Элемент футеровки электропечи Советский патент 1987 года по МПК F27D1/02 

112

Изобретение относится к элементам футеровок электрических печей и может быть использовано в металлургической и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является по- вьшение надежности.

На фиг. 1 изображен элемент футеровки печи, состоящей из монолитной огнеупорной части и теплоизоляции, разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверх

Элемент футеровки печи содержит огнеупорную часть 1, теплоизоляцию 2 (фиг. 1). Огнеупорная часть состоит из пластины 3 и ребер 4 жесткое- ти (фиг. 2), выполненных в виде чередующихся участков переменной длины, причем участки с минимальной длиной одного ребра жесткости перекрываются в свету участками с максимальной длиной других ребер жесткости,

Высота ребер жесткости может быть переменной (фиг. 1) или постоянной вдоль любой прямой, проведенной в плоскости пластины.

Наиболее рациональной формой ли-

НИИ, огибающей вершины ребер жесткости, является линия, соответствующая распределению изгибающих момен- тов в рассматриваемом направлении.

В зависимости от условий опира- ния изменяется ориентация ребер жесткости. При опирании элемента футеров-эг температур), чем больше длина и шики в угловых точках ребра жесткости ориентируют в двух пересекающихся направлениях. При опирании на две противоположные стороны пластины ребра жесткости выполняют перпенди-, кулярньми сторонам, на которые происходит опирание. При изготовлении огнеупорной части методом литья и при необходимости транспортировки

рина пластины. Объясняется это еле- дующим образом„ Предположим, что среднее расстояние между двумя сосед ними атомами материала пластины с 40 размерами axbxh равно & и на долю лю

-ой из т/и ш ( 1 ед. ..

длины) единиц длины и произвольном направлении приходится п атомов или

готового элемента футеровки для обес- 5 единицу длины п-1 межатомных распечения технологической (при выемке из литейной формы) и транспортной жесткости прямолинейные ребра жесткости целесообразно выполнять в двух взаимно перпендикулярных направле- ниях.

проекция оси симметрии ребра жесткости на пластину может иметь вид любой линии, описываемой уравнением с одним неизвестным или их комби- нацией.

Теплоизоляция располагается с любой стороны огнеупорной части, т.е. как со стороны, на которой рас

0

-

положены ребра жесткости, так и на противоположной.

При высокой температуре внутри рабочего пространства и при малой толщине огнеупорной пластины температу- ра на ненагреваемой стороне (обращенной к слою теплоизоляции) будет превышать температуру, допустимую для теплоизоляции. В этом случае жесткость обеспечивается конструкцией пластины элемента, а температура до рабочей температуры теплоизоляции понижается с помощью, например, пакета пластин такой же толщины и с отверстиями под ребра жесткости или с помощью огнеупорной засыпки.

Элемент футеровки работает следующим образом. I

0

5

0

При подводе тепла со стороны пластины огнеупорной части происходит его термическое расширение, которое передается на жестко связанные с ней tieSpa 4 жесткости, темпе-т ратура которых, а следовательно-, и термические деформации, меньше, чем у сплошного слоя. Чем больше линей- ньш размер пластины, тем .больше величина суммарной деформации, возникающей в ней при нагревании ее до определенной температуры. При одностороннем нагревании пластины механические напряжения на холодной зе стороне тем больше (при по стоянном градиенте

рина пластины. Объясняется это еле- дующим образом„ Предположим, что среднее расстояние между двумя соседними атомами материала пластины с 40 размерами axbxh равно & и на долю лю-ой из т/и ш ( 1 ед. ..

длины) единиц длины и произвольном направлении приходится п атомов или

стояний, равных Л. Размеры пластины а и Ь, выраженные через указанные величины, соответственно равны m;|-A(n-1) и m -Л(п-1). При увеличении температуры на 1°С межатомное расстояние увеличивается на величину oL , Размеры пластины при этом увеличиваются и становятся равными т (А+о(.) (п-1) и т2(&+ы)(п-1), т.е. увеличиваются соответственно на величины m -асЧп-) и m Ы-(п-О. При одностороннем нагреве пластины температура пластины на нагреваемой стороне возрастает от tj, до а на другой стороне от tj,

до t,. Размер пластины увеличиваетс при этом на величины тп (t -t )о(. (пи m (t -t )(п-1) на нагреваемой стороне и m () ci,(n-1) и m.(t - -t ) o((n-1) на противоположной сто- роне. Разница между t и t, зависит от свойств материала пластины (теплопроводность, температуропровод-- ность) и ее толщины h. При нагревании пластин из одного и того же материала и одних и тех же размеров на равные температуры увеличение длины пластины при- прочих равных условиях зависит от линейных размеров пластины а и Ь. Следовательно, чем больше линейные размеры пластин, тем большая разница удлинений между нагреваемой и ненагреваемой сторонами и тем больше возникают растягивающие усилия на нена- греваемой и сжимающие - на нагреваемой сторонах пластины. С другой стороны, чем больше толщина плас,тины, тем больше перепад температур и большие усилия. Применение ребер жесткости, линейные размеры которых меньше размера пластины, позволяет обеспечить .необходимую жесткость и снизить величину растягивающих усилий на их поверхности при подводе тепла со стороны пластины или достичь практически равномерной температуры по всей толщине огнеупорной части элемента футеровки, при сохранении необходимой жесткости, за счет малой толщины ребер жесткости. При подводе тепла со стороны ребер жесткости вследствие малой толщины ребер жесткости сплошного слоя происходит практически равномерный нагрев всей огнеупорной части и рас- тягивающие механические напряжения, возникающие в материале огнеупорного слоя вследствие малой разности температур в разных частях конструю- ции, оказываются много меньше допустимых .

Размеры, ориентация и форма ребер жесткости и толщин сплошного слоя выбираются с учетом конкретных условий эксплуатации футеровки, т.е. изменя.ются в зависимости от ее длины и ширины, веса навешиваемого оборудования, температуры внутрипечного пространства и скорости нагрева, механических характеристик материала огнеупорной части, условия опнрання или закрепления пластины и т.д.

Чем вьш1е скорость нагрева, тем меньше должна быть толщина пластины и толщина ребер жесткости.

г

Оптимальные размеры ребер жесткости для печей периодического действия которые характеризуются частыми нагревами и охлаждениями при умеренных скоростях охлаждения, для применяющихся в настоящее время в промьш - ленности огнеупорных материалов являются длина 200-400 мм при толщине 20-50 мм. Высота их и количество определяется из условия прочности.

В целях проверки работоспособности предлагаемого устройства изготовлены два элемента фз теровки размерами 600x800x150 мм. Толщина пластины составляет 50 мм. Участки ребер жесткости с максимальной высотой имеют размеры 220x50x100 мм. Расстояние между соседними ребрами жесткости составляет 25 мм. Размеры участков ребер жесткости с минимальной высотой составляют 50x80 мм. Элементы изготавливают методом литья из гидромассы (пластичной массы) состава: 30-40% - глина огнеупорная; 60-70% - муллитокремнеземистый волокнистый материал; вода сверх 100% от сухого вещества 260-300%; сверх 100% сульфитно-спиртовая бражка 2-5% плотности 1,17.

Формула изобретения

Элемент футеровки электропечи, состоящий из монолитной огнеупорной части и тепловой изоляции, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности элемента футеровки, он снабжен ребрами жесткости большей и меньшей длины, расположенными в шахматном порядке, при этом ребра большей длины расположены с перекрытием, ребра меньшей длины - перпендикулярно к ребрам большей (ДЛИНЫ и между ними.

J

.f

Изобретение относится к элементам футеровок электрических печей и может быть :использовано в металлургической и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение надежности футеровки. Элемент футеровки печи состоит из монолитной огнеупорной части и тепловой изоляции и имеет ребра жесткости большей и меньшей длины, расположенные в шахматном порядке . При этом ребра большей длины расположены с перекрытием рядом расположенных ребер, а ребра меньшей длины расположены перпенди- кулярно ребрам большей длины и меж- S ду ними. 2 ил. (Л ос 00 СП

фиг. 2.