ПАНЕЛЬНЫЙ СВОД ПЕЧИ С ОРОСИТЕЛЬНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ Российский патент 2001 года по МПК F27D1/02 F27D1/18 

Изобретение относится к своду с оросительным охлаждением для металлургической печи, в частности печи с погруженной дугой, предназначенной для восстановления металлосодержащих оксидных руд, например титановых руд.

Предшествующий уровень техники
Широко известно оросительное охлаждение сводов металлургических печей, в частности, описанных в патентах США N 4715042 на имя Хеггарт и др., N 4815096 на имя В.Х.Бервелл, и N 5115184 на имя М.Т.Артур и Ф.Х.Майнер, выполненных монолитными, т. е. в виде цельных сводов. В ряде случаев секторы свода выполняются отдельно, после чего их соединяют, чтобы получить готовый цельный свод. Такие своды очень эффективно применяются в электродуговых сталеплавильных печах и в других случаях.

Обеспечение оросительного охлаждения металлургических печей с погруженной дугой, в которых электрод проникает в завалку, содержащую, например, металлосодержащую руду, представляет особую важность. Дуга от погруженного в завалку электрода создает высокую температуру, которая необходима для восстановления металлосодержащей руды, например, титаносодержащей руды. Температурные условия, воздействию которых подвергается свод печи с погруженной дугой, существенно изменяются в зависимости от конкретного участка, что обусловливает сложное конструктивное выполнение цельного свода с оросительным охлаждением. Кроме того, свод печи с погруженной дугой имеет, как правило, больший диаметр, чем своды печей для плавки стального лома. В настоящем изобретении учтены конкретные требования металлургической печи с погруженной дугой.

Кроме того, известен узел свода металлургической печи с погруженной дугой, в форме сужающегося кверху усеченного конуса, содержащего печь с кольцевой периферийной боковой стеной, ограничивающей металлическую завалку, состоящую из металлосодержащей руды, свод с наружной металлической покрывающей деталью и внутренней металлической базовой деталью, причем нижняя часть свода образует наружный край, установленный на кольцевой периферийной боковой стенке, средство для соединения наружной металлической покрывающей детали с внутренней металлической базовой деталью для образования закрытого пространства между ними, причем в нижней части закрытого пространства расположено одно или несколько отверстий для отвода жидкого хладагента из закрытого пространства, разбрызгивающие средства для направления струи жидкого хладагента в форме капель жидкости на внутреннюю металлическую базовую деталь в количестве, достаточном для поддержания необходимой температуры внутренней металлической базовой детали, и расположенные внутри закрытого пространства в заранее определенных местах вблизи и на расстоянии от внутренней металлической базовой детали, коллекторную трубу для подачи жидкого хладагента в разбрызгивающие средства, закрепленную внутри закрытого пространства и проходящую напротив внутренней металлической базовой детали, средство для отвода жидкого хладагента, примыкающее снаружи к закрытому пространству и сообщающееся с одним или несколькими отверстиями для отвода потока жидкого хладагента из закрытого пространства (RU 2065554 C1, F 27 D 1/02, 1/12, 20.08.96).

Задачей изобретения является упрощение конструкции свода металлургической печи и уменьшение его габаритов. Решение этой задачи осуществляется за счет того, что свод выполнен в виде отдельных съемных, плотно прилегающих друг к другу полых металлических секций, образующих внутреннее отверстие, через которое в вертикальном направлении вниз в металлургическую печь проходит электрод, и снабжен средством для подачи жидкого хладагента непосредственно и независимо к полой металлической секции и к коллекторной трубе из источника жидкого хладагента, расположенного снаружи закрытого пространства, опорным элементом для разъемного соединения с кольцевой периферийной боковой стенкой, закрепленным в нижней части полой металлической секции, средством для удержания по вертикали полой металлической секции, при этом съемная полая металлическая секция состоит из внутренней металлической базовой детали, суженной кверху, и наружной металлической покрывающей детали, расположенной на расстоянии и параллельно от внутренней металлической базовой детали.

Кроме того, является целесообразным, чтобы узел свода печи содержал насосное средство, сообщающееся со средством для отвода жидкого хладагента из полой металлической секции, и чтобы это насосное средство представляло собой трубку Вентури.

Является также целесообразным, чтобы кольцевая периферийная боковая стена печи была снабжена открытым сверху каналом, в котором размещен опорный элемент; над полыми металлическими секциями располагался металлический кольцеобразный элемент с вертикальной боковой стенкой, причем каждая наружная металлическая покрывающая деталь была соединена с возможностью разъема с вертикальной боковой стенкой металлического кольцеобразного элемента и оказывала на него сжимающее усилие, и узел свода печи содержал поворотный кронштейн с укосиной, соединенный с кольцевой периферийной боковой стеной, для удержания каждой полой металлической секции.

Ниже изобретение поясняется более подробно с помощью примера выполнения, представленного на чертежах.

На фиг. 1 изображена вертикальная проекция предложенного узла свода с оросительным охлаждением, в частичном разрезе;
фиг. 1(A) - частичная вертикальная проекция узла, изображенного на фиг. 1;
фиг. 2 - горизонтальная проекция узла свода согласно изобретению;
фиг. 2 (A) - частичный вид узла свода, изображенного на фиг. 2;
фиг. 3 - вертикальная проекция узла, изображенного на фиг. 2;
фиг. 3(A) - насос Вентури, который можно использовать вместе с узлом свода, изображенным на фиг. 3, и
фиг. 4 - частичная горизонтальная проекция полого металлического узла свода с оросительным охлаждением, выполненного согласно изобретению.

Подробное описание изобретения
На фиг. 1 изображена обозначенная позицией 10 электрическая печь с погруженной дугой, которая содержит твердую завалку 12, состоящую из металлосодержащей руды, шлакообразующих материалов и восстановителя. Электрод 14 нижним концом погружен в завалку 12 и создает дугу 16, которая нагревает завалку 12 до высокой температуры, способствуя восстановительной реакции, в результате которой из руды восстанавливается металл и образуется покрывающий шлак. Температурные условия в печи создают экстремальные и переменные напряжения на нижней стороне 40 узла свода, которая в целом обозначена позицией 20 на фиг. 1.

Как показано на фиг. 1, узел 20 свода в форме сужающегося кверху усеченного конуса для металлургической печи 10 с погруженной дугой, имеющий кольцевую периферийную боковую стену 28 для размещения за ней металлургической завалки 12, содержит множество отдельных разъемных, плотно прилегающих друг к другу полых металлических секций 22-22 (е), образующих внутреннее отверстие 17, через которое может проходить в вертикальном направлении вниз в металлургическую печь 10 электрод 14, при этом нижние части 86 полых металлических секций образуют наружный край 19 узла 20 свода, который опирается на кольцевую боковую стену 28 печи 10 с погруженной дугой. В такой электрической печи используется обычная съемная деталь "дельта" в виде кольца, обозначенная позицией 11.

Как показано на фиг. 1 и 4, предлагаемый узел свода печи с оросительным охлаждением содержит множество, предпочтительно до четырех или более, отдельных полых металлических секций 22-22(e), которые расположены плотно друг к другу над печью 10 в форме сужающегося кверху усеченного конуса. Каждая полая металлическая секция 22-22(e) содержит опущенный вниз металлический опорный элемент 24, входящий в кольцевой периферийный канал 26, выполненный на верхней части кольцевой стены 28 печи 10. Полые металлические секции 22-22(e) устанавливаются раздельно, например, с помощью мостового крана (не показан на чертеже), с использованием при этом подъемных скоб 30, для размещения опорных элементов 24 в периферийном канале 26 печи 10 в разъемном контакте с боковой стеной 28 печи 10. В варианте осуществления изобретения, изображенном на фиг. 1, каждая металлическая секция 22 снабжена поворотным кронштейном 32 с укосиной, установленным на уступе 33, который закреплен на стене 28 печи. Как показано на фиг. 1, кронштейн 32 удерживает по вертикали полую металлическую секцию 22(b), закрепленную на ней крепежную скобу 34. Например, полую металлическую секцию 22 (b) устанавливают с помощью мостового крана или другого устройства в положение, показанное на фиг. 1, кронштейн 32 с укосиной поворачивают в показанное положение и соединяют с полой металлической секцией 22(b) в скобе 34, как показано на чертеже, после чего мостовой кран можно убрать. Остальные полые секции устанавливаются аналогичным образом. Полая металлическая секция 22-22(e) может быть снята отдельно, например, для проверки или замены, в последовательности, обратной монтажу. Каждая полая металлическая секция 22-22(e) содержит сужающуюся кверху внутреннюю металлическую базовую деталь 40, образующую определенную часть узла 20 свода в форме усеченного конуса; наружную металлическую покрывающую деталь 42, расположенную на расстоянии, напротив и параллельно относительно внутренней металлической базовой детали; средство 44 для соединения наружной покрывающей детали с внутренней металлической базовой деталью для образования практически закрытого пространства 46 между расположенными на расстоянии друг от друга базовой деталью 40 и покрывающей деталью 42, при этом в нижней части закрытого пространства 46 расположено одно или несколько отверстий 48 для выпуска жидкости. Как видно на фиг. 4, множество разбрызгивающих средств 50 расположено внутри закрытого пространства 46 в заданных участках вблизи и на расстоянии от внутренней металлической базовой детали 40 для направления струи жидкого хладагента в форме капель 52 жидкости на внутреннюю металлическую базовую деталь в количестве, достаточном для поддержания необходимой температуры в элементах, нагретых печью.

Труба 54 коллектора для подачи жидкого хладагента, закрепленная в точках 56 в закрытом пространстве 46 и проходящая напротив внутренней металлической базовой детали 40, предназначена для подачи жидкого хладагента к разбрызгивающим средствам, например соплам 50, к которым подводится хладагент из труб 58, сообщающихся с коллекторной трубой 54.

Труба 70 для подачи жидкости непосредственно и независимо в каждую съемную полую металлическую секцию 22-22(e) из источника 72 жидкого хладагента расположена снаружи закрытого пространства 46 и подсоединена к трубе 54 коллектора для подачи жидкого хладагента в закрытое пространство 46. По меньшей мере, одна труба 80 для выпуска жидкого хладагента расположена рядом и снаружи закрытого пространства и сообщается с одним или несколькими отверстиями 82 для приема и удаления потока жидкого хладагента 87 из закрытого пространства 46. Опорный элемент 24 закреплен на нижней части 86 полой металлической секции для обеспечения разъемного соединения с кольцевой периферийной боковой стеной 29 металлургической печи 10.

Как показано на фиг. 1(A), труба 70 для подачи жидкого хладагента разъемно соединена с гибким шлангом 71, который, в свою очередь, прикреплен к трубе 73 для подачи хладагента. Труба 73 для подачи хладагента закреплена на боковой стене 28 печи скобой 75. Аналогичным образом, труба 80 для выпуска хладагента разъемно соединена с гибким шлангом 81, который, в свою очередь, присоединен к трубе 83 для выпуска хладагента, которая также закреплена на боковой стене печи 28 скобой 85. Такая компоновка, предусмотренная для каждой полой металлической секции 22-22(e), позволяет быстро и удобно устанавливать и снимать полые металлические секции 22-22(e).

Как показано на фиг. 3, узел 20 свода с оросительным охлаждением снабжен металлическим кольцеобразным элементом 90, имеющим проходящую вверх стенку 92, который расположен над плоской горизонтальной верхней частью 94 полой металлической секции 22-22(e), и каждая наружная металлическая покрывающая деталь 42 металлических секций 22-22(e) съемно прикреплена, как показано в точке 96, к боковой стенке 92 металлического кольцеобразного элемента 90 и оказывает на него сжимающее усилие. Как видно на фиг. 2 и 2(A), скоба 101, прикрепленная к наружной металлической закрывающей детали полой металлической секции 22-22(e), спарена со скобой 103, закрепленной на нижнем фланце 105 металлического кольцеобразного элемента 90, который имеет кольцевой канал 93, образованный вертикальными канальными боковыми стенками 97, 99, и к кольцеобразному элементу 90 прикладывается сжимающее усилие 106, поэтому все полые металлические секции 22-22(e) удерживаются по вертикали в результате взаимодействия с кольцеобразным элементом 90, не требуя при этом консольной опоры. Полые металлические секции 22-22(e) можно устанавливать и снимать, как было описано выше со ссылками на фиг. 1. Кольцевой канал 93 кольцеобразного элемента 90 может использоваться для поддержки обычного съемного "дельта"-кольца, например, как показано позицией 11 на фиг. 1, и служить средством герметизации печи вокруг этого кольца с помощью керамического волокна и песка.

Полые металлические секции можно разъемно стягивать вместе, как показано позицией 110 на фиг. 2, а соединения 112 уплотнять, например, термостойкой тканью и песком, как показано позицией 114.

Как показано на фиг. 3(A), насосное средство 120, содержащее трубку Вентури 124 в трубе 126, которая передает отработанную воду 127 из другой области печи, можно использовать для приема и удаления отработанного жидкого хладагента 87 из полых металлических секций 22-22(e).

Изобретение относится к своду с оросительным охлаждением, в частности для металлургической печи с погруженной дугой, предназначенной для восстановления металлосодержащих оксидных руд. Свод металлургической печи выполнен в виде отдельных съемных, плотно прилегающих друг к другу полых металлических секций, образующих внутреннее отверстие, через которое проходит электрод. Снабжен средством для подачи жидкого хладагента непосредственно и независимо к полой металлической секции и к коллекторной трубе из источника жидкого хладагента, расположенного снаружи закрытого пространства, опорным элементом для разъемного соединения с кольцевой периферийной боковой стенкой, закрепленным в нижней части полой металлической секции, средством для удержания по вертикали полой металлической секции. При этом съемная полая металлическая секция состоит из внутренней металлической базовой детали, суженной кверху, и наружной металлической покрывающей детали, расположенной на расстоянии и параллельно от внутренней металлической базовой детали. Изобретение позволяет упростить конструкцию свода металлургической печи и уменьшить его габариты. 1 с. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Узел свода металлургической печи с погруженной дугой, в форме сужающегося кверху усеченного конуса, с кольцевой периферийной боковой стеной, ограничивающей металлургическую завалку, состоящую из металлосодержащей руды, содержит свод с наружной металлической покрывающей деталью и внутренней металлической базовой деталью, причем нижняя часть свода образует наружный край, установленный на кольцевой периферийной боковой стенке, средство для соединения наружной металлической покрывающей детали с внутренней металлической базовой деталью для образования закрытого пространства между ними, причем в нижней части закрытого пространства расположено одно или несколько отверстий для отвода жидкого хладагента из закрытого пространства, разбрызгивающие средства для направления струи жидкого хладагента в форме капель жидкости на внутреннюю металлическую базовую деталь в количестве, достаточном для поддержания необходимой температуры внутренней металлической базовой детали, и расположенные внутри закрытого пространства в заранее определенных местах вблизи и на расстоянии от внутренней металлической базовой детали, коллекторную трубу для подачи жидкого хладагента в разбрызгивающие средства, закрепленную внутри закрытого пространства и проходящую напротив внутренней металлической базовой детали, средство для отвода жидкого хладагента, примыкающее снаружи к закрытому пространству и сообщающееся с одним или несколькими отверстиями для отвода потока жидкого хладагента из закрытого пространства, отличающийся тем, что свод выполнен в виде отдельных съемных, плотно прилегающих друг к другу полых металлических секций, образующих внутреннее отверстие, через которое в вертикальном направлении вниз в металлургическую печь проходит электрод, и снабжен средством для подачи жидкого хладагента непосредственно и независимо к полой металлической секции и к коллекторной трубе из источника жидкого хладагента, расположенного снаружи закрытого пространства, опорным элементом для разъемного соединения с кольцевой периферийной боковой стенкой, закрепленным в нижней части полой металлической секции, средством для удержания по вертикали полой металлической секции, при этом съемная полая металлическая секция состоит из внутренней металлической базовой детали, суженной кверху, и наружной металлической покрывающей детали, расположенной на расстоянии и параллельно от внутренней металлической базовой детали. 2. Узел свода печи по п.1, отличающийся тем, что содержит насосное средство, сообщающееся со средством для отвода жидкого хладагента из полой металлической секции. 3. Узел свода по п.2, отличающийся тем, что насосное средство представляет собой трубку Вентури. 4. Узел свода печи по п.1, отличающийся тем, что кольцевая периферийная боковая стена печи снабжена открытым сверху каналом, в котором размещен опорный элемент. 5. Узел свода печи по п.1, отличающийся тем, что над полыми металлическими секциями расположен металлический кольцевой элемент с вертикальной боковой стенкой, причем каждая наружная металлическая покрывающая деталь соединена с возможностью разъема с вертикальной боковой стенкой металлического кольцеобразного элемента и оказывает на него сжимающее усилие. 6. Узел свода печи по п.1, отличающийся тем, что содержит поворотный кронштейн с укосиной, соединенный с кольцевой периферийной боковой стеной, для удержания каждой полой металлической секции.