ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МИКСЕР Российский патент 2007 года по МПК F27B3/08 

Предлагаемое изобретение относится к печам для плавления алюминия и его сплавов.

Известен миксер для плавления алюминия и его сплавов, включающий металлический каркас с теплоизоляцией, футеровку, арочный свод с установленными на нем электронагревателями и окна для чистки, расположенные на одной из продольных сторон миксера, в котором арочный свод выполнен ассиметричным с наклоном в сторону, противоположную стороне, имеющей окна для чистки (А.с. СССР №723348, F27D 1/02) [1]. Недостатки известного миксера: сложность и значительная трудоемкость монтажа свода, малый срок службы нагревателей, сложность их замены.

Известен электрический миксер, включающий футерованную огнеупорным материалом ванну со сводом из примыкающих друг к другу фасонных блоков, металлические нагреватели и металлический экран, установленный над частью рабочего пространства на расстоянии от свода, необходимом для нормального конвективного теплообмена между нагревателями и рабочим пространством. Экран заделан в кладку стен миксера (А.с. СССР №583363, F27В 3/08, 1977 г.) [2]. В известном решении для повышения срока службы нагреватели защищены экраном в зоне загрузки-чистки миксера, что снижает эффективность нагрева расплава. Элементы плоского свода сложны в изготовлении и в монтаже.

Известна электрическая печь для плавления металлов, например алюминия и его сплавов, включающая футерованную огнеупорным материалом ванну с плоским сводом из примыкающих один к другому блоков, выполненных в виде брусьев с крючками для подвешивания нагревательных элементов (А.с. СССР №351047 F27В 3/08, 1972 г.) [3].

По технической сущности, наличию сходных признаков данное решение выбрано в качестве ближайшего аналога. Основные недостатки известного решения: сложность и значительная трудоемкость монтажа свода миксера, монтажа и замены нагревательных элементов, малый их срок службы.

Задачей предлагаемого технического решения является сокращение затрат на монтаж, демонтаж и обслуживание миксера, повышение эффективности его работы.

Техническим результатом является сокращение времени подготовки металла к разливке, снижение тепловых потерь, сокращение времени ремонтных работ.

Технический результат достигается тем, что в электрическом миксере для плавления металла, содержащем металлический каркас, шахту, футерованную огнеупорными и теплоизоляционными материалами, с плоским сводом, выполненным из блоков, и нагревательные элементы, свод выполнен съемным, а нагревательные элементы размещены в верхней части стен миксера в секции установки нагревательных элементов, при этом блоки свода миксера выполнены из волокнистого высокотемпературного теплоизоляционного материала, уложенного с образованием гофр. При этом блоки свода миксера выполнены из муллитокремнеземистого фетра, свод миксера снабжен съемными подвесами нагревательных элементов, съемный свод закреплен к шахте миксера фланцевым соединением, снабженным уплотнительными плитами, выполненными из огнеупорного сжимаемого материала, поворотным.

Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем.

Своды - самые сложные в изготовлении и монтаже части металлургических агрегатов, требующие значительных материальных и трудовых затрат, а малый срок службы электрических нагревателей, которые подвергаются воздействию температурных перепадов и агрессивному воздействию жидкого металла, в том числе и прямому, снижает эффективность использования оборудования, сроки межремонтной эксплуатации.

Предлагаемое изобретение направлено на комплексное решение этих проблем. Выполнение съемного свода снижает затраты на монтаж-демонтаж миксера, позволяет осуществлять в короткие сроки текущий ремонт миксера, производить замену нагревательных элементов. Выполнение съемного свода из блоков волокнистого высокотемпературного материала, уложенного с образованием гофр, снижает затраты на монтаж, обеспечивает теплоизоляцию рабочего пространства миксера, снижает теплопотери, обеспечивает транспортировку свода. Выполнение металлических нагревательных элементов в виде труб, закрепленных в верхних частях стен миксера в секции установки, а на период монтажа и ввода в эксплуатацию дополнительно закрепленных на съемных подвесах в своде, повышает срок службы нагревательных элементов, упрощает их монтаж, демонтаж и замену.

Съемный свод крепится к каркасу шахты миксера фланцевым соединением. Между фланцами установлены уплотнительные плиты из огнеупорного сжимаемого материала с возможностью фиксации, что упрощает монтаж-демонтаж свода, снижает теплопотери, повышает герметичность миксера, что в свою очередь снижает доступ воздуха, окисляющего металл в миксере. Выполнение миксера с возможностью поворота повышает производительность процесса разливки металла, упрощает его автоматизацию.

От ближайшего аналога предлагаемое решение отличается тем, что:

- свод электрического миксера выполнен съемным;

- нагревательные элементы, выполненные в виде труб, установлены в верхней части миксера в секции установки нагревательных элементов.

Кроме того:

- свод миксера снабжен съемными подвесами нагревательных элементов;

- блоки свода миксера выполнены из волокнистого высокотемпературного теплоизоляционного материала, например из муллитокремнеземистого фетра, уложенного с образованием гофр;

- крепление свода к стенам шахты миксера выполнено в виде фланцевого соединения из двух горизонтально расположенных фланцев, один из которых закреплен к своду миксера, а другой к каркасу миксера, при этом между фланцами установлены с возможностью фиксации уплотнительные плиты, выполненные из огнеупорного сжимаемого материала;

- электрический миксер выполнен с возможностью поворота.

Наличие в предлагаемом решении признаков, отличных от признаков, характеризующих ближайший аналог, позволяет сделать вывод о соответствии его условию патентоспособности изобретения "новизна".

В процессе поиска по предмету разработки выявлено следующее:

- известен электрический миксер с плоским сводом из примыкающих друг к другу фасонных блоков и с металлическими нагревателями, установленными в своде [2];

- известна электрическая печь для плавления алюминия, содержащая плоский свод из примыкающих один к другому блоков, выполненных в виде брусьев с крючками для подвешивания металлических нагревательных элементов [3];

- известна электрическая печь, снабженная, по меньшей мере, одним трубчатым нагревателем, прикрепленным к металлической теплоизолированной трубе, при этом нагревательный элемент состоит их металлической оболочки и греющего элемента внутри оболочки (А.с. СССР №870879, F27В 3/00, 1981 г.) [4];

- известен блок футеровки печи, содержащий ряд слоев из волокнистого изоляционного полотна, уложенных с образованием гофр (А.с. СССР №1312356, F27D 1/06, 1987 г.) [5];

- известно устройство для крепления печного свода к металлоприемнику электрических восстановительных печей, например карбидокремниевых, содержащее кронштейны, опоясывающие печной свод и верхнюю кромку стенки печи с кладкой изолирующего кирпича, на которую опирается водоохлаждаемый печной свод, при этом кронштейны снабжены фланцами, к которым через промежуточный изолирующий материал изоляционными болтами прикреплена нажимная планка (А.с. СССР №465001, F27D 1/02,1975 г.) [6].

В процессе сравнительного анализа не выявлено технических решений, характеризующихся признаками, идентичными или эквивалентными признакам предлагаемого технического решения, и позволяющих получать при использовании совокупности признаков аналогичные результаты. Предлагаемое решение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Электрический миксер содержит (фиг.1, фиг.2) металлический каркас 1, шахту, футерованную огнеупорными 2 и теплоизоляционными 3 материалами, съемный свод 4, смонтированный из блоков 5, выполненных из муллитокремнеземистого фетра и уложенных с образованием гофр, съемные подвесы 6, вмонтированные в свод 4, для крепления нагревательных элементов 7, выполненных в виде труб, закрепленных в противоположных стенках секции 8 установки нагревательных труб. Футеровка секции установки нагревательных труб выполнена из блоков муллитокремнеземистого фетра, уложенного с образованием гофр 9, и необожженных муллитокремнеземистых плит 10. Съемный свод 4 к секции для установки нагревательных труб закреплен фланцевым соединением, выполненным в виде горизонтально расположенных фланцев 11, 12, один из которых закреплен к своду миксера 4, а другой закреплен к каркасу миксера 1, при этом между фланцами 11, 12 установлены уплотнительные плиты 13 из сжимаемого материала, например муллитокремнеземистого картона, которые зафиксированы в обечайке 14 шпильками 15. Фланцы стягиваются болтовым соединением 16. Миксер также снабжен термопарой 17, установленной в своде миксера для контроля температуры, а также гидравлическим приводом с домкратами для наклона миксера и регулирования расхода приготовленного расплава.

Монтаж миксера осуществляется следующим образом.

Вначале производят монтаж металлоконструкций миксера и футеруют днище и стены шахты миксера, затем осуществляют монтаж футеровки секции установки нагревательных элементов 8 из блоков муллитокремнеземистого фетра, уложенного с образованием гофр 9, и необожженных муллитокремнеземистых плит 10.

Блоки 5 из муллитокремнеземистого фетра, уложенного с образованием гофр, устанавливают в металлический каркас свода миксера 4. При монтаже свода между блоками 5 крепят съемные подвесы 6, предназначенные для поддержки нагревательных элементов 7, в основном в период монтажа и пуска миксера в эксплуатацию.

Смонтированный свод 4, снабженный в нижней части фланцем 11, устанавливают с помощью крана на верхнюю часть секции установки нагревательных элементов 8, которая снабжена ответным фланцем 12. Между фланцами 11, 12 в обечайку 14 предварительно устанавливают уплотнительные плиты 13 из муллитокремнеземистого картона толщиной 20 мм и фиксируют их шпильками 15. Фланцы стягивают болтовым соединением 16.

Нагревательные элементы 7, выполненные в виде труб (электронагреватели «КАНТАЛ» длиной 1920 мм, общей мощностью 400 КВт, в количестве 12 штук), закрепляют в верхней части противоположных стен миксера в секциях установки нагревательных элементов 8, внутренний слой футеровки которых выполнен из необожженных муллитокремнеземистых плит. При этом один конец трубы закрепляют с уплотнением в посадочном месте секции 8, а другой конец трубы пропускают через подвес и надевают на штырь, закрепленный в секции установки нагревательных элементов 8 на противоположной стене миксера. Для контроля процесса в своде 4 устанавливают термопару 17.

Таким образом, выполнение свода съемным из блоков волокнистого высокотемпературного материала, применение в качестве электронагревателей нагревательных труб и расположение их в верхней части миксера в секции для их установки, герметизация отдельных узлов (посадочное место нагревательных труб в секциях их установки, фланцевое соединение) позволяют повысить эффективность работы миксера, снизить затраты на его монтаж, повысить качество металла за счет снижения его окисляемости.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для плавления алюминия и его сплавов в электрическом миксере. Электрический миксер содержит металлический каркас, шахту, футерованную огнеупорными и теплоизоляционными материалами, съемный свод, смонтированный из блоков, выполненных из муллитокремнеземистого фетра, уложенного с образованием гофр, съемные подвесы, вмонтированные в свод, для крепления нагревательных элементов, выполненных в виде труб, закрепленных в противоположных стенках секции установки нагревательных труб. Футеровка секции установки нагревательных труб выполнена из блоков муллитокремнеземистого фетра, уложенного с образованием гофр, и необожженных муллитокремнеземистых плит. Съемный свод к секциям для установки нагревательных труб закреплен фланцевым соединением, выполненным в виде горизонтально расположенных фланцев, один из которых закреплен к своду миксера, а другой закреплен к каркасу миксера, при этом между фланцами установлены уплотнительные плиты из сжимаемого материала, например из муллитокремнеземистого картона, которые зафиксированы в обечайке шпильками. Фланцы стягиваются болтовым соединением. Миксер также снабжен термопарой, установленной в своде, и гидравлическим приводом с домкратами для наклона миксера и регулирования расхода металла при выливке приготовленного расплава. Изобретение позволяет повысить эффективность работы миксера, снизить затраты на его монтаж, обслуживание и ремонт, повысить качество металла за счет снижения его окисляемости. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Электрический миксер для плавления металла, содержащий металлический каркас, шахту, футерованную огнеупорными и теплоизоляционными материалами, с плоским сводом, выполненным из блоковой нагревательными элементами, отличающийся тем, что свод выполнен съемным, а нагревательные элементы размещены в верхней части стен миксера в секциях для установки нагревателей, при этом блоки свода миксера выполнены из волокнистого высокотемпературного теплоизоляционного материала, уложенного с образованием гофр.2. Электрический миксер по п.1, отличающийся тем, что свод миксера снабжен съемными подвесами нагревательных элементов.3. Электрический миксер по п.1, отличающийся тем, что блоки свода миксера выполнены из муллитокремнеземистого фетра.4. Электрический миксер по п.1, отличающийся тем, что съемный свод закреплен к шахте миксера фланцевым соединением, снабженным уплотнительными плитами, выполненными из огнеупорного сжимаемого материала.5. Электрический миксер по п.1, отличающийся тем, что миксер выполнен с возможностью поворота.