ФУТЕРОВКА ПОДИНЫ ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ Российский патент 1997 года по МПК F27B3/00 F27D1/00 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к оборудованию по переработке алюминия и его сплавов, и касается футеровки отражательных печей с электрическим обогревом.

Известна футеровка подины отражательной печи, включающая огнеупорный и теплоизоляционный слои и промежуточную засыпку, содержащую борный ангидрид (или борную кислоту в пересчете на борный ангидрид), фтористый натрий, углеродистый материал, например, каменный уголь и легкоплавкую глину (авт.св. СССР N 1236281, кл. F 27 B, 1986).

Данная футеровка за счет получения спеченного промежуточного слоя из засыпки указанного состава защищена от проникновения в теплоизоляционный слой металлического расплава, но не защищена от проникновения расплавленных солей, применяемых при плавке алюминия или его сплава.

Наиболее близкой к предлагаемой является футеровка подины отражательной печи, включающая огнеупорный и теплоизоляционный слои и промежуточную засыпку состава, мас. борный ангидрид (или борная кислота в пересчете на борный ангидрид) 10 20; угольная пена, образующаяся при электролизе алюминия 40 - 60; флюс, применяемый при плавке алюминия или его сплава 5 15 и глина легкоплавкая остальное (заявка n 5032508 от 17.03.92).

Известная футеровка защищена от проникновения в теплоизоляционный слой не только металлического расплава, но и расплавленных солей, применяемых при плавке алюминия или его сплава, т.к. промежуточная засыпка указанного состава при рабочих температурах (600 650^oC) приобретает пластичное состояние, в результате чего пластичная масса заполняет верхние поры и щели теплоизоляционного слоя, тем самым препятствует проникновению в него расплавов.

Однако, известное решение имеет недостаток, который заключается в том, что при обжиге подины в периферийной ее части температура ниже, чем в центре подины. Так, при достижении в центре подины температуры 600 650^oC, в периферии она составляет 450 500^oC, что не обеспечивает создание пластичного слоя в этой области подины. Для получения пластичного слоя из промежуточной засыпки в периферии подины, т.е. разогрева этой области подины до 600 650^oC, требуется дополнительное время на обжиг печи, что ведет к перерасходу электроэнергии.

Целью изобретения является уменьшение расхода электроэнергии на обжиг подины отражательной печи.

Цель достигается тем, что футеровка отражательной печи, включающая огнеупорный и теплоизоляционный слои и промежуточную засыпку, содержащую борный ангидрид (или борную кислоту), угольную пену, флюс и легкоплавкую глину, снабжена дополнительной прослойкой шириной, равной 0,1 0,3 ширины подины и толщиной 0,02 0,1 толщины огнеупорного слоя, расположенной по периферии подины между промежуточной засыпкой и теплоизолирующим слоем. Дополнительная прослойка выполнена из борного ангидрида или борной кислоты в пересчете на борный ангидрид.

Наличие по периферии подины между промежуточной засыпкой и теплоизоляционным слоем дополнительной прослойки из борного ангидрида (или борной кислоты в пересчете на борный ангидрид) в заданных размерах обеспечивает защиту футеровки от проникновения расплавов в теплоизоляционный слой по всей площади подины при сокращении времени обжига и уменьшении за счет этого расхода электроэнергии на обжиг печи.

Достигается это тем, что при достижении температуры в периферийной части подины 450 500^oC (в центре она составляет 600 650^oC) борный ангидрид, находящийся в расплавленном состоянии, заполняет верхние поры и щели в теплоизоляционном слое данной области подины, в результате чего предотвращается проникновение расплава в теплоизоляционный слой в момент первой заливки металла при пуске печи, после чего происходит быстрый разогрев периферии подины до температуры (не менее 600 650^oC), при которой промежуточная засыпка в этой области подины переходит в пластичное состояние и приобретает в результате этого защитные свойства. Таким образом, отпадает необходимость в более длительном обжиге подины (для разогрева периферийной части подины до 600 650^oC), что позволяет уменьшить расход электроэнергии на обжиг подины без снижения защитных свойств промежуточной засыпки по всей площади подины отражательной печи.

Выбранные условия лимитируются следующими факторами.

Уменьшение ширины дополнительной прослойки менее 0,1 ширины подины ведет к образованию зоны, не защищенной от проникновения расплава при пуске печи, а увеличение более 0,3 нецелесообразно из-за перерасхода борного ангидрида без дополнительного эффекта по сокращению времени обжига подины.

Уменьшение толщины дополнительной прослойки менее 0,02 толщины огнеупорного слоя не обеспечивает защиту теплоизоляционного слоя от проникновения расплава при пуске печи, а увеличение более 0,1 ведет к чрезмерному уменьшению толщины промежуточной засыпки в периферийной части подины, что снижает надежность защиты подины в этой области при дальнейшей эксплуатации печи.

В результате поиска по патентной и научно-технической литературе не были обнаружены технические решения с признаками, отличающими предлагаемый объект изобретения от прототипа, а именно: позволяющими расширить зону подины (до 100% ), защищенной пластичным слоем от проникновения расплавов в теплоизоляционный слой без увеличения времени на обжиг подины отражательной печи с электрическим обогревом.

На чертеже схематически изображена футеровка отражательной печи с электрическим обогревом, поперечный разрез.

Футеровка подины состоит из теплоизоляционного слоя 1, огнеупорного слоя 2, промежуточной засыпки 3 и дополнительной прослойки 4.

В процессе обжига подины температура в ее центральной части достигает 600 650^oC и промежуточная засыпка в этой зоне переходит в пластичное состояние. По периферии температура достигает лишь 450 500^oC. Однако, борный ангидрид расплавляется и заполняет верхние поры и щели теплоизоляционного слоя. После заливки первой порции металла (при запуске печи) температура в периферийной части подины повышается до величины (не менее 600 650^oC), при которой промежуточная засыпка в этой зоне также переходит в пластичное состояние и выполняет защитную роль в процессе эксплуатации печи. Для достижения этого не требуется дополнительного времени на обжиг подины, что позволяет уменьшить расход электроэнергии на проведение данной операции.

Реализация исполнения предложенной футеровки подины отражательной печи осуществляется следующим образом.

Пример 1. На днище металлического кожуха выложен теплоизоляционный слой 1 (цоколь) из диатомового кирпича, на который по периферии выложена прослойка 4 из борного ангидрида (или борной кислоты в пересчете на борный ангидрид), поверх которой по всей площади подины расположена промежуточная засыпка 3. Сверху этой засыпки выложен огнеупорный слой 2 либо из шамота, либо из термостойкого корундового кирпича на фосфатной связке.

Ширина дополнительной прослойки 240 мм или 0,1 ширины подины (2400 мм).

Толщина дополнительной прослойки 5 мм или 0,02 толщины огнеупорного слоя (230 мм).

В примерах 2 и 3 футеровка выполнена и испытана аналогично примеру 1 при следующих параметрах.

Пример 2.

1. Ширина дополнительной прослойки 480 мм или 0,2 ширины подины.

2. Толщина дополнительной прослойки 11,5 мм или 0,05 толщины огнеупорного слоя.

Пример 3.

1. Ширина дополнительной прослойки 720 мм или 0,3 ширины подины.

2. Толщина дополнительной прослойки 23 мм или 0,1 толщины огнеупорного слоя.

В примерах 4 7 футеровка выполнена и испытана аналогично примерам 1 3 за пределами заявленных интервалов.

Выполнена футеровка по известному решению.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что использование футеровки подины отражательной печи ( по примерам 1 3) обеспечивает защиту всей подины от проникновения расплавов в теплоизоляционный слой (цоколь) при сокращении времени на обжиг подины на 11% что позволяет уменьшить расход электроэнергии на 11,5 тыс. кВт•ч на один агрегат (печь).

Использование: изобретение относится к цветной металлургии, в частности к оборудованию по переработке алюминия и его сплавов, и касается футеровки отражательных печей с электрическим обогревом. Сущность: футеровка подины отражательной печи снабжена дополнительной прослойкой шириной, равной 0,1 - 0,3 ширины подины, и толщиной, равной 0,02 -0,1 толщины огнеупорного слоя, расположенной по периферии подины между промежуточной засыпкой и теплоизоляционным слоем. Дополнительная прослойка выполнена из борного ангидрида или борной кислоты в пересчете на борный ангидрид. 1 з. п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Футеровка подины отражательной печи, содержащая огнеупорный и теплоизоляционный слои и промежуточную засыпку, содержащую борный ангидрид или борную кислоту, угольную пену, флюс и легкоплавкую глину, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительной прослойкой засыпки шириной, равной 0,1 0,3 ширины подины, и толщиной, равной 0,02 0,10 толщины огнеупорного слоя, расположенной по периферии подины между промежуточной засыпкой и теплоизоляционным слоем. 2. Футеровка по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительная прослойка выполнена из борного ангидрида или борной кислоты в пересчете на борный ангидрид.