ДУГОВАЯ ПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ И СПОСОБ ЕЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ Российский патент 2005 года по МПК F27B3/08 F27B3/24 F27D1/12 F27D9/00 

Изобретение относится к дуговой печи и способу эксплуатации дуговой плавильной печи и/или плавильной печи сопротивления, содержащей плавильную емкость для приема расплава, крышка которого и верхняя боковая стенка вплоть до участка или включая участок шлаковой зоны охлаждаются охлаждающей средой, преимущественно водой.

Подобные охлаждаемые печи известны в разнообразном выполнении. У этих известных печей под является единственным неохлаждаемым участком, склонным к повышенному износу огнеупорной футеровки и повышенным затратам на ремонт конструктивных элементов.

Для того, чтобы охладить, по меньшей мере, часть пода, в котором находятся подовые электроды, из ЕР 0203301 В1 известно расположение на этом участке пода на расстоянии от него плиты, через которую проходят шейки электродов или контактные штифты, и вдувание воздуха в промежуточное пространство между этой плитой и подом. Благодаря этой мере в режиме плавления и выпуска расплава подовый электрод охлаждается, причем при длительных перерывах в эксплуатации за счет уменьшения мощности охлаждения ее можно установить так, что скорость изменения температуры подового электрода, в частности в начале или в конце перерыва, не будет превышать заданных максимальных значений.

Дуговые плавильные печи с водоохлаждаемыми нижней и верхней частями без огнеупорной футеровки нижней части известны, например, на примере вакуумной дуговой переплавки электрода из US-A-3723632 и US-A-4197900. Однако описанные в этих документах печи ни по своей конструкции, ни по своему использованию несопоставимы с огнеупорно футерованными дуговыми плавильными печами или плавильными печами сопротивления (вес плавки 1-250 т и диаметр емкости приблизительно до 9 м).

Исходя из этого известного уровня техники задачей изобретения является создание способа и устройства для эксплуатации электродуговых плавильных печей и/или плавильных печей сопротивления, с помощью которых можно было бы избежать недостатков лишь частичного охлаждения.

Поставленная задача решается у электродуговых плавильных печей и/или плавильных печей сопротивления описанного выше рода отличительными признаками пункта 1 формулы.

Предпочтительные выполнения изобретения приведены в зависимых пунктах формулы.

За счет признаков изобретения, а именно одновременного охлаждения нижней части печи, пода и нижней части боковых стенок, достигается, в целом, благоприятное влияние на срок службы огнеупорной футеровки и на другие конструктивные элементы печи. Далее за счет признаков изобретения одновременно на подовый электрод оказывается предпочтительное охлаждающее действие.

Охлаждение согласно изобретению происходит посредством чашеобразно охватывающего охлаждаемый участок нижней печи охлаждающего устройства, через которое протекает охлаждающая среда. В качестве охлаждающей среды может использоваться газообразное вещество, например воздух, или жидкое вещество, например вода.

Для поддержания потока охлаждающей среды внутри охлаждающего устройства можно в простейшем случае использовать конвекционный поток, причем в случае воздушного охлаждения конвекционный поток может быть усилен трубой для отвода газов, которая связана со сливным отверстием охлаждающего устройства. Эта труба для отвода газов в то же время предпочтительно предотвращает проникновение в охлаждающее устройство пламени при выпуске металла из печи.

В случае, если конвекционного потока недостаточно, согласно изобретению можно также с помощью расположенного вне охлаждающего устройства транспортирующего устройства, например насоса или воздуходувки, транспортировать охлаждающую среду через охлаждающее устройство. В частности, при жидких охлаждающих средах напрашивается транспортировка охлаждающей среды через охлаждающее устройство в замкнутом контуре. При этом нагретая охлаждающая среда может быть предпочтительно охлаждена с возможностью регенерации тепла.

Скорость потока и температура охлаждающей среды определяют мощность охлаждения охлаждающего устройства, поэтому в одном предпочтительном выполнении изобретения можно с помощью измерительно-регулирующего устройства путем изменения этих параметров согласовать мощность охлаждения с рабочей температурой печи.

Чашеобразно охватывающее нижнюю часть печи охлаждающее устройство выполнено согласно изобретению простым образом. Посредством листа, имеющего форму в соответствии с контуром печи и расположенного на расстоянии от печи на ней, создают рубашкообразную полость, через которую протекает охлаждающая среда. Полость имеет, по меньшей мере, одно приточное и, по меньшей мере, одно сливное отверстия для охлаждающей среды, причем в случае конвекционного потока приточное отверстие целесообразно расположить посередине в поде, а сливное отверстие - сбоку вверху в боковых стенках. При принудительном потоке с помощью транспортирующего устройства приточные и сливные отверстия могут быть расположены также по-другому.

Для повышения охлаждающего действия охлаждающей среды согласно одному предпочтительному выполнению изобретения внутри полости охлаждающего устройства находятся охлаждающие ребра, которые закреплены на стенке печи, например сваркой. Эти охлаждающие ребра выполнены с возможностью обеспечения оптимального охлаждающего действия, не повышая, однако, существенно сопротивление обтекания охлаждающего устройства, поэтому они целесообразно изогнуты в направлении потока.

Для того чтобы при охлаждении в замкнутом контуре реализовать возможность регенерации тепла, в трубопроводах контура охлаждения помимо транспортирующего устройства для поддержания потока в контуре установлено устройство для регенерации тепла, в котором охлаждается нагретая охлаждающая среда, а высвобождающееся при этом тепло используется или аккумулируется.

Согласно одному выполнению изобретения с этим устройством для регенерации тепла и с транспортирующим устройством связана система измерения и регулирования, в которую поступают измеренные значения рабочих температур печи, с тем чтобы таким образом оказывать влияние на температуру и количество поступающей в охлаждающее устройство охлаждающей среды.

Другие преимущества, подробности и признаки изобретения поясняются более подробно ниже с помощью примера выполнения, изображенного схематично на чертежах, где на фиг.1 показана печь в вертикальном разрезе; фиг.2 - блок-схема контурного охлаждения.

На фиг.1 схематично изображена печь 1 с подом 2, нижними боковыми стенками 3 плавильной емкости 4 и крышкой 6. Верхние боковые стенки 5 доходят вниз почти до содержащей расплав плавильной емкости 4 и снабжены вплоть до этого участка, как и крышка 6, водяным охлаждением 5’.

Плавильная емкость 4 имеет обозначенную штриховкой огнеупорную футеровку 8 и образована подом 2 и нижними боковыми стенками 3. Согласно изобретению плавильная емкость 4 на расстоянии окружена рубашкой 9 преимущественно из стального листа, форма которого соответствует контуру внешней стенки 7 печи. Возникающая таким образом чашеобразная полость образует охлаждающее устройство 10, через которое протекает охлаждающая среда 14.

Поступление охлаждающей среды происходит в изображенном примере выполнения посередине внизу в поде 2 через приточное отверстие 12, она течет по стрелке к боковым стенкам 3 и покидает затем охлаждающее устройство 10 на верхнем конце боковых стенок 3 через сливное отверстие 13. Внутри охлаждающего устройства 10 для лучшей теплопередачи и для завихрения охлаждающей среды 14 на стенке 7 печи расположены охлаждающие ребра 11, выполненные в соответствии с направлением потока охлаждающей среды 14.

На фиг.2 в виде блок-схемы изображен пример выполнения контурного охлаждения. Охлаждающее устройство 10 печи 1 или плавильной емкости 4 связано своим сливным отверстием 13 через сливной трубопровод 16 с устройством 18 для регенерации тепла. В этом устройстве 18 для регенерации тепла охлаждается охлаждающая среда 14, нагретая при охлаждении плавильной емкости 4. Транспортирующее устройство 17, например насос или воздуходувка, установленное в подводящем трубопроводе 15, нагнетает выходящую из устройства 18 для регенерации тепла охлажденную охлаждающую среду 14 обратно в охлаждающее устройство 10.

Устройство 18 для регенерации тепла и транспортирующее устройство 17 связаны управляющими линиями с измерительно-регулирующим устройством 19, с помощью которого регулируют мощность транспортирующего устройства 17 и температуру охлаждающей среды 14 в устройстве 18 для регенерации тепла в зависимости от рабочего состояния печи 1. Для этого измерительно-регулирующее устройство 19 через линию 20 данных измерений связано с соответствующими измерительными приборами на печи (не показаны).

Изобретение не ограничено изображенными на чертеже примерами выполнения, которые ради лучшей наглядности изображены с преувеличенными размерами охлаждающего устройства. В зависимости от конструкции и рабочих условий печи можно согласно изобретению варьировать форму и величину охлаждающего устройства, число и расположение, а также связь охлаждающего устройства с прочими устройствами (измерительно-регулирующее устройство, транспортирующее устройство и т.д.), если сохранен основной принцип изобретения, а именно как можно с меньшими конструктивными затратами и расходами обеспечить простым образом оптимальное охлаждение всей плавильной емкости.

Изобретение относится к области металлургии. Технический результат - повышение срока службы огнеупорной футеровки и других конструктивных элементов печи за счет обеспечения оптимального охлаждения всей плавильной емкости при меньших конструктивных затратах и расходах. Для охлаждения нижней части дуговых плавильных печей и/или плавильных печей сопротивления чашеобразно окружают эту нижнюю часть, собственно футерованную огнеупорами плавильную емкость, на расстоянии от нее рубашкой и выполняют образованное за счет этого промежуточное пространство в виде охлаждающего устройства, в котором охлаждающая среда протекает в непосредственном контакте с внешней стенкой печи. В охлаждающем устройстве выполнены, по меньшей мере, одно приточное и одно сливное отверстия. Транспортировку охлаждающей среды внутри охлаждающего устройства производят за счет конвенции и/или за счет расположенного вне его транспортирующего устройства, например, насоса или воздуходувки. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Плавильная печь (1) дуговая и/или сопротивления с огнеупорно-футерованной плавильной емкостью (4), содержащей под (2) и боковые стенки (3) с внешней стенкой (7) печи, а также с охлаждаемой охлаждающей средой верхней частью, которая содержит верхние боковые стенки (5) и крышку (6), отличающаяся тем, что стенка (7) огнеупорно-футерованной плавильной емкости (4) чашеобразно окружена охлаждающим устройством (10), в котором охлаждающая среда (14) протекает в непосредственном контакте со стенкой (7) печи, причем в охлаждающем устройстве (10) выполнены, по меньшей мере, одно приточное (12) и, по меньшей мере, одно сливное (13) отверстия для охлаждающей среды (14), при этом транспортировку охлаждающей среды (14) внутри охлаждающего устройства (10) поддерживают за счет конвекции и/или за счет расположенного вне охлаждающего устройства (10) транспортирующего устройства (17).2. Печь по п.1, отличающаяся тем, охлаждающее устройство (10) с рубашкой (9) в соответствии с контуром внешней стенки (7) печи расположено на плавильной емкости (4).3. Печь по п.1, отличающаяся тем, что приточное отверстие (12) расположено посередине внизу в поде (2) печи, а сливное отверстие (13) - сбоку вверху в нижней боковой стенке (3).4. Печь по п.1, отличающаяся тем, что охлаждающую среду (14) направляют через охлаждающее устройство (10) в замкнутом контуре.5. Печь по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что внутри охлаждающего устройства (10) на внешней стенке (7) печи расположены охлаждающие ребра (11).6. Печь по п.5, отличающаяся тем, что охлаждающее устройство (10) в замкнутом контуре через сливной (16) и подводящий (15) трубопроводы связано с устройством (18) для регенерации тепла, причем в подводящем трубопроводе (15) и/или в сливном трубопроводе (16) установлено транспортирующее устройство (17), например насос или воздуходувка.7. Печь по п.6, отличающаяся тем, что устройство (18) для регенерации тепла и/или транспортирующее устройство (17) управляющими линиями (21) связано с измерительно-регулирующим устройством (19), в которое по линии (20) поступают данные измерений рабочих параметров печи (1).8. Печь по п.1, отличающаяся тем, что при воздушно-конвекционном охлаждении сливное отверстие (13) связано с трубой для отвода газов.9. Способ эксплуатации плавильной печи (1) дуговой и/или сопротивления по любому из пп.1-8, характеризующийся тем, что охлаждающую мощность охлаждающего устройства (10) согласуют путем изменения скорости и/или температуры охлаждающей среды с рабочими температурами печи (1).