SU1662756A1 - Способ сушки футеровки металлургических емкостей и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано дл  сушки футеровки сталеразливочных ковшей. Цель - сокращение времени сушки и снижение энергозатрат. Способ включает нагрев футеровки и удаление паров воды при изменении давлени  от 20 до 2 кПа. Врем  нагрева футеровки составл ет 1...1,5 времени удалени  паров воды. Нагрев футеровки и удаление паров воды производ т циклично. Устройство дл  сушки футеровки представл ет собой полый шаблон 2, размещенный в ковше 1, и закрытый крышкой 3. Полость шаблона 2 сообщена с вакуумсистемой. Электронагревательный элемент 5 размещен в полости шаблона 2, бокова  и донна  поверхности которого выполнены перфорированными. Площадь перфорированной поверхности составл ет 0,15...0,25 общей площади поверхности шаблона 2, а отверсти  на боковой поверхности наклонены под углом 40...60° к горизонтали. 2 с.п. и 2 з.п.ф-лы, 2 табл., 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано дл  сушки футеровки металлургических емкостей, например сталеразливочных ковшей.

Цель изобретени  - сокращение времени сушки и снижение энергозатрат.

Способ включает нагрев футеровки от внешнего источника тепла, после чего производ т удаление паров воды при изменении давлени  от 20 до 2 кПа. Врем  нагрева футеровки составл ет 1-1,5 времени удалени  паров воды. Нагрев футеровки и удаление паров воды производ т циклично

На фиг.1 изображено устройство, реализующее способ, разрез; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.З - диаграммы температуры (крива  I) и количества удал емых паров воды (крива  II) в зависимости от времени.

Устройство дл  сушки футеровки стале- разливочного ковша 1 выполнено в виде полого формообразующего шаблона 2 с перфорированной боковой и донной поверхност ми . На шаблоне 2 размещена крышка 3 с прокладкой 4, образующа  с ним герметичную полость. В герметичной полости шаблона 2 расположены электронагревательные элементы 5. Крышка 3 снабжена патрубком 6 дл  соединени  герметичной полости шаблона 2 с вакуумной системой и патрубком 7 дл  подачи воздуха. Отверсти  на боковой поверхности шаблона 2 выполнены под углом а 45° к горизонтали. Угол а 40-60° к горизонтали сводит к минимуму попадание футеровочной массы в герметичную полость. Площадь перфорации поверхности шаблона 2 составл ет 0,195 м2 (0,19 его поверхности). Соотношение площади перфорации поверхности шаблона к его поверхности , равное 0,15-0,25, выбрано из условий обеспечени  эффективной сушки. Снижение этого соотношени  удлин ет цикл сушки за счет малой поверхности дл  удалени  паров воды, а увеличение его приводит к деформации шаблона 2 в процессе набивки. При этом верхний р д отверстий на боковой поверхности шаблона 2 выполнен на рассто нии 0,3 высоты ковша

1 (I 200 мм). Размещение верхнего р да отверстий на боковой поверхности выбирают из услови  обеспечени  циркулировани  потока воздуха по.всей высоте и толщине

футеровочного сло  I - (0,1-0,3) Н (табл.1). Если рассто ние I 0.1H происходит эффективна  сушка только верхнего сло  футеровки , если I 0.3 Н, практически не наблюдают циркул цию воздуха через футеровочную массу

На боковой и донной поверхност х ковша 1 имеютс  опорные отверсти  8. который способствуют боле - интенсивному проникновению воздуха через толщину футеровки,

5 что интенсифицирует процесс удалени  паров воды из ее глубины. Шаблон 2 выполнен цельным в случае ковшей малой емкости (до 16 т). Дл  облегчени  извлечени  шаблона 2 из ковша нанос т слой графитной

0 смазки. В случае ковшей емкостью до 50 т предусматривают механизм регулировани  зазора между стенками футеровки и шаблона любыми известными методами.

Дл  улучшени  распределени  воздуха

5 по внутреннему обьему шаблона на крышке установлена мембрана 9

Устройство работает следующим образом .

Устройство размещают в сталеразли0 вочном ковше 1 и производ т набивку и уплотнение футеровочной массы, например при помощи пневмотрамбовки. К электронагревательным элементам 5 подключают электрический ток и производ т нагрев фу5 теровки. Пары воды с поверхностного сло  футеровки поступают в герметичную полость шаблона 2 через отверсти  на его поверхности, которые удал ютс  потоком воздуха, подающегос  через патрубок 7 дл 

0 предотвращени  конденсации паров воды (стрелками показана циркул ци  потока воздуха и удал емых паров воды). Нагрев и подачу воздуха прекращают и производ т подключение герметичной полости шабло5 на 2 к вакуум-насосу посредством патрубка 6. Происходит удаление паров воды из полости шаблона 2. Под действием пониженного давлени  атмосферный воздух

поступает через поры футеровки и боковые опорные отверсти  8 на ковше 1, захватывает воду из внутренних пор футеровки и удал етс  через отверсти  шаблона 2 и вакуумную линию под пониженным давлением . Понижение давлени  способствует снижению температуры кипени  воды и термовлажностных напр жений в массе футеровки , Повышенные температуры футеровки и пониженное давление существенно интенсифицируют удаление паров воды за счет ускорени  диффузии из пор футеровки в герметичную полость шаблона 2.

Понижение давлени  вызывает энергичную диффузию паров воды из глубины футеровки к ее поверхности. Это способст- вует более интенсивному снижению влажности футеровки как в ее поверхностных сло х, так и в глубине.

Дл  обеспечени  более равномерного удалени  паров воды в процессе сушки пре- дусматривают применение вакуума переменной величины. Если в начале процесса сушки давление паров воды высоко и дл  удалени  их требуетс  небольшой вакуум (20 кПа), то по мере высыхани  поверхност- ного сло  при той же величине давлени  затрудн етс  диффузи  паров воды из глубины футеровки. Дл  улучшени  и ускорени  диффузии паров воды необходимо понизить давление в пределах до 2 кПа. Такой прием обеспечивает более равномерное удаление воды по всей поверхности футеровки ,

Пониженное давление способствует уменьшению температур кипени  воды, что не только снижает термовлажностные напр жение внутри футеровочной массы и сохран ет ее качество, но и существенно уменьшает количество энергии, затрачиваемой на осуществление процесса сушки.

Соотношение циклов нагрева и удалени  паров воды в процессе сушки составл ет 1-1,5. Если в первом цикле сушки теплопроводность футеровочной массы за счет более высокой влажности выше, то тре- буетс  меньше времени на нагрев. Поэтому соотношение циклов равно 1. Снижение влажности футеровки при последующих циклах уменьшает теплопроводность, что требует увеличени  времени дл  прогрева футеровки и вызывает повышение соотношени  циклов до 1,5

Череду  циклы нагрева и удалени  паров воды, осуществл ют сушку емкости до посто нного веса образца футеровки, высу- шенного при температуре 105-110°С.

После полной сушки футеровки устройство извлекают из ковша и цикл повтор ют на следующем ковше.

Пример 1. Производ т набивку и сушку футеровки сталеразливочного ковша емкостью 100 кг (в лабораторных услови х). Размеры ковша: диаметр 520 мм, высота 610 мм. Размеры шаблона: диаметр 420 мм, 610 мм. Площадь перфорированной поверхности составл ет 0,195 м или 0,19 общей поверхности шаблона. Отверсти  расположены под углом а 45°.

Дл  набивки используют стандартную футеровочную массу из часов рского полужирного песка по ГОСТ 2138-74 с влажностью 10,6%. Уплотнение футеровочной массы осуществл ют ручной трамбовкой. Нагрев поверхности футеровки производ т до 200°С, арматурного сло  до 60°С. Контроль нагрева ведут с помощью термопар, размещенных между арматурным слоем и набивной футеровкой и на поверхности футеровки . Давление при удалении паров воды составл ет 20-2 кПа, причем в начале процесса сушки оно составл ет 20 кПа, а к концу понижаетс  до 2 кПа. Врем  нагрева в 1-1.5 раза больше времени удалени  паров воды.

Результаты приведены в табл.1.

Из табл.1 следует, что по известному способу сушки за один цикл нагрева и охлаждени  не удаетс  достичь достаточного полного удалени  воды из футеровки. Дл  достижени  посто нной минимальной средней влажности футеровки необходимо проводить три цикла нагрева и охлаждени , что приводит к увеличению общего времени сушки и снижению КПД использовани  энергии, так как часть тепла производительно тер етс  с охлаждающем воздухом.

По данному способу за один цикл достигают снижени  влажности на 40% (0,55 мас.%) ниже, чем по способу-прототипу (0,78 мас.%), а КПД выше на 14%.

П р и м е р 2. Производ т набивку футеровки в тех же услови х. Сушку производ т в несколько циклов.

Результаты приведены в табл.2.

За два цикла достигают практически посто нной минимальной средней влажности футеровки (0,51 мас.%) и проведение процесса сушки за три цикла не приводит к существенному улучшению качества сушки (КПД несколько снижаетс ),

Таким образом, наиболее целесообразно проводить процесс сушки в два цикла, так как в этом случае наблюдают наименьшее врем  сушки (33 мин) и наибольший КПД использовани  энергии (79%). Наиболее предпочтительна скорость изменени 

кПа

вакуума от 10 до 30 - - , скорость более

мин

30

кПа

мин

вызывает трещины на поверхности

футеровки. Наиболее предпочтительно соотношение времени нагрева с временем удалени  паров воды (вакуумировани ) 1- 1,5. Более высокие соотношени  вызывают нежелательные напр жени  внутри футеровки , что приводит к по влению мелких трещин на поверхности футеровки.

Из табл.2 видно, что изменение давлени  от 76 до 22 кПа не обеспечивает полноты сушки футеровки (средн   влажность футеровки больша  -1,5 мас.%. Понижение давлени  более 18 кПа приводит к по влению на поверхностном слое футеровки мелких трещин, возникающих за счетувели- чени  напр жений в футеровочном слое под действием высокого вакуума (5-18 кПа). Наиболее предпочтительным интервалом изменени  давлени   вл етс  20-2 кПа, который обеспечивает хорошее просушивание и качество поверхности футеровки.

Отношение перфорированной поверхности шаблона 2 к его общей поверхности более 0,25 вызывает прогиб шаблона под действием усили  набивки и осыпание футеровки под действием вакуума. Отношение указанной величины менее 0,15 замедл ет процесс сушки, т.е. наиболее предпочтительный интервал 0,15-0,25.

На кривой I (фиг.З) показана зависимость температуры сушки от времени. Участок OiAi соответствует стадии нагрева футеровки, участок AiBi - стадии вакуумировани , котора  определ ет первый цикл сушки, участок BiCi - второй стадии нагрева футеровки, участок Cifli - стадии вакуумировани , котора  определ ет второй цикл сушки футеровки.

Крива  II отображает зависимость количества удал емых паров воды от времени. Участок ОА соответствует стадии нагрева, влажность в этом случае измен етс  незначительно , участок АВ - стадии вакуумировани , котора  характеризуетс  интенсивным удалением паров воды, участок- ОАВ  вл етс  первым циклом сушки футеровки, участок ВС характеризует удаление паров воды при нагреве, при этом наблюдают низкую интенсивность удалени  паров воды при конвективном нагреве, участок СД характеризует интенсивность удалени  паров воды при вакуумировании. Количество удал емой воды представлено в процентах относительно к ее первоначальному содержанию (100% характеризует полное удаление воды, определ емой при сушке t 105-110°С).

Как видно из диаграмм, на участках вакуумировани  АВ, СД наблюдаетс  наибо0 лее интенсивное удаление влаги.

Использование данного изобретени  позвол ет сократить врем  сушки футеровки сталеразливочных ковшей примерно в 1,7-2 раза, а повысить КПД используемой

5 энергии, что сокращает энергозатраты на процесс сушки. Одновременно улучшаютс  санитарно-гигиенические услови  труда за счет предотвращени  попадани  продуктов сгорани  в атмосферу цеха.

Claims (4)

1. 0Формула изобретени 

   1, Способ сушки футеровки металлургических емкостей, включающий нагрев футеровки от внешнего источника тепла, отличающийс  тем, что, с целью сокращени 

   5 времени сушки и снижени  энергозатрат, после нагрева футеровки осуществл ют удаление паров воды при изменении давлени  20-2 кПа, а врем  нагрева футеровки равно 1-1,5 времени удалени  паров воды.
2. 02. Способ по п.1, отличающийс 

   тем, что нагрев футеровки и удаление паров воды осуществл ют циклично.
3. 3.Устройство дл  сушки футеровки металлургических емкостей, содержащее

   5 крышку и электронагревательный элемент, отл и чающеес  тем, что, с целью сокращени  времени сушки и снижени  энергозатрат, оно представл ет собой полый формообразующий шаблон, электро0 нагревательный элемент размещен внутри шаблона, а крышка установлена на шаблоне и образует с ним полость, подсоединенную к вакуумной системе, при этом бокова  и донна  поверхности шаблона выполнены

   5 перфорированными, а площадь перфорированной поверхности составл ет 0,15-025 общей площади поверхности шаблона.
4. 4.Устройство по п.З, отличающее- с   тем, что отверсти  на боковой поверхно0 сти шаблона выполнены под углом 40-60° к горизонтали.

   Таблица 1

   ньйческн подсос

   подсоснет

   Показатели способа

   33

   33

   50 50 22 22

   0,73

   Без изменений небольшое осыпание

   20

   2

   20 2

   0,50

   Без изменений

   Примечание. Влажность песка 10,6%

   Таблица 2

   33

   33

   1818 76

   55 50

   76 50

   20 2

   20 2

   0,48

   01,5

   0,65

   измене- Без измене неболь- ний осыпание

   §

   1

   5h

   10

   15 20 25 30 35 ФигЗt, u