ХОЛОДИЛЬНИК ДОМЕННОЙ ПЕЧИ Российский патент 2003 года по МПК C21B7/10 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменным печам, и может быть использовано в системе водяного или испарительного охлаждения кожуха, заплечиков шахты и огнеупорной футеровки.

Известны холодильники системы охлаждения заплечиков и шахты доменной печи, состоящей из чугунной плиты с залитыми в нее стальными трубками, по которым движется охлаждающий реагент (вода, пароводяная эмульсия). Внутренняя поверхность плиты может быть выполнена гладкой, ребристой или защищенной огнеупорным материалом, например защитным огнеупорным кирпичем. Г.А. Кудинов. Охлаждение современных доменных печей. М.: Металлургия, 1988, с.36-37, рис. 12, с.62, рис.22, с.122, рис.42. Авторское свидетельство к изобретению СССР 1115470, МПК 5 С 21 В, 7/10, опубл. 1990 г., бюл. 43.

Также известно техническое решение холодильник доменной печи с залитыми в нее чугунными трубами, выполненными из чугуна с шаровидным графитом. Изобретение к патенту Российской Федерации 2151195, МПК 7 С 21 7/10, опубл. 2000 г., бюл. 17.

Известен холодильник доменной печи, состоящий из стальной коробчатой плиты, состоящей из прямоугольных труб, стальных толстостенных труб, цельнотянутых стальных змеевиков, зазоры между которыми заполнены жаропрочным огнеупорным материалом. Г.А. Кудинов. Охлаждение современных доменных печей. М., 1988, с.135, 136, рис. 48, 49, 50, 51.

Указанные холодильники из-за физических свойств чугуна и стали, используемых в качестве конструкционного материалы плиты, а именно низкой теплопроводности, не обеспечивают равномерного теплообмена между внутренней поверхностью холодильников и процессами, протекающими в доменной печи. Вследствии этого в зоне высоких температур металл холодильника нагревается до предельных значений, что приводит к его разрушению в период эксплуатации.

Совершенствование конструкций чугунных и стальных плитовых холодильников обеспечивало увеличение срока их эксплуатации не более 5-7 лет.

Наиболее близким к технической сущности заявленного изобретения, принятым в качестве прототипа, может служить конструкция охлаждающей плиты для шахтных печей, выполненной из кованой или катаной медной заготовки. Изобретение к патенту Российской Федерации 2144570, МПК 7 С 21 В, 7/10, опубл. 2000 г., бюл. 2.

Указанная конструкция охлаждающей плиты повысила ее технологическую эффективность за счет использования основного материала - меди. Медь по своим физическим свойствам превышает показатель теплопроводности чугуна и стали в 7-8 раз. Указанное свойство меди, охлаждаемой охлаждающим реагентом, создает интенсивный теплообмен между поверхностью холодильника и процессами протекающими в доменной печи, что создает условия формирования защитного слоя "гарнисажа" на поверхности холодильников, повышает срок их службы до 15-20 лет.

Недостатками указанной в прототипе конструкции холодильной плиты являются:
- холодильная плита, изготовленная из цельнолитой или кованной заготовки, создает, аналогично внутренней, наружную (со стороны кожуха) интенсивную зону теплообмена, что приводит к повышенным тепловым потерям;
- продольные круглые каналы (полученные методом сверления) для подачи охлаждающего реагента внутрь охлаждающей плиты создают неравномерный по отношению к внутренней поверхности теплообмен. При этом снижается эффективность охлаждения внутренней поверхности холодильника;
- дополнительный медный, охлаждаемый индивидуально, элемент, соединенный с основной плитой холодильника, не имеет конструктивной целесообразности, т. к. в этом случае из системы охлаждения исключается часть основной охлаждаемой плиты.

Указанные недостатки прототипа приводят к избыточному расходу меди на изготовление холодильника и повышению его стоимости.

Техническим результатам настоящего изобретения является устранение указанных выше недостатков за счет снижения расхода меди при изготовлении холодильника на 50-70% и снижение его стоимости, а также оптимизации теплообмена наружной и внутренней поверхностей холодильника, снижение потерь тепла через кожух доменной печи.

Указанный технический результат достигается тем, что холодильник доменной печи, включающий корпус в виде плиты, в которой выполнены охлаждающие каналы, разделенные друг от друга и от торцевых стенок плиты продольными и поперечными стенками, патрубками подвода и отвода охлаждающего реагента, согласно изобретению, снабжен выполненной из металла с высокой теплопроводностью крышкой, установленной на плите с возможностью разъема, плита выполнена стальной с отверстиями для подвода и отвода охлаждающего реагента, соединенными с охлаждающими каналами, патрубки подвода и отвода охлаждающего реагента выполнены коаксиальными, жестко установлены в отверстия для подвода и отвода охлаждающего реагента, при этом суммарная площадь охлаждающих каналов, которые выполнены с прямоугольным сечением, равна 0,3-0,7 площади плиты, а плита и крышка на поверхности контакта выполнены с продольными выступами и впадинами, образующими устойчивое соединение, для герметизации которого во впадины крышки по всему периметру каналов установлены прокладки.

Кроме того, в плите и крышке по всему периметру выполнены совмещенные отверстия с установленными в них винтами с гайками, при этом в отверстия на внешней поверхности крышки винты установлены с потайной головкой, крышка выполнена из меди и с внешней стороны имеет пазы, образующие ребристую рабочую поверхность, а к винтам, установленным на крышке, прикреплена металлическая сетка для нанесения торкрет покрытия.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых:
на фиг.1 изображен общий вид холодильника;
на фиг.2 изображен вид сбоку холодильника;
на фиг.3 изображен вид спереди холодильника;
на фиг.4 изображена медная плита корпуса холодильника сбоку;
на фиг.5 изображена медная плита корпуса спереди.

Холодильник доменной печи содержит корпус 1 в виде стальной плиты 2 и крышки 3, выполненной из металла с высокой теплопроводностью, например меди. В стальной плите 2 выполнены охлаждающие каналы 4 для пропуска охлаждающего реагента, разделенные друг от друга и от торцевых стенок продольными 5 и поперечными стенками 6. Охлаждающие каналы 4 выполнены с прямоугольным сечением и соединены с отверстиями 7 для подвода и отвода охлаждающего реагента, выполненными в стальной плите 2. В отверстия 7 для подвода и отвода охлаждающего реагента жестко установлены коаксиальные патрубки 8, 9, которые дополнительно закреплены на плите 2 при помощи кольца 10. Крышка 3 установлена на стальной плите 2 с возможностью разъема. Крышка 3 и плита 2 имеют на поверхности контакта продольные выступы и впадины 11, 12 и 13, 14 соответственно, образующие устойчивое соединение, для придания герметизации которого во впадины крышки 3 по всему периметру каналов 4 установлены прокладки 15. Суммарная площадь охлаждающих каналов равна 0,3-0,7 площади плиты.

Корпус 1 и крышка 3 холодильника доменной печи по всему периметру выполнены с совмещенными отверстиями 16, с установленными в них винтами 17 с гайками 18.

Винты 17 установлены на внешней поверхности крышки 3 в отверстия 16 с потайной головкой 19.

Крышка 3 с внешней стороны оборудована горизонтальными пазами 20, образующими ребристую рабочую поверхность.

К винтам 17 холодильника доменной печи, установленным на крышке 3, прикреплена металлическая сетка для нанесения торкрет покрытия.

Для повышения точности сборки холодильника доменной печи перед сверлением отверстий 16 предусмотрена установка центрирующих штифтов. Для удобства транспортировки и монтажа при помощи грузозахватных приспособлений на холодильнике доменной печи предусмотрена установка рымболта 21.

Холодильник работает следующим образом.

Изготовленные части холодильника корпус 1 и крышка 3, после укладки герметизирующих прокладок 15, соединяются между собой болтовыми креплениями и испытываются на герметизацию по разработанной методике. После испытания медная крышка 3 и стальной корпус 1 уплотняются методом сварки 22 по разъему.

Изготовленный холодильник доменной печи устанавливается в расчетную часть доменной печи с выводом подводящих и отводящих охлаждаемый реагент труб наружу, которые закрепляются на кожухе доменной печи и подключаются к общей системе охлаждения.

Пример. Для выбора оптимальной суммарной площади каналов холодильника к общей площади холодильника устанавливали на доменную печь экспериментальные образцы холодильников. По изменению температуры отходящей охлаждающей воды определяли оптимальную площадь каналов в холодильниках.

Геометрические размеры охлаждающего канала холодильника равны: высота (J₁)=1100 мм (J₂)=1050мм; ширина (V)=80мм (фиг.3).

Площадь каналов S₁ равна:
1100•2•80+1050•2•80=344000 мм².

Геометрические размеры холодильника равны: высота (Н)=1350 мм, ширина (D)=618 мм (фиг.3).

Площадь холодильника S₂ равна:
1350•618=834300 мм².

S₁/S₂=344000/834300=0,41.

На капитальном ремонте III разряда установили экспериментальные холодильники в доменную печь с различным соотношением (S₁/S₂), равным 0,25; 0,41; 0,75, и наблюдали изменение температуры отходящей охлаждающей воды. Результаты экспериментов приведены в таблице.

В предложенной конструкции холодильника доменной печи расход меди на изготовление крышки по сравнению с прототипом снижается на 50-60%. Затраты на изготовление корпуса составляют 0,1-0,2 затрат на изготовления крышки.

Таким образом, по сравнению с прототипом снижение затрат заявляемого холодильника доменной печи составит 30-40%.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в системах охлаждения доменных печей. Холодильник доменной печи выполнен разъемным и состоит из корпуса и крышки, корпус холодильника состоит из стальной плиты, в которой расположены один или несколько охлаждающих каналов прямоугольного сечения, разделенных от торцевых стенок холодильника и друг от друга продольными и поперечными стенками. Суммарная площадь каналов равна 0,3-0,7 площади холодильника. Отверстия для подвода и отвода охлаждающего реагента выполнены в стальной плите и соединены с каналами, в этих отверстиях жестко установлены коаксиальные патрубки, которые дополнительно закреплены на плите при помощи колец, при этом плита на поверхности контакта с крышкой выполнена с продольными выступами и впадинами, образующими с аналогичным профилем крышки устойчивое соединение, для придания герметизации соединению во впадины крышки по всему периметру каналов установлены прокладки. Крышка выполнена из металла с высокой теплопроводностью, например меди, и с внешней стороны снабжена горизонтальными пазами, образующими ребристую рабочую поверхность. Использование изобретения обеспечивает снижение расхода меди при изготовлении холодильника и снижение его стоимости. 3 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

1. Холодильник доменной печи, включающий корпус в виде плиты, в которой выполнены охлаждающие каналы, разделенные друг от друга и от торцовых стенок плиты продольными и поперечными стенками, патрубки подвода и отвода охлаждающего реагента, отличающийся тем, что он снабжен выполненной из металла с высокой теплопроводностью крышкой, установленной на плите с возможностью разъема, плита выполнена стальной с отверстиями для подвода и отвода охлаждающего реагента, соединенными с охлаждающими каналами, патрубки подвода и отвода охлаждающего реагента выполнены коаксиальными, жестко установлены в отверстия для подвода и отвода охлаждающего реагента, при этом суммарная площадь охлаждающих каналов, которые выполнены с прямоугольным сечением, равна 0,3-0,7 площади плиты, а плита и крышка на поверхности контакта выполнена с продольными выступами и впадинами, образующими устойчивое соединение, для герметизации которого во впадины крышки по всему периметру каналов установлены прокладки. 2. Холодильник по п. 1, отличающийся тем, что в плите и крышке по всему периметру выполнены совмещенные отверстия с установленными в них винтами с гайками, при этом в отверстия на внешней поверхности крышки винты установлены с потайной головкой. 3. Холодильник по п. 1, отличающийся тем, что крышка выполнена из меди и с внешней стороны имеет пазы, образующие ребристую рабочую поверхность. 4. Холодильник по п. 1 или 2, отличающийся тем, что к винтам, установленным на крышке, прикреплена металлическая сетка для нанесения торкрет-покрытия.