ФУТЕРОВКА ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ТРУБЧАТОЙ ПЕЧИ ДЛЯ ОБЖИГА РУДНО-ИЗВЕСТНЯКОВОЙ СМЕСИ Российский патент 1995 года по МПК F27B7/28 

Изобретение относится к использованию огнеупорных материалов в металлургии, в частности применяется для футеровки вращающихся трубчатых печей для обжига рудноизвестняковой смеси.

Известны следующие футеровки вращающихся трубчатых печей:
1) футеровка, выполненная с кладкой из огнеупоров (муллитовых, шамотных уплотненных, полукислых, шамотных легковесных, хромитомагнезитовых) по зонам.

Недостатки футеровки низкая стойкость вследствие абразивного истирания поверхности футеровки хромовой рудой и настылеобразование в зоне горения.

2) Футеровка, содержащая установленные на корпусе печи огнеупорные блоки, покрытые защитными металлическими плитами, выполненными с выпуклыми и вогнутыми поверхностями, последние расположены в шахматном порядке.

Недостаток футеровки выпуклые участки способствуют настылеобразованию с последующими трудностями по удалению настылей.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому техническому решению является футеровка вращающейся трубчатой печи для обжига смеси хромовой руды и известняка, выполненная из алюмосиликатного кирпича по ГОСТ 1598-75 и блоков на основе шлака металлического хрома.

Обожженную рудноизвестняковую смесь, состоящую из хромовой руды и извести в соотношении 1 (0,8-0,9), применяют для выплавки рудноизвестнякового расплава и дальнейшего получения низкоуглеродистого феррохрома методом смешивания рудноизвестнякового расплава с ферросиликохромом и дополнительным введением в расплав при смешивании рудноизвестняковой смеси.

Недостатки футеровки по прототипу:
1) низкая стойкость футеровки из-за абразивного воздействия хромовой руды на алюмосиликатный кирпич;
2) интенсивное настылеобразование на футеровке в зоне горения факела из-за высокой адгезии разогретой рудноизвестняковой смеси с алюмосиликатным кирпичом.

При нагреве свыше 1250^оС пылевой фракции (хромовая руда и известь фракции менее 0,5 мм) образуются хроматы кальция, которые создают с хромитами кальция легкоплавкую эвтектику с появлением небольшого количества полужидкой массы.

Эта фаза прилипает к алюмосиликатному кирпичу, образуя со временем большие настыли.

Настылеообразование усиливается из-за скапливания пылевой фракции в зазорах кирпичной кладки.

Целью изобретения является повышение стойкости футеровки и снижение настылеобразования на футеровке вращающейся трубчатой печи при обжиге смеси хромовой руды и известняка.

Цель достигается тем, что футеровка от разгрузочного конца печи на (1/7 1/6) длины печи выполнена из монолитного бетона в виде кольца с прямоугольными выступами шириной, равной ширине блока, и длиной, равной (1/3 1/2) длины блока, затем на (1/3 1/2) длины печи из блоков на основе шлака металлического хрома, а остальная часть из блоков на основе шлака передельного феррохрома, в том числе два последних кольца из блоков, армированных металлическими плитами.

Сущность изобретения заключается в том, что футеровка разгрузочного участка вращающейся трубчатой печи выполнена в виде монолитного кольца с выступами, с которыми входят в зацепление блоки последующего участка футеровки, выполненные на основе шлака металлического хрома, что повышает прочность футеровки и уменьшает вероятность увеличения зазоров между блоками, в которых может скапливаться пылевая фракция обжигаемого материала.

Смесь для изготовления бетона готовят из огнеупорного цемента в щебня, полученного дроблением шлака передельного феррохрома.

Протяженность монолитного кольца из бетона составляет (1/7 1/6) длины печи. Кольцо имеет прямоугольные выступы шириной, равной ширине блока, и длиной, равной (1/3 1/2) длины блока.

По этому участку футеровки обожженный материал со сниженной температурой за счет подсасываемого потока воздуха переходит из горячей зоны в бункер.

Этот участок противостоит абразивному воздействию проходящего материала.

Футеровка горячей зоны, входящая в зацепление с монолитным кольцом из бетона, выполнена из блоков на основе шлака металлического хрома. Этот материал обладает низкой адгезией (прилипаемостью) по отношению к эвтектике, образующейся при окислительном обжиге смеси хромовой руды и известняка и имеет высокую теплоемкость, что предупреждает местные перегревы, образование жидкой фазы и рост настылей на футеровке в зоне горения факела.

Остальная часть футеровки выполнена из блоков на основе шлака передельного феррохрома, в том числе два последних кольца в месте падения шихты из блоков, армированных металлическими плитами.

Блоки на основе шлака передельного феррохрома характеризуются низкой теплопроводностью, что сокращает тепловые потери поверхностью печи. Этот участок футеровки противостоит образованию пыли за счет истирания обжигаемого материала вследствие того, что шлак передельного феррохрома имеет сглаженные ребра зерен.

Следовательно, применение для вращающейся трубчатой печи комбинированной футеровки из монолитного бетона, блоков на основе шлака металлического хрома и блоков на основе шлаков передельного феррохрома обеспечивает достижение цели предлагаемого изобретения.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемая футеровка состоит из трех частей и отличается наличием двух частей новых: участок от разгрузочного конца печи выполнен в виде кольца из монолитного бетона на основе шлака передельного феррохрома и участок, выполненный из блоков на основе шлака передельного феррохрома.

Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение предлагаемого решения с другими техническими решениями показывает, что применение бетона и блоков для футеровки вращающихся трубчатых печей известно. Однако в предложенном сочетании участков футеровки из бетона и блоков на основе шлаков металлического хрома и передельного феррохрома с новыми конструктивными элементами проявляются новые свойства, что приводит к повышению стойкости футеровки и снижению настылеобразований. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

Установлено, что если длина участка футеровки в виде кольца из монолитного бетона меньше 1/7 длины печи, то снижается прочность (монолитность) футеровки из блоков, так как механической прочности кольца недостаточно для удержания участка футеровки из блоков в стационарном состоянии относительно кожуха печи при вращении.

Если длина участка футеровки в виде кольца из монолитного бетона больше 1/6 длины печи, то участок входит в зону горения факела и на футеровке образуется настыль из-за высокой адгезии бетона к эвтектике.

Если выступы кольца имеют длину менее 1/3 или более 1/2 длины блока, то механическая прочность сцепления футеровки из монолитного бетона с футеровкой из блоков снижается, и при изменении скорости вращения печи произойдет разрушение этого участка.

Если на участке падения загружаемой шихты блоки футеровки не армированы металлическими плитами, то происходит их ускоренное разрушение, так как хромовая руда имеет крупные куски. Но если количество армированных блоков больше двух, что превышает технологические требования, то это приводит к удорожанию футеровки.

П р и м е р. На Челябинском электрометаллургическом комбинате в цехе N 8 провели промышленное испытание предложенной футеровки вращающейся трубчатой печи и по прототипу.

Длина печи 75 м, диаметр 3,6 м.

Предложенную футеровку выполнили следующим образом.

На расстоянии 11,6 м от разгрузочного конца футеровка была выполнена из монолитного бетона в виде кольца, имеющего 6 выступов в месте стыковки с блоками футеровки последующего участка.

Ширина выступа:
наружный размер 910 мм, внутренний размер 793 мм
Длина выступа 292 мм (5/12 от длины блока).

Бетон изготовлен на основе шлака передельного феррохрома из смеси следующего состава, Шлак фракции 20 5 мм 27 фракции 5 0,2 мм 27 фракции менее 0,2 мм 8,0 Высокоглиноземный цемент 27 Вода 11
Состав шлака передельного феррохрома, SiO₂ 34,01; CaO 1,24; MgO 46,75; Al₂O₃ 14,4; Cr₂O₃ 3,0; FeO 0,6.

Состав высокоглиноземистого цемента, СaO 25,4; Fe₂O₃ 0,4; SiO₂ 0,24; Al₂O₃ остальное.

Следующий участок футеровки длиной 31,25 м выполнен блоками, которые изготовлены из смеси на основе шлака металлического хрома.

Состав смеси, Шлак фракции 20 5 мм 27 фракции 5 0,2 мм 27 фракции менее 0,2 мм 8 Высокоглиноземистый цемент 27 Вода 11
Состав шлака металлического хрома, CaO 7,23; Cr₂O₃ 11,24; SiO₂ 1,4; MgO 0,91; FeO 1,49; Al₂O₃ остальное.

Состав высокоглиноземистого цемента, в CaO 25,4; Fe₂O₃ 0,4; SiO₂ 0,24; Al₂O₃ остальное.

Размеры блока:
толщина 280,5 мм, наружный размер 910 мм, внутренний размер 793 мм, длина 700 мм.

В каждом кольце 12 блоков.

На следующем участке длиной 32,15 м футеровка выполнена блоками таких же размеров из смеси на основе шлака передельного феррохрома, Шлак фракции 20 5 мм 27 фракции 5 0,2 мм 27 фракции менее 0,2 8,0 Высокоглиноземистый цемент 27 Вода 11
Состав шлака передельного феррохрома, SiO₂ 34,01; CaO 1,24; MgO 46,75; Al₂O₃ 14,4; Cr₂O₃ 3,0; FeO 0,6.

Состав высокоглиноземистого цемента, CaO 25,4; Fe₂O₃ 0,4; SiO₂ 0,24; Al₂O₃ остальное.

Два последних кольца на этом участке зафутерованы блоками из смеси на основе шлаков передельного феррохрома, армированными на рабочей поверхности металлическими плитами размерами 793 х 700 х 3.

Футерованную печь в течение трех суток разогревали газовым факелом и после достижения температуры в пыловой камере 550^оС в печь загрузили рудно-известняковую смесь с соотношением хромовой руды и известняка 1 1,5 для обжига.

Оценку состояния футеровки по всей длине печи осуществляли через 13 месяцев эксплуатации. Изношенность блоков по высоте в зоне максимальных температур (на расстоянии 15-20 и от загрузочного конца) составила 20-30%
На двух аналогичных печах цеха N 8 была выполнена футеровка в соответствии с предложенной футеровкой по варианту 1 и 3.

По варианту 4 выполнена футеровка вращающейся печи по прототипу.

Футеровка от разгрузочного конца на длине 9,8 м выполнена блоками на основе шлака металлического хрома, на остальной длине из алюмосиликатного кирпича (изд. 9, 11) по ГОСТ 1598-75.

Основные результаты вариантов осуществления предлагаемой футеровки в сравнении с известной футеровкой (прототипом) приведены в таблице.

Испытания показали, что применение предлагаемой футеровки вращающейся трубчатой печи позволяет повысить стойкость футеровки в 1,33 1,41 раза, уменьшить количество настылеобразований до 3 5 штук в год.

Кроме того применение предлагаемой футеровки дает дополнительные преимущества: сокращение продолжительности футеровочных работ в 3,68 раза и снижение удельного расхода топлива на 2,3-3,8 из-за меньшего коэффициента теплопередачи бетонированной футеровки и сокращения расхода топлива на теплоудары при настылях.

Сущность изобретения: футеровка выполнена из огнеупорных блоков от разгрузочного конца печи на ( 1/7 - 1/6 ) длины печи она выполнена из монолитного бетона в виде кольца с прямоугольными выступами шириной, равной ширине блока, и длиной, равной ( 1/3 - 1/2 ) длины блока, затем на ( 1/3 - 1/2 ) длины печи - из блоков на основе шлака металлического хрома, а остальная часть - из блоков на основе шлака передельного феррохрома, в том числе два последних кольца - из блоков, армированных металлическими плитами, что позволяет повысить стойкость футеровки и снизить настылеобразования. 1 табл.

ФУТЕРОВКА ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ТРУБЧАТОЙ ПЕЧИ ДЛЯ ОБЖИГА РУДНО-ИЗВЕСТНЯКОВОЙ СМЕСИ, содержащая огнеупорные блоки, отличающаяся тем, что футеровка от разгрузочного торца печи на 1/7 1/6 длины печи выполнена в виде кольца из монолитного бетона с прямоугольными выступами в зоне стыка с шириной выступа, равной ширине блока, и длиной 1/3 1/2 длины блока, футеровка следующего участка, равного 1/3 1/2 длины печи, выполнена из блоков на основе производства шлака металлического хрома, а остальная часть печи из блоков на основе производства шлака передельного феррохрома, в том числе два последних кольца из блоков, армированных плитами.