ГОРН ДОМЕННОЙ ПЕЧИ Российский патент 1997 года по МПК C21B7/06 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к конструкции охлаждения горна и периферии лещади доменных печей.

В настоящее время горн и периферия лещади оборудования чугунными плитовыми холодильниками, охлаждаемыми технической водой, к холодильникам примыкает кладка из углеродистых блоков.

При появлении течи в водоохлаждаемых холодильниках заплечиков и шахты, а также элементах воздушных фурменных приборов вода через швы кладки и в зазор между кладкой и холодильниками и кожухом печи проникает в область углеродистой футеровки горна и периферии лещади.

В горне вода испаряется. В области температур выше 600^oC пары воды начинают окислять углеродистые блоки. При температуре 1000^oC этот процесс протекает весьма активно. Поэтому в месте попадания в углеродистую кладку горна и лещади воды или ее паров образуются пустоты. Эти пустоты постепенно (при продолжающемся поступлении в печь воды) увеличиваются в размерах, объединяются между собой, образуя значительные по размеру области. Эти области заполняются жидким чугуном. Таким образом, жидкий чугун подходит к периферийным чугунным холодильникам.

В соответствии с расчетом, если размер области подошедшего чугуна превышает 0,35 м чугунные холодильники проплавляются и наступает так называемый периферийный прорыв горна. Известно, что традиционная система охлаждения с чугунными плитовыми холодильниками даже при модернизации конструкции и интенсификации охлаждения не может предотвратить прорыв горна при разрушающейся углеродистой футеровке.

За рубежом известны конструкции горна с наружным охлаждением путем полива кожуха технической водой.

Известны конструкции с двойными стенками горна, между которыми циркулирует химически очищенная вода (испарительное охлаждение).

В обеих конструкциях не устранена причина боковых прорывов горна, так как вода в районе периферийной углеродистой футеровки может беспрепятственно поступать при прогаре холодильников заплечиков, шахты или элементов воздушных фурменных приборов.

В известном источнике предложено зазор между кожухом и холодильниками заполнять сыпучим материалом. Попадающую в этот зазор воду (при течи холодильников) предложено удалять через размещенные в зазоре перфорированные трубы, соединенные с системой отсоса.

Данное предложение принято в качестве прототипа.

В прототипе имеются следующие недостатки, которые делают его малоэффективным:
1. Попадание воды в полость между кожухом и холодильниками не является единственной трассой проникновения воды в горн. Вода может проникать (особенно при течи элементов воздушных фурменных приборов) в зазор между холодильниками и углеродистыми блоками, заполненный углеродистой массой. Вода также может проникать через швы между блоками, которые неизбежно раскрываются на несколько миллиметров в результате разогрева и деформации углеродистого стакана и кладки центральной части лещади. Таким образом, гарантированной защиты от попадания воды на кладку не имеется.

2. При отсосе газов, включая пары, образующиеся при течи холодильников, в кладке горна и периферии лещади будут разрабатываться отверстия для удаления газов из печи. Эти горячие газы будут разогревать кладку и приближать опасную температурную зону, при которой начинается окисление блоков, к кожуху печи. Таким образом, окисляемость блоков увеличивается.

3. При подходе жидкого чугуна (при разрушении углеродистых блоков) чугун непосредственно соприкасается с кожухом, что увеличивает опасность бокового прорыва.

Таким образом, данное предложение вряд ли можно считать надежным средством против боковых прорывов горна.

Для исключения боковых прорывов необходимо исключить или существенно уменьшить попадание воды на углеродистые периферийные блоки.

Эта цель достигается установкой в кладке по всей окружности углеродистого стакана горна металлической водонепроницаемой перегородки в форме козырька. Козырек целесообразно изготовить из жаропрочной листовой стали. Соединение козырька с кожухом должно быть герметичным сварка плотным швом.

На чертеже представлена конструкция предлагаемого устройства.

Устройство горна традиционное: между кожухом печи 1 и плитовыми чугунными холодильниками с водяным или испарительным охлаждением 2 проложен слой термоизоляции 3. Между углеродистыми блоками 5 и плитовыми холодильниками проложен слой углеродистой компенсационной массы 4. На отметке выше оси чугунной летки установлен лист из жаропрочной стали 6, который является козырьком для отвода воды, стекающей в горн при появлении течи в водоохлаждаемых элементах.

Предлагаемая конструкция горна работает следующим образом.

Появление течи практически происходит в холодильниках расположенных выше установленного зонта 6. Течь может возникнуть в холодильниках заплечиков, маратора, распара и шахты. Вода из поврежденных холодильников поступает частично в зазор между кожухом и холодильниками и, фильтруясь через слой рыхлой термоизоляции (асбестит), стекает по кожуху вниз, достигая зонта. Зонт отводит воду в горн печи.

Частично вода из прогоревших холодильников поступает непосредственно в рабочее пространство печи. Эта вода стекает по шихте вниз. Если размер течи невелик, то вода до горна не доходит и испаряется, ее пар смешивается с печными газами.

Если размер течи велик, то вода достигает горна и там взаимодействует с оксидом углерода и кокса при температуре 1600 1700^oC, образующийся при этом водород частично достигает колошника и обнаруживается при химических анализах колошникового газа. Повышение содержания водорода в колошниковом газе один из признаков течи охлаждаемых элементов.

Вторым признаком попадания больших количеств воды в горн является похолодание горна и повышение удельного расхода кокса на плавку. Вода из неплотностей воздушных фурменных приборов также частично проникает в углеродистую кладку и частично непосредственно в горн.

При подходе к козырьку вода, просочившаяся от фурменных приборов, отводится в горн.

Таким образом, козырек защищает углеродистую периферийную кладку горна и лещади от попадания в середину кладки воды. Вся вода отводится в горн, где благодаря восстановительной атмосфере она не может окислять углеродистые блоки.

По мере естественного износа периферийной углеродистой кладки будет срабатываться материал козырька и его крайняя грань будет находится "заподлицо" с поверхностью углеродистых блоков со стороны рабочего пространства печи.

Изобретение позволяет предотвратить попадание воды в толщу углеродистых блоков, исключить их окисление и проникновение жидкого чугуна к периферийным плитовым холодильникам.

Изобретение предохраняет печь от боковых прорывов горна и делает ее работу более надежной.

Изобретение относится к металлургии. Горн доменной печи содержит размещенное в огнеупорной футеровке над чугунной леткой горизонтально расположенное кольцо из жаростойкого листового материала, приваренное к кожуху печи, обеспечивающее отвод воды, попадающей из охлаждаемых элементов в печь. 1 ил.

Горн доменной печи, включающий кожух, плитовые чугунные холодильники и огнеупорную футеровку, состоящую из расположенных со стороны рабочего пространства печи углеродистых блоков и слоя углеродистой массы, а также слоя термоизоляции между кожухом и плитовыми чугунными холодильниками, отличающийся тем, что в огнеупорной футеровке над чугунной леткой горизонтально расположено до поверхности углеродистых блоков со стороны рабочего пространства печи кольцо из жаростойкого листового материала, приваренное к кожуху печи.