Лещадь доменной печи Советский патент 1980 года по МПК C21B7/00 

Изобретение относится к устройству лещади шахтной печи, предназна ченной для выплавки чугуна и способ его охлаждения. Наиболее близкой к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является лещадь шахтной печи, состоящая из трех слоев огнеупорной футеровки, причем коэффициенты теплопроводности верхнего и нижнего слоев меньше коэффициента теплопроводности проме жуточного слоя, периферийного водян го и подлещадного воздушного охлаждения 1 . Однако для очень больших по размерам печей эта конструкция не явл ется подходящей. В таких больших конструкциях существет необходимость уменьшить размер настыля, или уход тепла через нижнюю поверхность днища настолько значителен, что воздушное охлаждение этой поверхности недостаточно. Если же нужно снизить температуру донной плиты почти до 100°С, необходимо использовать водяное охлаждение нижней поверхности. Такое решение ведет к большому риску, так как .в случае нарушения работы водяной системы охлаждения температура быстро повышается до нежелательных величин, что может привести к аварии. Вышеупомянутый недостаток, т.е.слиАиком 1лубокое проникновение настыля, может быть удален путем выполнения всего днища из более теплопроводного материала, но в этом случае также существет опасность нарушения водяного охлаждения нижней поверхности , что ведет к аварии. Цель изобретения - повышение стойкости лещади при термических воздействиях. При использовании предлагаемого изобретения образуется настыль (козел) только небольших размеров, в частности небольшой высоты. Данное изобретение характеризуется тем, что днище.состоит из горизонтального слоя огнеупорного материала с коэффициентом теплопроводности Л, составляющим в рабочем состоянии более, чпм 20 ккал/м-ч- С. Этот слой сверху и снизу защищен еще и слоем огнеупорного материала с очень низким коэффициентом теплопроводности по сравнению с вышеупомянутым первым промежуточным слоем. Благодаря этой конструкции во время работы печи нижняя поверхност днища охлаждается воздухом до температуры ниже 150°С. Используется такое днище, толщина верхнего и ниж него слоев которого выбирается в зависимости от свойств теплопроводности и в котором промежуточный сл с высоким коэффициентом теплопроводности отдает от 20 до 60% тепла в нижний слой. Огнеупорный верхний слой служ.ит защитой промежуточного слоя, расположенного под ним. Это происходит потому, что верхний слой сделан из материаша, который дороже обычного огнеупорного материала. В качестве материала с высокой теплопроводностью для, промежуточног слоя согласно данному изобретению и пользуется графит, коэффициент тепл проводности кототого составляет от до 100 ккал/МЧ-С. Путем покрытия графитового слоя слоем из менее дор гого материала с меньшей теплопрово ностью температура графитового слоя снижается и становится ниже темпера .ры плавления чугуна и проникновения яастыля (козла) в графитовый слой н происходит. Самый нижний слой, который также состоит из менее теплопроводного ма териала, сдерживает поток тепла от проникновения его через стальную донную плиту. Остаток тепла уходит в наружную часть графитового слоя, где температура из-за жидкостного охлаждения удерживается низкой. Благодаря хорошей теплопроводности графитого/слоя можно получать «местами почти одинаковый температур ный градиент с верхней части днища точно так же, как это было бы возможно, есЛи бы тепловЪй поток, проходя через графитовый слой, большей частью уходил в нижнюю поверхность днища. Благодаря хорошему и однородному распределению тепла образуется очень тонкий и очень ровный слой наст&ля. Важное преимущество данного изоб ретения состоит еще в том, что даже для больших печей возможно воздушно охлаждение. Таким образом, можно из бегнуть значительного риска, связан ного с применением водяного охлажд ния. Более того, даже если в случае повреждения системы воздушного охлаждения охлаждение уменьшится, тем пература стальной донной плиты повы шается очень медленно и достигает 200°С только после очень долгого времени,что позволяет отремонтировать и снова включить систему воздушного охлаждения до того как тем пература днища поднимается слишком высоко. Следует заметить, что водяное охлаждение наружной части онования печи значительно менее рисковано, чем водяное охлаждение внутренней (нижней) поверхности днища. В случае выхода из строя системы охлаждения по наружной поверхности всегда можно охлаждать ее простым способом, путем распыления воды вручную. Особенно благоприятными являются результаты, полученные согласно данному изобретению, когда 25-40% тепла, проходящего через промежуточный слой с высоким коэффициентом теплопроводности, уходит в нижний слой, а температура наружной поверхности днища составляет почти . Конструктивно это вполне возможно осуществить, если материал нижнего слоя днища будет иметь коэффициент теплопроводности 2-5 ккал/м-Ч°С. Благодаря такой низкой тепловой проводимости можно применять только тонкий слой для этого нижнего слоя. Хорошие результаты могут быть получены, если в той области могут быть использованы кирпичи из аморфного углерода. В верхней части .можно применять к кирпичи из углерода, магнезита или огнеупорной глины. Благодаря очень хорошей сопротивляемости предпочтительно использовать полуграфитовый материал с величиной коэффициента теплопроводности от 20 до 30 ккал/МЧ- Ь. Предпочтительно днище с тремя слоями, расположенными сверху до низу и имеющими величины А , равные соответственно почти 25, 80 и 4 ккал/м.ч°С, и толщину около ЬО, 120 и 60 см соответственно. Хорошие результаты получают в том случае, когда днище покрывают верхним слоем толщиной в 30 см, несколькими слоями, состоящими соответственно из магнезита( Л 2-3), углерода ( Л около 5), графита ( Л около 80) и углерода ( Л 3-4) и имеющими толщину соответственно около 35, 60, 120 и 60 см. Данное изобретение не только связано с конструкцией основания (днища) печи и с методом его охлаждения, но может быть применено в шахтных печах, в частности в доменных печах, производящих чугун. Применяя данное изобретение, можно сконструировать более легкие по весу печи, контролирование донной температуры в которых осуществляется просце, чем в других печах. При выборе коэффициента теплопроводности и толщины нижнего слоя, что все вместе определяет тепловое сопротивление слоя, учитывается следующее: если тепловое сопротивление выше (например, при низком), донная плита будет холоднее, но

будет глубже настыль (козел); при низком тепловом сопротивлении нижнего слоя больше тепла будет ходить череч этот слой,температура донной плиты, расположенной ниже нижнего слоя, будет увеличиваться, но зато настьшь (козел) будет менее глубоким и более ровным.

Путем изменения структуры нижнег слоя таким образом, чтобы около 2060% общего теплового потока промежуточного слоя приходило через нижний слой, получают условия, в кото-рых как глубина настыля, так и температура донной плиты находятся в допустимыхпределах.

На чертеже графически изображен возможный вариант сооружения нового днища.

Стальная общивка (рубашка) 1 вокруг сооружения огнеупорного днища соединяется со стальной донной плитой 2, имеющей опорные стальные ьалки 3. Основание состоит из трех слоев 4,5 и б. Верхний слой 4 толщиной 60 см состоит из полуграфита. Коэффициент теплопроводности этого полуграфита составляет почти 20 кал/м-ч °С.- Слой 5 имеет толщину 120 см и состоит из графита с коэффициентом теплопроводности около 30 ккал/м-ЧС.

Слой б толщиной 60 см состоит из углеродных кирпичей с коэффициентом теплопроводности около 4 ккал/м-ч-С Вышеупомянутые величины Л соответствуют величинам в рабочем состоянии температуре. Диаметр печи в середин составляет около 13 м. С помощью олаждения путем разбрызгивания воды обшивка (рубашка 1) охлаждается почти до 60 С. Водное разбрызгивание изображено на чертеже диниями 7 Вентилятор мощностью в 100 л.с. (на чертеже не показан) служит для охлаждения стальной донной плиты водухом и сохранения ее температуры ниже . Общее количество тепла Оц , проходящее,через слой 5, делится на два компонента. Тепловой поток QJ , проходящий через донную плит 2, имеет величину почти

200000 ккал/ч, а тепло О,проходящее через обшивку схпоя 5, составляет почти 2400000 ккал/ч.

В зоне выпускного отверстия 8 температура внутри печи составляет почти 1400-1500 С. В центре днища изотерма для не достигает верхней поверхности слоя 4, что говорит об отсутствии настыля (козла) и. о том, что днище не подвергается

Q коррозии.

Данное изобретение не ограничивается описанным вариантом. Можно получить хорошие результаты также путем замены верхнего слоя из полу- графита на углеродный слой той же

толщины с коэффициентом теплопроводности, равным 5 ккал/мч°С,который покрывается слоем из магнезита толщиной 30 см и с коэффициентом теплопроводности, равным 2 0 3 ккал/м-ч°С.

изобретения

.Лещадь доменной печи, состоящая

5 из трех слоев огнеупорной футеровки, причем коэффициенты теплопроводности верхнего и нижнего слоев меньше коэффициента теплопроводности проме;жуточного слоя, периферийного водяного и Подлещадного воздушного охлаждения, отличающа яс я, тем, что с целью повышения стойкости лещади при термических воздей.ствиях, слои огнеупорной футеровки выполнены сверху вниз из полуграфиSтового, графитового, углеродистого материала, причем отношение толщины слоев футеровки по отношению к диаметру слоев равно для верхнего, промежуточного и нижнего слоев

0 соответственно: 0,035-0,045; 0,07- . 0,09 и 0,035-0,045, а отношение коэффициента теплопроводности верхнего и нижнего слоев по отношению к промежуточному слою равно соответственно 0,29-0,34 и 0,03-0,05.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 2673083, кл. 266-32, 1954.