Водоохлаждаемая панель металлургической печи Советский патент 1990 года по МПК F27D1/12 

(21) 3978446/24-02

(22) (46)

15.11.85

15.06.90. Бкш. № 22

(71)Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования

(72)А.Д.Литвяков, А,СаКондрюков, Н.А, Иванютенко, Л.И.Кухарекий, В.Г.Завьялов, Б.Б.Пельц, Г.И.Орлов, В.П.Давыдов, С.Д.Саутин, В.И.Бондарь, Е.И.Архипов, И.П.Нечаев и Е.М.Пономарев

(53)669.187.2.036.538(088.8)

(56)Патент РСТ (f 81/00758, кл. F 27 D 1/12, 1981.

Заявка Франции № 2411380, кл. F 27 D 1/12, 1979.

(54)ВОДООХЛАЖДАЕМАЯ ПАНЕЛЬ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕЧИ

(57)Изобретение относится к металлургии, к конструкциям металлургичес-1 ких печей, в частности к конструкциям водоохлаждаемых элементов плавильного пространства этих печей. Целью изобретения является повышение надежности работы панели путем снижения ее коробления при нагревании и охлаждении и упрощение технологии изготовления панели. Водоохлаждаемая панель прямоугольной формы содержит по крайней мере два спиральных канала, жестко укрепленных соединительными элементами, и элементы для удержания огнеупорной обмазки. Рабочая часть каналов выполнена из цельных гнутых труб, расположенных с зазором, причем смежные трубы в углах жестко соединены профилированными листами, а на прямых участках зазор между смежными трубами перекрыт прутками, жестко укрепленными на одной из труб. Величина зазора между смежными трубами составляет 0,025-0,5 наружного диаметра труб. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

с 58

(Л

Изобретение относится к металлургии, к конструкции металлургических печей, в частности к конструкции водоохлаждаемых элементов плавильного пространства этих печей. Целью изобретения является повышение надежности работы панели путем снижения ее коробления при нагревании и охлаждении и упрощение технологии изготовления панели. Водоохлаждаемая панель прямоугольной формы содержит по крайней мере два спиральных канала, жестко укрепленных соединительными элементами, и элементы для удержания огнеупорной обмазки. Рабочая часть каналов выполнена из цельных гнутых труб, расположенных с зазором, причем смежные трубы в углах жестко соединены профилированными листами, а на прямых участках зазор между смежными трубами перекрыт прутками, жестко укрепленными на одной из труб. Величина зазора между смежными трубами составляет 0,025-0,5 наружного диаметра труб. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

Изобретение относится к металлургии, а именно к конструктициям металлургических печей, в частности к конструкциям водоохлаждаемых элементов плавильного пространства этих печей.

Цель изобретения - повышение надежности работы панели путем снижения ее коробления при нагревании и охлаждении и упрощение технологии изготовления панели.

На фиг.1 изображена предлагаемая панель, общий вид; на фиг.2 - то

же, вид в плане; на фиг.З - сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1.

Панель состоит из рядов цельных металлических труб 1. Внутренняя 2 и наружная 3 поверхности панели повторяют поверхность кожуха печи. Металлические трубы панели уложены бифилярно в виде двух концентричных спиралей 4 и 5, расположенных одна в другой с чередованием витков спиралей. Концы 6 спиралей, расположенные в центре панели, соединены и образуют

ел

со

00

VI

петлю 7, выступающую над наружной поверхностью 3 панели. Два других конца 8 спиралей отогнуты и выступают над наружной поверхностью 3 пане- ли С наружной поверхности 3 (в углах) панель снабжена металлическими профилированными листами 9, прикреп - ленными к трубам спиралей 4 и 5 сваркой по всему контуру. Трубы 1 спира- лей уложены с зазором 10, составляющим 0,025-0,5 их наружного диаметра. На прямых участках труб (сечение А-А на фиг,1) зазоры между трубами закрыты прутками 11 (могут быть применены и листы), прикрепленными сваркой толко к одной из соседних труб. На внутренней поверхности 2 панели равномерно установлены штыри 12 для удержания огнеупорной обмазки и образующегося в процессе работы печи гарниссажа. Кроме того, на наружной поверхности 3 установлены стержни 13 для крепления панели к кожуху печи„ Подвод воды осуществляется в один из отогнутых концов 8 спиралей 4 и 5 о Вода проходя по одной из спиралей, через петлю 7 попадает в другую спираль и выходит из отогнутого конца трубы,

Выбор зазоров между трубами в пределах 0,025-0,5 их наружного диаметра объясняется следующим образом При зазоре между трубами менее 0,025 их наружного диаметра при сбор ке панелей наблюдаются частные случаи невозможности установки спиралей одна в другую из-за допусков на изготовление этих деталей, которые не дают гарантии нормальной установки спиралей одна в другой, Верхний предел зазора между трубами в 0,5 их наружного диаметра объясняется тем,, что9 как показывают проведенные эксперименты на опытных панелях, установленных на нагревательном стенде в лаборатории, при зазоре мемду трубами более 0,5 их наружного диаметра резко снижается стойкость панелей из-за прогара листов в углах панелей по причине недостаточного отвода тепла от листов соседними водоохлаждаемыми трубами,

В таблице приведены данные эксперментов по стойкости панелей на нагре вательном стенде.

Известно, что стойкость панелей определяется количеством ее тепло- смеч или количеством плавок, т.е.

нагревом ее в период расплавления и периода жидкого металла в печи и остывания в период межплавочного простоя. Разрушение (трещинообразование) наступает в трубах и листах панели в результате усталостных напряжений от нагрева (расширение) и остывания (сжатия) этих элементов.

Испытаниям подвергались два типа стеновых водоохлаждаемых панелей. Конструкция первого типа панелей выполнена в виде двух трубчатых концентричных спиралей, расположенных одна в другой, витки спиралей уложены с зазором в 0,025-0,5 их наружного диаметра, причем зазоры в углах панели закрыты профилированными листами, приваренными к каждой из двух труб, а на прямых участках труб зазоры закрыты прутками, приваренными к одной из соседних труб, т.е. конструктивно аналогично предлагаемой конструкции. Второй тип испытываемых панелей представляет собой водоохлаждаемую полость, состоящую из параллельных каналов, уложенных с зазорами, перекрытыми перемычками, приваренными на всем протяжении к двум соседним трубам (каналам),, т.е. конструктивно подобно известной панели.

Плошадь каждой из панелей составляла порядка 1,5 м , в каждую из панелей подавалась охлаждаемая вода расходом 12 мэ/ч, панели были выполнены из труб наружным диаметром 7 мм, толщиной стенки 12 мм. Испытание панелей проводилось на нагревательном стенде, позволяющим имитировать тепловую нагрузку на панели до 100 квт/м , т„е. аналогично испытываемой панелями в реальных условия на дуговой сталеплавильной печи и заключались в установке панели на нагревательный стенд, выдержки ее на стенде в течение 30 мин, снятии со стенда, охлаждении за счет протока в ней охлаждающей воды и повторных установках панели на нагревательный стенд до первого разрушения, выраженного либо в появлении течи, либо в прогаре листов, закрывающих зазоры между трубами панели.

Результаты испытаний панелей представлены в таблице.

Из данных таблицы следует, что при испытании панелей первого типа

при превышении зазоров между трубами вьре 0,5 их наружного диаметра снижалась стойкость панелей из-за прогара листов в углах панелей, вызванного большими термическими нагрузками на листы и недостаточного теплоот- вода от них соседними водоохлаждае- мыми трубами.

При испытании панелей второго типа обнаружилась их низкая стойкость (по сравнению с панелями первого типа) из-за разрушения в результате высоких термических напряжений, которые возникают из-за невозможности смещения труб каналов относительно друг друга, что приводило к разрыву сварных швов приварки листов к трубам и появлению течи воды (при зазорах между трубами выше 0,3 их наружного диаметра) и разрыву сварных швов и прогару листов (при зазорах между трубами выше 0,3 их наружного диаметра).

Предлагаемая панель работает следующим образом.

При работе печи электрические дуги облучают внутреннюю (рабочую) поверхность водоохлаждаемой панели. Тепловой поток из печи проходит через обмазку или гарниссаж, удерживаемый на панели и снижается охлаждаемой водой, протекающей в витках панели.

Под действием тепловых нагрузок в панели возникают термические напряжения, которые при наличии сплошных

0

5

0

5

0

5

сварных швов на прямых участках труб могут привести к разрушению труб и прорыву воды в печь. Проведенная серия широких экспериментов по выбору зазоров между трубами панели позволили найти оптимальное соот ношение выбора этих зазоров, которые позволяют повысить надежность работ ты панели и упростить технологию ее изготовления.

Формула изобретения

00

15713878

.1родолжение таблицы

Фиг.1

А

6-6

3 /Ю

ФигМ

Фиг.2

ФигЗ