Способ факельного торкретирования сводов пламенных отражательных металлургических печей Советский патент 1982 года по МПК C21C5/44 F27D1/16 

(5) СПОСОБ ФАКЕЛЬНОГО ТОРКРЕТИРОВАНИЯ СВОДОВ ПЛA IEHHЫX ОТРАЖАТЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ

12 Изобретение относится к металлургии, конкретнее к технике ремонта футеровки пламенных отражательных металлургических.печей, и может быть использовано для ремонта сводов мартеновских печей. Известен способ мокрого торкретир вания изнсниенных участков футеровки металлургических печей. На ремонтируемый участок футеровки наносят тон кий слой огнеупорного материала, находящегося в пастообразном состоянии Для обеспечения хорошего слипания наносимого покрытия с поверхностью футеровки производят предварительное охлаждение печи до определенной температуры. После высыхания и спекания нанесенного слоя с футеровкой на него наносится второй слой, после высы хания и спекания которого на него наносится третий слой и т.д. tl. Недостатком мокрого способа торкретирования являются большие затраты времени на проведение ремонта. Кроме того, этот способ непригоден для ремонта обращенных вниз поверхностей например сводов металлургических печей, так как находящийся в пастообра ном состоянии огнеупорный материал стекает под действием силы тяжести. ПЕЧЕЙ Известен также способ полусухого торкретирования. Степень увлажнения огнеупорного материала при этом минимальна. Находящийся в исходном состоянии в виде порошка огнеупорный материал тщательно замешивается до образованиятестообразной массы. Нанесение покрытия на ремонтируемый участок производится слоями. После нанесения очередного слоя производится его сушка и обжиг. Огнеупорную массу наносят слоями с переменной влажностью: в начале операции для обеспечения хорошего слипания с основной футеровкой влажность поддерживают равной 15%, постепенно уменьшая к концу торкретирования до.5%. Это позволяет несколько сократить общую продолжительность торкретирования по сравнению с применением массы с постоянной влажностью, так как продолжительность сушки слоев по мере уменьшения влажности массы также, уменьиается 23. Недостатком этого способа также являются большие затраты времени на проведение ремонта, которые г-югут составлять от 1-2 ч до 10 и более. При этом резко сокращается производительность металлургических, печей. Наиболее Олизким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ факельного торкретирования металлургических печей, включающий подачу торк рет-массы и кислорода, сжигание топ лива и нагрев порошка, огнеупорного материала в торкрет-факеле и нагрев футеровки печи СЗ1. Недостатком этого способа является низкая эффективность торкретирования агрегатов в случае понижения температуры футеровки ниже 1300°С. Пока поверхность футеровки не нагрет до температуры перехода огнеупора в пластическое состояние отложение порошка огнеупорного материала из факела либо незначительно, либо не происходит совсем. Поэтому в начале операции факел используется лишь для нагрева Футеровки, огнеупорный материал почти не-прилипает к футеров ке и выносится из конвертера в виде пыли. В конвертере, имеющем ограниче ную удельную поверхность футеровки на 1 т металла, нагрев футеровки цо пластического состояния в месте удара факела осуществляется сравнительно быстро (около 20-40 с), Однако при применении этого способа для торкретирования футеровки металлургических печей, развитую . удельную поверхность футеровки на 1 т металла, например сводов мартеновских печей,, продолжительность подъема температуры футеровки до при обретения вязких свойств составляет несколько 1.тнут. Огнеупорный материал в это время не усваивается. Целью изобретения является повышение эффективности использования порошка огнеупорного материала. Поставленная цель.достигается тем что согласно способу факельного :торк ретирования сводов пламенных отражательных металлургических печей, вклю чающему подачу торкрет-массы и кислорода, сжигание топлива и нагрев пороыка огнеупорного материала в тор рет-факеле и нагрев футеровки, торкрет-массу и кислород подают в виде веерообразно направленных струй с углом между-их осями .1-2 о , расположенных в плоскости, перпендикулярной оси топливного факела печи, тепловую мощность которого устанавливают |равной. 1-2 тепловой мощности холостого хода печи, при этом расход вентиляторного воздуха поддерживают в пределах 10-80% от стехиометричес.ки необходимого расхода, изменяемого от минимальной величины в начале процесса торкретирования до максимал ной величины при достижении темпе.ратуры свода в 1600 - I/OOC, а расход торкрет-массы в началег про цесса торкретирования поддерживают равншл 30-50% от номинального, постепенно увеличивая его до номиналь-- -, ной величины при достижении температуры свода 1600-1ТОО С. Положительный эффект предложенного СпЪсобазаключается в использовании для нагрева футеровки тепла топивного факела металлургической пеи, рациональной организации факела в рабочем пространстве печи, обеспечении локального нагрева ремонтируемого участка футеровки до перехода в пластическое состояние и сокращении до минимума расхода огнеупорного материала в период разогрева футеровки. Веерообразное расположение струй в поперечном сечении печи позволяет охватить необходимую длину дуги свода и обеспечить направление каждой струи перпендикулярно к поверхности свода. Для организации совместной подачи кислорода и смеси топлива с огнеупорным материалом торкретмае сы -в виде двухфазных струй применяют сопла типа сопло в сопле. Через центральное сопло подают смесь топлива с огнеупорным материалом, через кольцевой канал между соплами подают кислород. При торкретировании двухфазные струи кислорода с торкрет-массой подают в виде веерообразно расположенных струй поперек рабочего пространства печи, расход кислорода на торкретирование поддерживают равным номинальному или несколько ниже номинального, расход торкрет-массы поддерживают равным 30% от номинального и в веерообразный торкрет-факел перпендикулярно его плоскости подают топливный факел печи, расход вентиляторного воздуха на который 10% от теоретически необходимого для полного сгорания топлива. В рабочее пространство печи поступает топливно-воздушная смесь с большим недостатком воздуха, топливо нагревается от воздействия горячей футеровки и разлагается. Часть топлива сгорает, взаимодействуя с воздухом, находящимся в рабочем пространстве печи и поступающим через неплотности кладки печи, шлакрвиков, регенераторов, а также через окна. Рабочее пространство печи заполняется непрозрачными продуктами разложения топлива, а также продуктами неполного сгорания. Значительная часть этих газов .втягивается в струи торирет-факела, где происходит смешение их с кислородом и сгорание. При сгорании предварительно нагретого топлива топливного факела в кислороде развивается весьма высокая- температура, вследствие чего происходит быстрый разогрев участка свода в месте удара факела. Ускорению разогрева этого участка способствует также нелучепрозрачная.атмосфера печи. Тепло от участка свода и высокотемепратурHorb факела через нелучепрозрачную атмосферу в пространство печи переда ется незначительно. Поэтому в факеле вблизи поверхности свода температура быстро поднимается до 1600-1VOO C (визуально под сводом в месте удара факела можно наблюдать белое пятно) при сравнительно низкой температуре рабочего пространства {1200-1400°с). После нагрева участка свода до температуры, при которой поверхностный слой приобретает вязкие свойства, асход торкрет-массыJ. а также кисло :РОда,увеличивают до номинального зна чения. После подъема температуры тор ретируемого участка свода до требуемого значения увеличивают расход вентиляторного воздуха до 80% от теоретически необходимого.i Рабочее пространство печи остается заполненным нелучепрозрачными газами , что позволяет поддерживать в месте удара факела более высокую температуру, чем в основной части рабочего прост|ранства.. Подача в рабочее пространст во печи тепла через основные горелки в количестве до двух тепловых мощнос тей холостого хода позволяет вести нормально технологический процесс в печи (прогрев, плавление и т.п.). Та ким образом, предложенный способ факельного торкретирования позволяет вести одновременно технологически процесс в печи н торкретирование. Количество сопел и углы между их осями выбираются в зависимости от степени износа отдельных участков свода, необходимости полного охвата всего изношенного участка свода и подвода струй перпендикулярно поверх ности свода. При неравномерном износе отдельных участков свода целесооб разно на наиболее изнашиваемые участки струи направлять практически параллельно друг другу, т.е. угол между из осями около 1°. Оптимальные значения угла между осями сопел для реальных металлургических печей нахо дятся в пределах 5-10°. На слабо изнашиваемые участки свода струи мож но направлять и через 20. При угле между осями струй более 20 участки нанесения торкрет-покрытия ьз соседних струй не перекрываются. Количество тепла, вводимого в печ топливным факелом, определяется температурным состоянием рабочего пространства. При высокой температуре рабочего пространства тепловую мощность топливного факела менее мощнос ти холостого хода нецелесообразно, так как происходит остывание печи. Увеличение мощности топливного факела более двух мощностей холостого хода нецелесообразно, так как может привести к перегреву отдельных участ ков футеровки. Расход вентиляторного воздуха в топливный факел определяетсяиз уело-вня подвода к торкрет-факелу газовой или дисперсной смеси с максимальной теплотворностью, а также из условия создания в рабочем пространстве нелучепрозрачной атмосферы. При высокотемпературном подогреве воздуха достаточно в топливный факел подавать 10% вентиляторного воздуха. Это обеспечивает направленное движение топливного факела вдоль рабочего прЬстранства, в сторону торкрет-факела, а также нагрев и разложение . Уменьшение расхода вентиляторного воздуха менее 10% нецелесообразно, так как момет привести к потере топливным факелом направленности. Увеличение расхода вентиляторного воздуха более 80% от теоретически необходимого приводит к созданию в рабочем пространстве лучепрозрачной атмосферы, что затруднит локальный прогрев участка свода в месте удара факела. Количество торкрет-массы,- подаваемой в торкрет-факел в начале операции, определяется необходимостью снижения среднемассовой скорости двухфазного потока и уменьшения концентрации кислорода в месте удара факеЛа. С целью доставки к поверхности свода огнеупорного материг1ла и топлива, смесь которых во избежание истирания сопел подается с низкими скоростями, кислород ггодается с высокими СКОРОСТЯМИ. Полное исключение торкретмассы из торкрет-факела приводит к высокоскоростному воздействию кислородных струй в поверхность свода, что может вызывать разрушение отдельных участков. Подача в торкрет-факел 30% расхода торкрет-массы приводит к снижению среднемассовой скорости двухфазного потока на 30%. Частичная подача торкрет-массы в факел таюке вызывает уменьшение концентрации кислорода в потоке, омывающем поверхность свода так как часть, кислорода расходуется при горении топлива торкретмассы. Уменьшение расхода торкретмассы в факел в начаипе операции менее 30% нецелесообразно из-за опасности локального разрушения чистой струей кислорода участка свода в месте удара струи, увеличение зтого расхода более50% приводит к повышенному расходу огнеупорного материала для нанесения слоя заданной толщины, так как огнеупор в начале операции усваивается слабо или совсем не усваивается. Торкретирование осуществляют при помощи фурмы, содержащей водоохлаждаемый корпус, тракты для подвода кислорода и смеси топлика с огнеупор- . ным материалом и сопла для подачи соответствующих компонентов. Торкре