Изобретение относится к металлургии, в частности к способам и устройствам для охлаждения шахт металлургических печей, и может использоваться в системах водяного и испарительного охлаждения кожухов шахт доменных печей и вагранок.
Известен плитовый чугунный холодильник для доменной печи, содержащий чугунную плиту, которая может иметь на рабочей поверхности горизонтальные ребра и залитые в чугунную плиту охлаждающие змеевики, выполненные из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (Патент РФ №2151195, МПК 7 С 21 В 7/10, опубл. 2000 г., Бюл. №17). Такой холодильник имеет невысокую стойкость, т.к. ребра на рабочей поверхности плиты выполнены сплошными, что приводит при эксплуатации холодильника к быстрому образованию на них трещин и преждевременному выходу холодильника из работы.
Известен плитовый холодильник металлургической печи, рабочая поверхность которого разделена ребрами на ячейки шестигранной или овальной формы (SU №1092177, МПК 3 С 21 В 7/10, опубл. 1984 г.). Недостатком такой конструкции наружной поверхности является низкая стойкость холодильника, т.к. ребра между ячейками выполнены сплошными, в результате в них образуются трещины термической усталости, приводящие к поломке холодильника.
Известен плитовый холодильник доменной печи, состоящий из чугунной плиты с залитыми в нее охлаждающими трубами, причем наружная облицовка выполнена в виде прилегающих друг к другу пластин из износостойкого чугуна, закрепленных в теле плиты по типу “ласточкина хвоста”, при этом между пластинами и телом плиты нанесен слой огнеупорной краски (а.с. СССР №545676, МПК 2 С 21 В 7/10, опубл. 1977 г.). Недостатком такого холодильника является его низкая стойкость, т.к. пластины, изолированные от тела холодильника, быстро перегреваются и изнашиваются или вываливаются из пазов, которые также подвержены растрескиванию.
Наиболее близким к заявляемому является плитовый холодильник, содержащий плиту со сплошными ребрами на рабочей поверхности (а.с. СССР №222413, МПК 2 С 21 В 7/10, опубл. 1978 г.).
Недостатком прототипа является невысокая эксплуатационная стойкость холодильника при эксплуатации его в доменной печи из-за быстрого образования трещин за счет малоцикловой усталости в сплошных ребрах, приводящих к разрушению плиты холодильника.
Технический результат - повышение эксплуатационной стойкости плитового холодильника для металлургических печей.
Технический результат достигается тем, что в плитовом холодильнике для металлургических печей, содержащем плиту с ребрами на рабочей поверхности и залитые в плиту охлаждающие трубы, ребра выполнены прерывистыми с глубиной паза равной 0,1-1,0 от высоты ребра и длиной паза равной 0,1-1,5 от толщины основания ребра. Высота каждого ребра составляет 0,10-0,95 от толщины плиты. Ребра сопряжены с поверхностью плиты с радиусом 5-35 мм, а расстояние между рядами ребер составляет 0,1-1,9 от толщины основания ребра. Боковые стенки ребер наклонены относительно поверхности плиты под углом 15-160°. Пазы в каждом ребре расположены по высоте холодильника друг под другом. Плита и ребра плитового холодильника могут быть выполнены из высокопрочного чугуна с шаровидным или вермикулярным графитом, а также из меди и/или ее сплавов или из стали.
Ребра в плитовых холодильниках служат для удержания огнеупорной массы, которой заполняют пространство между ребрами, а также они обеспечивают более развитую рабочую поверхность, что позволяет осуществлять повышенный отвод тепла от кожуха печи. Однако в плите-прототипе ребра выполнены непрерывными рядами. При эксплуатации холодильника ребра будут подвергаться периодическому нагреву до высоких температур (600-900°С) и охлаждению, что приводит к быстрому образованию в них трещин термической усталости. При дальнейшей эксплуатации холодильника трещины распространяются в тело плиты, что приводит к ее поломке. В результате холодильник преждевременно выходит из строя, часто не отработав регламентированное для него время.
В заявленной конструкции плитового холодильника ребра выполнены прерывистыми, что обеспечивает каждому участку ребра возможность свободного расширения и сжатия при нагревах и охлаждениях холодильника. В результате в таких ребрах не образуются трещины термической усталости, что предотвращает разрушение плиты, т.к. возникающие в такой плите напряжения ниже условного предела текучести. Было установлено, что глубина каждого паза в ребре должна быть равна 0,1-1,0 от высоты ребра. При меньшей глубине паза еще возможно образование трещин в остатках ребер, а при большем значении уменьшается толщина плиты, что снижает ее стойкость. Длина каждого паза должна составлять 0,1-1,5 от толщины основания ребра, в противном случае при меньшем значении длины паза в ребре возникают трещины, а при большем значении длины паза трещины уже не образуются, но резко снижается общая протяженность ребер, что снижает стойкость холодильника.
Для уменьшения концентрации напряжений и снижения вероятности отрыва ребер они сопряжены с поверхностью плиты с радиусом 5-35 мм, а расстояние между рядами ребер составляет 0,1-1,9 от толщины основания ребра. Высота ребра составляет 0,10-0,95 от толщины плиты. При меньшей высоте ребра снижается теплосъем с холодильника, а при большей - наблюдается отрыв ребер от плиты. Боковые стенки ребер наклонены относительно поверхности плиты под углом 15-160°. При значении угла наклона меньшем нижнего предела края ребер становятся тонкими и в них из-за перегрева быстро образуются трещины термической усталости. При значении угла наклона большем верхнего значения боковые стенки ребер становятся пологими, в результате защитная огнеупорная масса и гарнисаж быстро сходят с поверхности плиты, что приводит к быстрому ее выходу из строя. Пазы в ребрах располагаются по высоте холодильника друг под другом. Для повышения срока службы плитового холодильника плиту и ребра выполняют из высокопрочного чугуна с шаровидным или вермикулярным графитом, меди и/или ее сплавов или из стали.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена конструкция плитового холодильника с прерывистыми ребрами на рабочей поверхности, на фиг.2 - варианты наклоны боковой стенки ребер с острым и тупым углом.
На фигурах цифрами и буквами обозначено:
1 - плита;
2 - охлаждающие трубы;
3 - горизонтальные ребра;
4 - пазы в ребре;
Н - толщина плиты;
h - высота ребра;
а - глубина паза;
в - толщина основания ребра;
с - длина паза;
d - расстояние между рядами ребер;
R - радиус сопряжения ребра с поверхностью плиты;
α - угол наклона боковой стенки ребра относительно поверхности плиты.
Заявленный плитовый холодильник для металлургических печей содержит плиту 1 толщиной Н, в которую залиты охлаждающие трубы 2. На рабочей стороне плиты имеются горизонтальные ребра 3 высотой h и толщиной основания в. Ребра выполнены прерывистыми с пазами 4 глубиной а и длиной с. Ребра сопряжены с поверхностью плиты с радиусом R. Расстояние между горизонтальными рядами ребер равно d. Угол наклона боковой стенки ребра относительно поверхности плиты равен α.
Пример выполнения плитового холодильника. Плитовый холодильник для металлургических печей содержит плиту и ребра из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, в которую залиты охлаждающие стальные трубы. На рабочей поверхности холодильника имеются горизонтальные прерывистые ребра с высотой ребра h=60 мм и толщиной основания в=75 мм. Глубина пазов в ребрах равна высоте ребра и составляет a=h=60 мм, а длина каждого паза с=40 мм. Пазы в каждом ребре по высоте холодильника располагаются друг под другом. Ребра сопряжены с поверхностью плиты с радиусом R=12 мм. Расстояние между горизонтальными рядами ребер равно толщине основания ребра и составляет d=в=75 мм. Толщина плиты составляет Н=170 мм. Угол наклона боковой стенки ребер относительно поверхности плиты составляет α=90°.
Технико-экономическое преимущество заявленной конструкции плитового холодильника заключается в повышении его стойкости за счет предотвращения образования трещин термической усталости в ребрах и преждевременного разрушения холодильника. В результате повышается стабильность работы доменной печи, увеличивается срок ее эксплуатации между капитальными ремонтами, а также облегчаются условия проведения плавки.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ПЛИТОВЫЙ ХОЛОДИЛЬНИК ДЛЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ | 2006 |
|
RU2299388C1 |
ПЛИТОВЫЙ ХОЛОДИЛЬНИК ДЛЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ И ОХЛАЖДАЮЩИЙ ЗМЕЕВИК ПЛИТОВОГО ХОЛОДИЛЬНИКА | 1999 |
|
RU2151195C1 |
Плитовый холодильник для металлургических печей | 1978 |
|
SU1115470A1 |
МЕДНЫЙ ПЛИТОВЫЙ ХОЛОДИЛЬНИК ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 2002 |
|
RU2204611C1 |
Плитовый холодильник доменной печи | 1981 |
|
SU949003A1 |
Холодильник шахтной печи | 1977 |
|
SU662586A1 |
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ АНТИФРИКЦИОННЫЙ ЧУГУН | 2007 |
|
RU2337996C1 |
Холодильник доменной печи | 1990 |
|
SU1792977A1 |
Плита пресса | 2023 |
|
RU2826200C1 |
Вертикальный плитовый холодильник шахты доменной печи | 1990 |
|
SU1759876A1 |
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам и устройствам для охлаждения шахт металлургических печей, и может использоваться в системах водяного и испарительного охлаждения кожухов шахт доменных печей и вагранок. Плитовый холодильник для металлургических печей содержит плиту с ребрами на рабочей поверхности и залитые в плиту охлаждающие трубы, ребра выполнены прерывистыми с глубиной паза равной 0,1-1,0 от высоты ребра и длиной паза равной 0,1-1,5 от толщины основания ребра. При использовании изобретения обеспечивается повышение эксплуатационной стойкости плитового холодильника. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.
Холодильник доменной печи | 1989 |
|
SU1673600A1 |
ОХЛАЖДАЮЩАЯ ПЛИТА ДЛЯ ШАХТНЫХ ПЕЧЕЙ | 1996 |
|
RU2144570C1 |
DE 3925280 А1, 02.07.1991 | |||
ПЛИТОВЫЙ ХОЛОДИЛЬНИК ДЛЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ И ОХЛАЖДАЮЩИЙ ЗМЕЕВИК ПЛИТОВОГО ХОЛОДИЛЬНИКА | 1999 |
|
RU2151195C1 |
Холодильник доменной печи | 1975 |
|
SU545676A1 |
ПЛИТОВЫЙ ЧУГУННЫЙ РЕБРИСТЫЙ ХОЛОДИЛЬНИК ДЛЯ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ С ОГНЕУПОРНЫМ ЗАЛИТЫМ КИРПИЧОМ | 1967 |
|
SU222413A1 |
US 4561639 А, 31.12.1985. |
Авторы
Даты
2004-08-27—Публикация
2002-12-09—Подача