bottom part is made in the form of a funnel-shaped tank, covering the bottom and bottom of the side wall of the bottom part with a gap and connected to the gaseous medium supply device. The annular pipe of the cooling system of the upper part of the furnace is connected to the liquid cooling station.

Технический результат обеспечивается за счет выполнения системы охлаждения верхней части печи в виде кольцеобразной трубы, расположенной у верхнего края кожуха вокруг его наружной поверхности, с равномерно распределенными отводами для выпуска жидкости. Равномерное наружное охлаждение стенки верхней части печи повышает ее надежность за счет исключения внутренних деформаций и трещин. Выполнение на наружной поверхности верхней части вертикальных ребер и расположение между ними отводов охлаждающей жидкости способствует более эффективному и равномерному охлаждению стенки печи. При этом создается минеральный гарнисажный слой, защищающий футеровку верхней части печи. Выполнение системы охлаждения подовой части печи в виде воронкообразной емкости, охватывающей с зазором дно и низ боковой стенки подовой части, а также разделение частей наружной поверхности кожуха карнизом коробчатой формы позволяет повысить надежность работы печи за счет того, что охлаждающая газовая среда, например воздух, свободно омывает кожух подовой части, не вызывая внутренних напряжений конструкции. При этом создается гарнисажный слой из железа, защищающий футеровку подовой части. Боковая стенка воронкообразной емкости, охватывающая низ боковой стенки подовой части, является направляющей потока вдоль стенок кожуха подовой части. Эффективность охлаждения подовой части обеспечивается за счет того, что поток охлаждающей среды, поднимаясь вверх, ударяется о горизонтальную стенку карниза, меняет свое направление, в результате чего создаются зоны завихрения, увеличивается кинетическая энергия охлаждающего потока. Частичное охлаждение омывающей кожух газовой среды происходит в результате ее контакта с трубами для слива охлаждающей жидкости и стенками карниза, коробчатая форма которого содержит охлаждающую жидкость.The technical result is achieved due to the implementation of the cooling system of the upper part of the furnace in the form of an annular pipe located at the upper edge of the casing around its outer surface, with uniformly distributed outlets for the release of liquid. Uniform external cooling of the wall of the upper part of the furnace increases its reliability by eliminating internal deformations and cracks. The execution on the outer surface of the upper part of the vertical ribs and the location between them of the coolant taps contributes to a more efficient and uniform cooling of the furnace wall. This creates a mineral skull layer that protects the lining of the upper part of the furnace. The implementation of the cooling system of the hearth of the furnace in the form of a funnel-shaped tank, covering with a gap the bottom and bottom of the side wall of the hearth, as well as the separation of the parts of the outer surface of the casing with a box-shaped cornice, can improve the reliability of the furnace due to the fact that the cooling gas medium, for example, air washes the casing of the hearth part without causing internal stresses of the structure. This creates a skull layer of iron, which protects the lining of the hearth. The side wall of the funnel-shaped container, covering the bottom of the side wall of the hearth, is a flow guide along the walls of the casing of the hearth. The efficiency of cooling the hearth is ensured by the fact that the flow of the cooling medium, rising upward, hits the horizontal wall of the cornice, changes its direction, as a result of which swirl zones are created, and the kinetic energy of the cooling stream increases. Partial cooling of the gas medium washing casing occurs as a result of its contact with the pipes for draining the coolant and the walls of the cornice, the box-shaped of which contains coolant.

На фигуре 1 представлен общий вид плавильной печи.The figure 1 presents a General view of the melting furnace.

На фигуре 2 представлен разрез плавильной печи.The figure 2 presents a section of a melting furnace.

Плавильная печь содержит корпус 1 с подом 2, верхней боковой частью 3, футеровкой 4, кожухом 5. На верхней части кожуха 5 выполнены вертикальные ребра 6. Верхняя часть кожуха 5 отделена от подовой части карнизом 7 с отверстиями 8 и трубами для слива жидкости 9. Система охлаждения верхней части печи содержит кольцеобразную трубу 10, соединенную со станцией охлаждения жидкости (не показана). На кольцеобразной трубе выполнены отводы для выпуска жидкости 11. Система охлаждения подовой части печи содержит установленную с зазором вокруг дна и низа боковой стенки кожуха воронкообразную емкость 12, соединенную с устройством подачи газообразной охлаждающей среды 13. Корпус 1 содержит устройство для выпуска расплава 14.The melting furnace contains a housing 1 with a hearth 2, an upper side part 3, a lining 4, a casing 5. On the upper part of the casing 5 there are vertical ribs 6. The upper part of the casing 5 is separated from the bottom part by a cornice 7 with holes 8 and pipes for draining the liquid 9. The cooling system of the upper part of the furnace contains an annular pipe 10 connected to a liquid cooling station (not shown). Bends for discharging liquid 11 are made on the annular pipe. The cooling system of the furnace bottom contains a funnel-shaped tank 12 mounted with a gap around the bottom and bottom of the side wall of the casing, connected to a gaseous cooling medium supply device 13. The housing 1 contains a melt discharge device 14.

Плавильная печь работает следующим образом.A melting furnace operates as follows.

Открывают свод печи, загружают шихту, герметично закрывают корпус 1 для исключения подсоса воздуха в печь, включают печь на расплавление. Электроплавку минерального сырья производят при непрерывном режиме работы электропечи. Для гарантированного образования гарнисажного слоя из железа на футеровке подовой части печи осуществляют управление тепловым режимом футеровки 4 подовой части путем охлаждения донной части кожуха 5 воздушными потоками, проходящими через воронкообразную емкость 12. В качестве устройства подачи газообразной охлаждающей среды 13 используют, например, вентилятор осевой низкого давления. Футеровка верхней части печи располагается вертикально, служит для формирования и удержания расплава минеральной части продукта, внешней поверхностью плотно прилегает к верхней части водоохлаждаемого цилиндрического кожуха 5. Охлаждение производят, подавая жидкость, например воду, от станции охлаждения через отводы 11 кольцеобразной трубы 10 на поверхность кожуха 5. Интенсивность охлаждения увеличивается за счет стекания охлаждающей жидкости не только по внешней цилиндрической поверхности кожуха 5, но и по вертикальным ребрам 6, а также за счет накопления жидкости в карнизе коробчатой формы 7. Охлаждающую жидкость сливают из карниза 7 через отверстия 8 по трубам для слива жидкости 9.Open the arch of the furnace, load the mixture, hermetically close the housing 1 to prevent air leakage into the furnace, turn on the furnace for melting. Electric melting of mineral raw materials is carried out under continuous operation of an electric furnace. To ensure the formation of a skull layer of iron on the lining of the hearth of the furnace, the thermal regime of the lining 4 of the hearth is controlled by cooling the bottom of the casing 5 by air flows passing through the funnel-shaped container 12. For example, an axial low fan is used as a device for supplying a gaseous cooling medium 13 pressure. The lining of the upper part of the furnace is located vertically, serves to form and hold the molten mineral part of the product, its outer surface is tightly attached to the upper part of the water-cooled cylindrical casing 5. Cooling is carried out by supplying a liquid, for example water, from the cooling station through taps 11 of the ring-shaped pipe 10 to the casing surface 5. The cooling intensity increases due to the draining of the coolant not only along the outer cylindrical surface of the casing 5, but also along the vertical ribs 6, as well as due to the accumulation of liquid in the eaves box-shaped 7. Coolant is drained from the eaves 7 through holes 8 through pipes for draining the liquid 9.

Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет повысить надежность плавильной печи за счет наружного охлаждения ее верхней части и за счет свободного прохождения охлаждающей среды вдоль стенок подовой части печи.Thus, the claimed technical solution improves the reliability of the melting furnace due to external cooling of its upper part and due to the free passage of the cooling medium along the walls of the hearth of the furnace.

Claims

1. A melting furnace comprising a housing with a hearth, an upper side and a lining, a casing, a cooling system for the upper part of the furnace and a cooling system for the hearth, characterized in that the cooling system for the upper part of the furnace is made in the form of an annular pipe located around the upper edge of the casing its outer surface, with uniformly distributed outlets for the release of fluid, directed to the surface of the casing between the vertical ribs made in the upper part of the casing, which is separated from the casing of the bottom part of the carn Zoom box-shaped pipes connected to the overflow and the cooling system of the bottom part is formed as a funnel-shaped container with a gap encompassing the bottom and the bottom side wall and bottom part connected to the device supplying a gaseous cooling medium.

2. The melting furnace according to claim 1, characterized in that the annular pipe of the cooling system of the upper part of the furnace is connected to a liquid cooling station.