Способ подготовки ковша-реактора для восстановления гарнисажа Советский патент 1991 года по МПК B22D41/00 

В прогретой кладке, покрытой гарниса- жем, устанавливается практически стационарный режим передачи тепла, при этом на внешней поверхности кладки температура около 250°С, на внутренней 850-900°С. В процессе охлаждения гарнисажа обдувкой его сжатым воздухом вследствие низкой теплопроводности мэтериала гарнисажа температура его понижается в сравнительно тонком поверхностном слое толщиной 10-15 мм на 100-200°С на неразмытых участках и на 500-700°С на размытых участках. При этом температура слоев гарнисажа, непосредственно контактирующих с огнеупорной кладкой, и самой кладки поддерживается на прежнем уровне что предотвращает явление теплосмены, нежелательное для кладки. Таким образом предупреждается переохлаждение гарнисажа ниже 600-700°С, когда происходит образование двухкальциевого силиката, сопровождающееся разрушением гарнисажа и осыпанием его.

Охлаждающее действие струи сжатого воздуха обусловлено явлением конвективной теплоотдачи от поверхности гарнисажа к принудительно подаваемому воздуху. Интенсивность этого теплообмена пропорциональна расходу сжатого воздуха и при выбранных параметрах обдувки на порядок превышает теплоотдачу при естественной конвекции,

Длительность воздействия принудительного охлаждения зависит от скорости перемещения трубы, подающей воздух на поверхность гарнисажа. При предлагаемых параметрах подачи сжатого воздуха эффективно охлаждается размытый участок поверхности в форме круга диаметром 0,5 м в течение 30-60 с.

Общее количество тепла, отбираемого с единицы площади охлаждаемого участка, однозначно определяет величину толщины гарнисажного слоя, который наморозится на этом участке.

Исследование теплового баланса слоя гарнисажа, охлаждаемого струей воздуха, а затем омываемого жидким расплавом, показывает, что предлагаемый способ подготовки ковша-реактора для восстановления гарнисажа позволяет наращивать необходимую толщину, одновременно выравнивая ее на различных участках.

При расходах сжатого воздуха менее 0,3 м/с гарнисаж охлаждается медленно и эффективность его восстановления низкая. При расходах сжатого воздуха более 0,7 м3/с происходит резкое охлаждение остаточного гарнисажа, образовавшийся при этом двух- кальциевый силикат рассыпается и гарнисаж обрушивается на подину, которая зарастает.

При приближении трубы с сжатым воздухом на расстояние менее 10 диаметров отверстия и избыточном давлении более 5 эти происходит резкое охлаждение обдуваемого участка, что сопровождается разрушением гарнисажа.

При удалении трубы на расстояние бо- лее 15 диаметров отверстия и избыточном давлении ниже 3 эти снижается интенсивность охлаждения в связи с торможением и рассеиванием струи воздуха.

При перемещении трубы со струей сжатого воздуха по спирали с шагом менее 0,1 высоты ковша-реактора скорость подготовки ковша-реактора для восстановления гарнисажа очень низка.

При увеличении шага более 0,15 высоты ковша-реактора будет наблюдаться чередование обработанных и необработанных сжатым воздухом колец поверхности.

При скорости перемещения трубы со

струей сжатого воздуха на неразмытых участках менее 0,5 м/с и на размытых менее 0,05 м/с возрастает продолжительность процесса обработки поверхности гарнисажа, что приводит к переохлаждению и

разрушению гарнисажа. При скорости перемещения трубы со струей сжатого воздуха более 1,0 м/с на неразмытых участках и более 0,1 м/с на размытых эффективность охлаждения недостаточна для обеспечения

намораживания гарнисажа на этих участках.

П р и м е р. В промышленных условиях был опробован способ подготовки ковша- реактора для ремонта по предлагаемому

способу (варианты 1-3) и известному (вариант 4).

По предлагаемому способу (вариант 1) ковш-реактор, в котором было проведено 30 смешиваний, отставили на площадку для ремонта гарнисажа. Определили толщину остаточного гарнисажа, которая составила 50-70 мм на наиболее размытых участках и 100-140 мм на неразмытых.

Внутреннюю поверхность гарнисажа

обдули сжатым воздухом из стальной трубы диаметром 48 мм, которую перемещали по восходящей спирали с шагом, равным 0,12 высоты ковша-реактора (420 мм), от днища вверх, на расстоянии от внутренней поверхности огнеупорной кладки, равном 12,5

диаметрам отверстия трубы (600 мм). Давление струи сжатого воздуха 4 ати. Скорость перемещения трубы на размытых участках 0,075 м/с, на неразмытых 0,75 м/с, расход воздуха 0,5 м3/с.

После подготовки к ремонту гарнисажа ковш-реактор подали к плавильной электропечи и залили рудно-известковый расплав.

Расплав выдержали 40 мин в ковше-реакторе и слили в другой ковш-реактор. После слива расплава осмотрели внутреннюю поверхность гарнисажа.

Поверхность гарнисажа сплошная, ровная, без местных утолщений и впадин. Далее реактор с отремонтированным гар- нисажем использовали для проведения операции смешивания рудно-известкового расплава с ферросиликохромом.

При эксплуатации контролировали состояние гарнисажа замером температуры поверхности кожуха ковша-реактора. На первых смешиваниях температура кожуха по периметру и высоте ковша-реактора в зоне смешивания находилась в пределах 150-200°С. Затем по мере эксплуатации температура поверхности кожуха возрастала, что свидетельствовало о размывании гарнисажа.

При достижении температуры на поверхности кожуха в районе подносочной стенки 280°С через 25 смешиваний ковш-реактор оставили на ремонт гарнисажа.

Поверхность остаточного гарнисажа обдули сжатым воздухом по предлагаемому способу и вновь навели гарнисаж из рудно- известкового расплава.

Отремонтированный ковш-реактор использовали для выплавки феррохрома. В процессе эксплуатации контролировали температуру поверхности кожуха и через 25 смешиваний вновь отремонтировали гарнисаж и еще провели 25 смешиваний.

В итоге после 105 смешиваний ковш-реактор вывели из эксплуатации, так как внутренняя поверхность огнеупорной кладки претерпела изменения за счет диффузионных процессов и произошла замена огнеупорной кладки материалом гарнисажа. При этом температура поверхности кожуха достигла 300°С.

Затем эксперимент продолжали с целью оценки срока службы кожуха ковша- реактора при ремонте гарнисажа по предлагаемому способу. Срок службы кожуха составил 617 смешиваний. Не отмечено существенных повреждений кожуха.

По предлагаемому способу производили ремонт гарнисажа еще двух ковшей-реакторов. Параметры проведения операций приведены в таблице (варианты 2 и 3).

По известному способу (вариант 4) подготовленный к работе ковш-реактор эксплуатировали 30 смешиваний и затем отставили на ремонт гарнисажа. Гарнисаж охладили естественным путем на воздухе в течение 55 мин и залили рудно-известковый

расплав. После выдержки в течение 40 мин рудно-известковый расплав слили в другой ковш-реактор, осмотрели внутреннюю поверхность гарнисажа и выявили возросшую неравномерность толщины гарнисажа на

размытых и неразмытых участках. После проведения 18 смешиваний температура поверхности кожуха на подносочной стенке достигла 290°С и ковш-реактор отставили на ремонт гарнисажа. Последующие ремонты выполняли после 15 и 12 смешиваний. На 85 смешивании произошел прогар кожуха с потерей расплава. Ковш-реактор был выведен из работы для обновления футеровки.

Основные результаты вариантов осуществления предлагаемого способа в сравнении с известным приведены в таблице.

Испытания показали, что применение предложенного способа позволяет:

наращивать необходимую толщину

гарнисажа, выравнивая ее на различных участках, т.е. повышается эффективность восстановления гарнисажа;

повысить стойкость и надежность гарнисажа, что определяется значительным увеличением срока службы кожуха ковша- реактора;

сократить время восстановления гарнисажа в 1,45-1,6 раза, увеличить срок службы

кожуха ковша-реактора на 53,5-54,2%.

Формула изобретения

Способ подготовки ковша-реактора для

восстановления гарнисажа, включающий охлаждение его воздухом, заливку распла- ва, выдержку и слив расплава, отличающийся тем, что, с целью ускорения восстановления гарнисажа, повышения его

стойкости и надежности при сокращении массы, внутреннюю поверхность гарнисажа перед заливкой расплавом обдувают струей сжатого воздуха давлением 3-5 ати и расходом 0,3-0,7 м/с с расстояния от отверстия

трубы до внутренней поверхности огнеупорной кладки, равного 10-15 диаметрам отверстия трубы, подающей воздух, при этом струя воздуха перемещается по восходящей спирали с шагом, равным 0,1-0,15

высоты ковша-реактора, со скоростью 0.5- 1,0 м/с на неразмытых участках и 0,05-0,1 м/с на размытых.

л

О)

О1

о

CJ

Л

-Е

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству ферросплавов, в частности к способам подготовки к эксплуатации ковшей-реакторов, предназначенных для производства низкоуглеродистого феррохрома смешиванием рудно-известкового расплава с ферросилиИзобретение относится к области черной металлургии, конкретно к производству ферросплавов, в частности к способам подготовки к эксплуатации ковшей-реакторов, предназначенных для производства низкоуглеродистого феррохрома смешиванием рудно-известкового расплава с ферросили- кохромом. Целью изобретения является ускорение восстановления гарнисажа, повышение его стойкости и надежности при сокращении массы. кохромом. Целью изобретения является ускорение восстановления гарнисажа, повышение его стойкости и надежности при сокращении массы. Для этого внутреннюю поверхность гарнисажа перед заливкой в ковш-реактор рудно-известкового расплава обдувают струей сжатого воздуха давлением 3-5 эти и расходом 0,3-0,7 м3/с с расстояния от отверстия трубы до внутренней поверхности огнеупорной кладки, равного 10-15 диаметрам отверстия трубы, подающей воздух и перемещающейся по восходящей спирали от днища с шагом, равным 0,1-0,15 высоты ковша-реактора, со скоростью 0,5-1 м/с на неразмытых участках и 0,05-0,1 м/с на размытых. За счет охлаждения до температуры не ниже 600°С и выравнивания ее по всей поверхности в дальнейшем формируется равномерное покрытие внутренней поверхности ковша-реактора новым слоем гарнисажа уменьшенной толщины и повышенной прочности, что обеспечивает безаварийную работу ковша (длительность эксплуатации) на 53-54% относительно известного способа. 1 табл. Суть способа заключается в том, что внутреннюю поверхность гарнисажа перед заливкой расплава обдувают струей сжатого воздуха давлением 3-5 ати и расходом 0,3-0,7 м /с с расстояния от отверстия трубы до внутренней поверхности огнеупорной кладки в 10-15 диаметров отверстия трубы, подающей воздух, которую перемещают по восходящей спирали с шагом 0,1-0,5 высоты ковша-реактора со скоростью 0,5-1,0 м/с на неразмытых участках и 0.05-0,1 м/с на размытых. w И О ел о 00 J Јь

(известный)

00