SU1357435A1

SU1357435A1 - Refractory unit for blowing metal with gases in furnace

Info

Publication number: SU1357435A1
Application number: SU864092280A
Authority: SU
Inventors: Владлен Пинхасович Немченко; Леонид Марикович Тункель; Лариса Викторовна Узберг; Рудольф Алексеевич Панфилов; Александр Павлович Кукурузов
Original assignee: Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности; Уральский научно-исследовательский институт черных металлов
Priority date: 1986-05-26
Filing date: 1986-05-26
Publication date: 1987-12-07

Abstract

Изобретение относитс к металлургии , в частности к устройствам дл продувки высокотемпературных расплавов. Цель изобретени -.повышение производительности печи путем обеспечени надежности кислородной конверсии природного газа. В огнеупорном блоке, выполненном из газонепроницаемого материала и имеющем наклоненные к продольной оси симметрии каналы, сочетающие участки цилиндрической и конической формы с расши- р юпщмс наружу конусом, каналы выполнены пересекаемыми в центре блока. Два из них, цилиндрической формы, расположены в одной плоскости и наклонены под углом 5-15&deg; к продольной оси симметрии блока, а третий, конический , расположен вдоль нее. При этом конический канал и примыкающа к нему часть одного цилиндрического канала на 2/3-3/4 его длины заполнены газопроницаемым огнеупорным материалом . 1 ил.. о (Л со сд со СПThis invention relates to metallurgy, in particular, to devices for blowing high-temperature melts. The purpose of the invention is to increase the productivity of the furnace by ensuring the reliability of the oxygen conversion of natural gas. In a refractory block, made of a gas-tight material and having channels inclined to the longitudinal axis of symmetry, combining sections of cylindrical and conical shape with an extension cone outward, the channels are intersected in the center of the block. Two of them, cylindrical in shape, are located in the same plane and are inclined at an angle of 5-15 ° & to the longitudinal axis of symmetry of the block, and the third, conical, is located along it. At the same time, the conical channel and the adjacent part of one cylindrical channel 2 / 3-3 / 4 of its length are filled with gas-permeable refractory material. 1 il .. o (L with SD with SP

Description

.Изобретение относитс к металлургии , в частности к устройствам дл продувки высокотемпературных распл-а- вов.The invention relates to metallurgy, in particular to devices for blowing high-temperature melts.

Цель изобретени - повышение производительности печи путем обеспечени надежности кислородной конверсии природного газа.The purpose of the invention is to increase the productivity of the furnace by ensuring the reliability of the oxygen conversion of natural gas.

На чертеже изображен огнеупорный блок, продольный разрез.The drawing shows a refractory block, a longitudinal section.

Огнеупорный блок содержит плотную огнеупорную матрицу 1 и газоведущие каналы 2 - 4. Их оси расположены в плоскости продольной симметрии блока и пересекаютс в его центре. Каналы 3 и 4 имеют форму цилиндров, оси которых наклонены под углом 5-15 к продольной оси симметрии параллелепипеда , а вдоль нее располагаетс канал 2 в форме усеченного конуса, расиги- р ющегос наружу. Весь конический канал 2 и примыкающа к нему часть канала 3 на 2/3-3/4 его длины (L) заполнены газопроницаемой огнеупорной пористой массой 5, прочно св занной с матрицей 1, The refractory block contains a dense refractory matrix 1 and gas-conducting channels 2-4. Their axes are located in the plane of the longitudinal symmetry of the block and intersect at its center. Channels 3 and 4 have the shape of cylinders, the axes of which are inclined at an angle of 5–15 to the longitudinal axis of symmetry of the parallelepiped, and along it is a channel 2 in the shape of a truncated cone, extending outward. The entire conical channel 2 and the adjacent part of the channel 3 for 2 / 3-3 / 4 of its length (L) are filled with a gas-permeable refractory porous mass 5, firmly connected to the matrix 1,

Выполнение подающего канала в виде двух каналов, переход щих в конуExecution of the feed channel in the form of two channels that go to the stake

совидный канал, обеспечивает одновре- 30 выходит за его пределы,т.е. в расменную подачу кислорода и природного газа в заданном соотношении дл получени восстановительной газовой смеси , содержащей около 30% окиси углерода и 60% водорода.combined channel provides simultaneously beyond its limits, i.e. in the supply of oxygen and natural gas in a given ratio to obtain a reducing gas mixture containing about 30% carbon monoxide and 60% hydrogen.

Проход по каналу, больша часть которого заполнена газопроницаемой массой, кислород успевает нагретьс до температуры/./1000 С, что ускор ет последующую конверсию природного газа , а также исключает образование взрывоопасной смеси.The passage through the channel, most of which is filled with a gas-permeable mass, oxygen manages to heat up to a temperature of /./1000 ° C, which accelerates the subsequent conversion of natural gas, and also prevents the formation of an explosive mixture.

Проход по полому каналу, природ- ньй газ не успевает нагретьс до /- 500°С, благодар чему исключаетс его термическое разложение, т.е. выделение сажистого углерода.The passage through the hollow channel, the natural gas does not have time to warm up to / - 500 ° C, which prevents its thermal decomposition, i.e. release of black carbon.

Попада в конический канал, заполненный газопроницаемой массой, природный газ и кислород взаимодейст- ByioT между собой. Здесь идет процесс кислородной конверсии природного газа без выделени сажистого углерода. Продукты этой конверсии: окись углерода и водород - через конический канал подаютс в расплав. Расшир юща с наружу коническа форма канала обеспечивает минимальное сопротивле0Getting into a conical channel filled with a gas-permeable mass, natural gas and oxygen interact with each other. Here, the process of oxygen conversion of natural gas takes place without the release of black carbon. The products of this conversion: carbon monoxide and hydrogen are fed through the conical channel into the melt. The outwardly expanding conical shape of the channel provides minimal resistance.

5five

0 0

ние течению газов с учетом их нагрева .gas flow with regard to their heating.

Благодар тому, что природный газ и кислород подвод тс в зону реакции раздельно и при оптимальных температурах , а их взаимодействие протекает в узких порах между зернами огнеупорной массы, исключаетс возможность взрывов, привод щих к разрушению блока. Его прочность обеспечиваетс и той конструктивной особенностью, что наиболее ослабленна область пересечени осей каналов располагаетс в самом центре плотной огнеупорной матрицы,Due to the fact that natural gas and oxygen are supplied to the reaction zone separately and at optimum temperatures, and their interaction takes place in narrow pores between the refractory mass grains, the possibility of explosions leading to the destruction of the block is eliminated. Its strength is ensured by the design feature that the most weakened area of intersection of the axes of the channels is located in the very center of the dense refractory matrix,

Указанный интервал углов наклона осей и шиндрических каналов вл етс оптимальным и обусловлен следующим. Если угол встречи потоков кислорода и природного, газа превышает 30° (т.е. 15 + 15), их химическое взаимодействие локализуетс в узкой зоне, котора разогреваетс до и выше, 5 что приводит к быстрому разрушению блока. Если же угол встречи указанных потоков менее 10 .(т.е. 5+5 ), зона их взаимодействи раст гиваетс на всю длину конического канала иThe specified interval of tilt angles of the axes and shindric channels is optimal and is due to the following. If the meeting angle between the oxygen and the natural gas flows exceeds 30 ° (i.e., 15 + 15), their chemical interaction is localized in a narrow zone that warms up to and above, 5 which leads to rapid destruction of the block. If the meeting angle of these flows is less than 10. (i.e. 5 + 5), their interaction zone is extended to the entire length of the conical channel and

плав, что нежелательно, так как газы взаимодействуют с расплавом отдельно. Когда же углы наклона осей цилиндрических каналов к- оси блока наход тс в пределах 5 - 15° (т.е. угол встречи потоков, кислорода и природного газа в пределах 10 - 30°), зона их взаимодействи рассредотачиваетс по длине конического канала, но не выходит в расплав.melt, which is undesirable, as the gases interact with the melt separately. When the angles of inclination of the axes of the cylindrical channels to the block-axis are between 5 and 15 ° (i.e. the meeting angle of flows of oxygen and natural gas between 10 and 30 °), their interaction zone is distributed along the length of the conical channel, but does not go to the melt.

Указанные расплавы заполнени каналов пористой огнеупорной массой вл ютс оптимальными. Если длинаThe said channel melts of the porous refractory mass are optimal. If the length

заполненной части менее 2/3 длины канала, то, проход щий по нему кислород , не успевает нагретьс до температуры , необходимой дл зф- фективного протекани процесса конверсии . Если же длина заполненной части больше 3/4 длины канала, то менее 1/4 его длины, оставшейс свободной , оказываетс недостаточно дл осуществлени надежного уплотнени the filled part is less than 2/3 of the channel length, then the oxygen passing through it does not have time to reach the temperature necessary for an effective conversion process. If, however, the length of the filled part is greater than 3/4 of the channel length, then less than 1/4 of its length remaining free is not enough to ensure reliable sealing

между стенками канала и вводимой в него кислородподвод щей тр.убкой. Кога газопроницаемой массой заполнено от 2/3 до 3/4 длины канала, достигаетс надежное его уплотнение и нагрев подаваемого кислорода до температуры не менее .between the walls of the channel and the oxygen supplying cable introduced into it. The gas permeable mass is filled from 2/3 to 3/4 of the length of the channel, its reliable sealing and heating of the supplied oxygen to a temperature not less than that is achieved.

Таким образом, предлагаема конструкци огнеупорного блока обеспечивает одновременно в самом блоке определенную температурную подготовку разнородных газов в процессе их подачи , взрывобезопасное смешение газов в общей камере, с обеспечением в ней кислородной конверсии.Thus, the proposed design of the refractory block simultaneously provides in the block itself a certain temperature preparation of dissimilar gases in the process of their supply, explosion-proof mixing of gases in a common chamber, with the provision of oxygen conversion in it.

Пример. Блок размерами 465x150x80 мм изготавливают из массы магнезиального состава (на основе периклаза или периклазохромита) мето25Example. A block with dimensions of 465x150x80 mm is made of a mass of magnesian composition (based on periclase or periclazochromite) 25

дом прессовани в специальной пресс- f5 ца, ванади и др.) из оксидных рае- форме с закладными элементами дл формировани каналов. Давление прессовани составл ет 90-120 МПа. Центральный конический канал (со средним диаметром 30 мм) и один цилиндричес- 20 кий канал диаметром 15 мм (на 2/3- 3/4 его длины) заполн ют на виброплощадке или трамбованием газопроницаемой огн порной массой состава,. мас.%: плавленый периклаз фракции 2-0,5 мм 80, плавленый переклаз фракции менее 0,09 мм 15, раствор лигносульфоната кальци плотностью 1,20 г/см 5. Блок сушат и обжигают при 1700-1800°С. При этом образуютс прочна керамическа св зь между огнеупорной массой в каналах со стенками каналов, т.е. с матрицей. Коэффициент газопроницаемости спеченной пористой массы в каналах составл ет 100-150 мкм .the house of pressing in a special press (f5 tsa, vanadium, etc.) from oxide layers with embedded elements for forming channels. The pressing pressure is 90-120 MPa. The central conical channel (with an average diameter of 30 mm) and one cylindrical channel with a diameter of 15 mm (2/3 - 3/4 of its length) are filled on a vibrating plate or compressed by gas-permeable fire with a composite composition weight. wt.%: fused periclase fraction 2-0.5 mm 80, fused pereklaz fraction less than 0.09 mm 15, a solution of calcium lignosulfonate with a density of 1.20 g / cm 5. The block is dried and calcined at 1700-1800 ° C. In this case, a strong ceramic bond is formed between the refractory mass in the channels with the walls of the channels, i.e. with the matrix. The gas permeability coefficient of the sintered porous mass in the channels is 100-150 µm.

Предлагаемый блок эксплуатируетс следующим образом.The proposed unit is operated as follows.

При его установке в футеровку емкости дл продувки расплавов газами (например, в электродуговую печь с газопроницаемой подиной) в каналы 3 и 4 на 1/4 их длины ввод тс газо- подвод щие металлические трубки (неWhen it is installed in the lining of the vessel for purging the melts with gases (for example, an electric arc furnace with gas-permeable hearth) gas-supplying metal tubes (not

плавов. Это создает новые технологические возможности при выплавке ферросплавов , в частности, обуславливает существенную интенсификацию процесса получени ферромарганца и феррованади . Кроме того, при выплавке стали восстановлени железа из оксидного расплава снижает потери желе за в шлак, что, во-первых, приводит к экономии железорудного сырь ,а, во вторых, способствует повышению стойкости футеровки сталеплавильной печи за счет уменьшени корродирующего вли ни шлака с пониженным содержанием оксидов железа.floats. This creates new technological opportunities in the smelting of ferroalloys, in particular, causes a significant intensification of the process of obtaining ferromanganese and ferrovanadium. In addition, when smelting steel, the reduction of iron from oxide melt reduces the loss of jelly in the slag, which, firstly, leads to savings of iron ore raw materials, and, secondly, helps to increase the durability of the lining of the steelmaking furnace by reducing the corrosive effect of slag iron oxide content.

Claims

Formula invented and.

Refractory block for purging metal 35 in the furnace, consisting of a gas-tight matrix and channels located in it inclined to the longitudinal axis of symmetry, conical in shape with an outwardly expanded cone, characterized in that, in order to increase the furnace performance by ensuring the reliability of oxygen conversion of natural gas , channels are made with intersection

thirty

40

shown). The gaps between these tube-45 in the center of the block, two of which with zimi and the walls of channels 3 and 4, are tightly filled with a gas-tight refractory mass.

After the tank is filled with high-temperature melt and the block is heated, channel 3 is supplied with compressed oxygen, and channel 4 with compressed natural gas. The ratio of the costs of natural gas and oxygen is chosen within

Cell 2: 1 to 4: 3) required to effect the oxygen conversion of natural gas to produce a gas mixture containing about 30% carbon monoxide and 60% hydrogen.

Thus, the structural differences of the proposed refractory block reliably carry out the oxygen conversion of natural gas and its supply to high-temperature melts through the lining of the vessel. In the first place, the proposed unit should be used to reduce metals (iron, manganese

tsa, vanadium, etc.) from oxide ra-

floats. This creates new technological opportunities in the smelting of ferroalloys, in particular, causes a significant intensification of the process of obtaining ferromanganese and ferrovanadium. In addition, when smelting steel, reducing iron from oxide melt reduces iron loss to slag, which, firstly, leads to savings of iron ore raw materials, and, secondly, helps to increase the durability of the steelmaking furnace lining by reducing the corrosive effect of slag with a reduced iron oxide content.

Formula invented and.

A refractory block for purging metal with gases in a furnace, consisting of a gas-tight matrix and channels located in it inclined to the longitudinal axis of symmetry, conical in shape with an outwardly widened cone, characterized in that, in order to increase the furnace performance by ensuring the reliability of oxygen conversion of natural gas, channels are made with intersection

lindrical shape are located in the same plane and inclined at an angle of 5-15 ° to the longitudinal axis of symmetry of the block, and the third conic is located along it, with the entire conical channel and one of the cylindrical channels adjacent to it 2 / 3-3 / 4 its length filled gas permeable refractory material.