Арочный свод сталеплавильной печи Советский патент 1980 года по МПК F27D1/02 F27B3/16 

1

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к конструкциям сводов сталеплавильных печей.

Известен свод сталеплавильной .

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является арочный свод сталеплавильной печи из огнеупорного кирпича, имеющий наружную тепловую изоляцию постоянной толщины по всей его поверхности 2.

Одной из основных причин низкой стойкости известного арочного свода является неравномерный износ огнеупорных материалов по дуге свода, который определяется тем, что наибольщие тепловые нагрузки на поверхность свода со стороны рабочего пространства печи приходятся на его центральную часть, а также особенностями динамики газовых иотоков, которые сиособствуют наибольщему (по сравнению с другими участками свода) износу центральной части свода.

Неравномерность износа сводового кирпича приводит к тому, что центральная часть свода разрущается раньше, чем остальная часть, достигая величины 60- 70 мм в тот момент, когда остаточная толщина сводового кирпича на других его участках, в частности в районе пятовых балок бывает равна 200 мм и более. Нри такой неравномерности износа сводового кириича в печах величина раснорных усилий, действующих по дуге свода, превосходит 5 величину начала деформации под нагрузкой для данного огнеупорного материала,и происходит разрущеиие свода. Таким образом, максимальные тепловые нагрузки на центральную часть свода сочетаются с максимальными статическими нагрузками, что в конечном итоге является иричпной разрушения сводового кирпича и, следовательно, низкой стойкости свода. Наружная тепловая изоляция не устраняет этот недостаток.

15 Целью изобретения является повышение стойкости свода.

Это достигается тем, что наружная тепловая изоляция свода выполнена от его боковых сторон на расстоянне, равное 0,3-

20 0,35 длииы арки свода и с толщиной, равномерно уменьшающейся от боковых сторон к центру арки свода, причем толщина тепловой изоляции у боковых сторон свода равна ироизведению , а на арке -

25 произведению (0,01-0,015) / с-Япз/Яс, где RC - начальная толщина свода (м), Яцз - коэффициент теплопроводности материала изоляции, (Вт/м-град), Яс - коэффициент теплопроводности сводового огнеупора,

30 (Вт/м-град).

На чертел ;е изображен арочный свод сталенлавнльной печи.

Арочный свод состоит из огиеунорного кирпича 1, на наружной поверхности свода нанесена тепловая изоляция 2, выполнена из .огнеупорных обмазок, асбеста, пеношамота и др.

Специфические особенности службы сводов сталеплавильных печей приводят к тому, что тепловой поток, падаюш,ий на свод со стороиы рабочего пространства печи, убывает от его центра к периферийным участкам, вызывая усиленный износ центральной части, в то время как участки свода, примыкающие к пятовым балкам, изнашиваются значительно меньше. Налолсеиие изоляции уменьшает теплопередачу от наружной поверхности свода в окружаюидую среду, вызывая усиленный но сравнению с неизолированным сводом износ сводового огнеуиора. При нанесении изоляции на участки свода, подвержеипые наименьшему износу, эти участки начинают изиашиваться интенсивнее, так как отвод тепла через них затруднен. Поэтому размеры изоляции выбраны таким образом, что менее нагруженные в тепловом отношении участки свода оказываются паиболее изолированными, что уменьшает теплоотдачу наружной поверхности именно этих участков свода в окружаюшую среду и вызывает усиленный износ сводового кирпича со стороны рабочего пространства печи.

Опыт практической работы на мартеиовских и двухванных сталеплавильных печах, а также многочисленные исследования тепловой работы сводов сталеплавильных агрегатов показывают, что центральная часть свода, составляющая 0,3-0,4 длины дуги наружной поверхности, подвергается наибольшему износу. Поэтому центральную часть свода указанных размеров не изолируют. Известно также, что остаточная толщина кирпича у боковых сторон свода - у пятовых балок составляет 200-250 мм, что примерно вдвое больше остаточной толщины в нучке арки (90-120 мм). Поэтому тепловое сопротивление сводового огнеупора у пяты вдвое больше, чем в центре арки свода, и толщина изоляции у боковых сторон свода выбрана такой, чтобы ее тепловое сопротпвление было примерно равно тепловому сопротивлению остаточной толщины кирпича, что составляет / О- ИЗ/А-О. Толщина изоляции уменьшается к центру арки до (0,01-0,015) ,

что составляет 5-20 мм для различных соотношений коэффициеитов теплопроводности материала изоляции и сводового кирпича.

Поскольку при такой конструкции свода толшина изоляции обратно пропорциональна величине износа огиеуиора, то после наложения изоляции указанных размеров, свод изнашивается равномерно, т. е. остаточная толщина одинаковая но всей дуге свода, что обеспечивает увеличеиие его стойкости. При равномериом изиосе свода, после достижения определенной остаточной толщины сводового кирпича, устанавливается тепловое равновесие: количество тепла, падающее на свод со стороны рабочего пространства печи, равно количеству тепла, отводимого с наружной поверхности свода естествеиной конвекцией и излучением. После установления равновесия иотери тепла через свод по ходу кампании на всех его участках (центральном и периферийных) не меняются. Такнм образом, предложенная конструкция позволяет повысить стойкость арочного свода сталеплавильной печи. Экономический эффект применения сводов с изоляцией переменной толщины составит 20 тыс. руб. иа 1 двухванную сталеплавильную

печь.

Формула изобретения

Арочный свод сталеплавильной печи из огиеупорпого кирпича, имеющий наружную

тепловую изоляцию, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости свода, наружная тепловая пзоляция выполнена от его боковых сторон на расстоянии, равном 0,3-0,35 длины арки свода, и с

толщиной, равномерно уменьшающейся от боковых сторон к центру арки свода, иричем толщина тепловой изоляции у боковых сторон свода равна произведению с-ЯизДс, на арке - произведению (0,01-0,015) Re-ЯизАс, где RC - начальная толщина свода (м), А-из - коэффициент теплопроводности материала изоляции (Вт/м-град), Лс - коэффициент теплоироводности сводового огнеуиора, (Вт/м-град).

Источники информации,

принятые во внимаиие ири экспертизе

1.Абросимов Е. В. и .др. Металлургия стали. М., Металлургия, 1961, с. 566.

2.Глинков М. А. и др. Металлургические печи. Ч. 2, М., Металлургия, 1964, с. 227-

235, 245-249, 258.