Футеровка ванны плавильной печи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к цветной и черной металлургии. Сущность изобретения заключается в том, что футеровка ванны плавильной печи содержит подину и боковые стены, выполненные из участков кирпичной и графитированной кладки, заключенные в металлический кожух с приваренными изнутри металлическими ребрами , уплотняющий слой засыпки между кожухом и футеровкой. Новым является то, что верхняя часть стен до свода выполнена из шамотной кладки, установленной на 1-3 ряда основного огнеупорного кирпича, нижняя часть стен выполнена из такого же основного кирпича до уровня, равного 0,115-0,192 высоты стен от свода до критического шва, а выше до уровня, равного 0,460-0,524 высоты стен от свода до критического шва, выложена из графитированных блоков. Оребрение кожуха из вертикальных ребер, длина которых равна высоте участка из графитированных блоков, ширина равна толщине слоя засыпки, выполнено только на участке футеровки из графитированных блоков , с шагом, равным ширине блока, при этом слой засыпки на участке графитированных блоков выполнен из углеродистых материалов. 1 з. п. ф-лы, 1 ил., 1 табл. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Е 27 0 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

6 ос

Сд Ы ю (21) 4934511/02, (22) 07.05,91 (46) 30,03.93. Бюл. М 12 (71) Государственный проектный и научно:исследовательский институт н Гипроникельн (72) З,В,Зорий, M.Ð,Ðóñàêoâ, Г.В,Востриков, К.И.Мосиондз, С.В,Селяндин, В.Н.Ампилогов, А Г.Ерин, В.Н.Галанцев, А.А.Рюмин, А.А.Давыдов, А.А,Кручинин и Ю.И.Белов (73) Государственный проектный и научноисследовательский институт н Гипроникельн (56) Авторское свидетельство СССР

М 1681629, кл. F 27 0 1/00, 1989. (54) ФУТЕРОВКА ВАННЫ ПЛАВИЛЬНОЙ

ПЕЧИ (57) Изобретение относится к цветной и черной металлургии. Сущность изобретения заключается в том, что футеровка ванны плавильной печи содержит подину и боковые стены, выполненные из участков кир- пичной и графитированной кладки, Изобретение относится к цветной и черной металлургии, в частности к оборудованию электротермического производства медно-никелевых штейнов при плавке медно-никелевого рудного сырья, а также обеднения жидких оборотных шлаков, Целью изобретения является уменьшение износа футеровки в шлаковом поясе.

Сущность заявленного решения заключается в следующем.

Иэ практики работы руднотермических многошлаковых аечей (плавка рудного сырья и обеднение конвертерных шлаков и шлаков автогенных процессов) известно, что наиболее агрессивной фазой для футе„„Я3„„1806322 АЗ заключенные в металлический кожух с приваренными изнутри металлическими ребрами, уплотняющий слой засыпки между кожухом и футеровкой. Новым является то, что верхняя часть стен до свода выполнена иэ шамотной кладки, установленной на 1-3 ряда основного огнеупорного кирпича, нижняя часть стен выполнена из такого же основного кирпича до уровня, равного

0,115-0,192 высоты стен от свода до критического шва, а выше до уровня, равного

0,460-0,524 высоты стен от свода до критического шва, выложена из графитированных блоков. Оребрение кожуха из вертикальных ребер, длина которых равна высоте участка из графитированных блоков, ширина равна толщине слоя засыпки, выполнено только на участке футеровки из графитированных блоков, с шагом, равным ширине блока, при этом слой засыпки на участке графитированных блоков выполнен из углеродистых материалов. 1 з, и. ф-лы, 1 ил„1 табл.

С ровки из основного огнеупорного кирпича (на магнезитовой основе) являются шлаки, особенно кислые, которые химически взаимодействуют с магнеэитовым (или хромомагнезитовым) кирпичом. Основной защитой такой футеровки от расплавленного шлака является наличие шлакового гарниссеже не огневой поверхности кирпикнои (1 футеровки. Но в силу указанных свойств кирпичной футеровки (ее тепловое сопротивление выше сопротивления углеродистой футеровки в 2-2.5 раза) достижение стабильного гарниссажного слоя на ней осуществить значительно труднее, чем на футеровке из углеродистых материалов.

1806322

Поэтому указанный участок кирпичной футеровки прототипа в зоне контакта ее со шлаком;целесообразно заменить на графитовые блоки.

Штейн практически не взаимодействует химически с основным огнеупорным кирпичом, Поэтому подины печей на всех заводах по производству тяжелых цветных металлов выкладываются из кирпичей на магнеэитовой основе (магнезит, хромомагнезит, периклазо-шпинелид и т.д,) и компания их достаточно длительна (до 3-5 лет). По этой причине основная футеровка в зоне контакта со штейном практически не нуждается в защите ее слоем гарниссажа, и поэтому целесообразно нижнюю часть стен также выкладывать из основного огнеупорного кирпича, причем на этом участке стен (по вертикали) нет необходимости в кладку вводить металлические ребра для скорейшего отвода тепла от штейна.

Верхние части стен, которые находятся в контакте лишь с отходящими газами и температура которых не превышает 600700 С, целесообразно выполнять из более дешевого кирпича, например из шамотной кладки, установленной на 1-3 ряда хромомагнезитового кирпича, выполняющего защитную роль в переходной зоне от графитовых блоков и шамотной кладки при аварийном подъеме шлаковой мины, Высота футеровки нижней части стен из основного огнеупорного кирпича выбрана из соображений возможного колебания уровня штейна и удобства выкладки стен иэ большемерных кирпичей, На высоту более 0,192 высоты стен от свода до критического шва кладка нижней части стен иэ основного кирпича нецелесообразна, так как максимальный уровень штейна в руднотермических печах не бывает выше этой величины, а высота футеровки, равная 0,115 высоты стен от свода до критического шва,соответствует обычной высоте штейновой ванны при стабильной работе.

Если основная кладка в нижней части стен выложена на высоту более 0,192 высоты стены до критического шва, то наблюдается повышенный износ кладки в нижней части стены из-эа ее длительного контакта со; а если она выложена на высоту менее О, t15 высоты стены до критического шва, то отмечается усиленный износ графитовых блоков из-за длительного контакта их со штейном.

Диапазон высоты футеровки иэ графитированных блоков выбран из соображений возможного колебания уровня шлаковой ванны и удобства выкладки футеровки из стандартных типоразмеров графитированных блоков. На высоту более 0,524 высоты стен от свода до критического шва выполнять футеровку из графитированных блоков нецелесообразно,так как максимальный уровень ванны в руднотермических печах не бывает выше этой величины, и если блоки находятся выше уровня ванны, то они быстро окисляются воздухом под сводом, а высота футеровки, равная 0,45 высоты стен от

"0 свода до критического шва,соответствует обычной высоте ванны при стабильной работе печей, .Если же высота футеровки ниже этой величины, то шлак начинает разъедать кирпичную футеровку иэ-за отсутствия на ней гарнисса>ка.

1-3 ряда кладки из основного огнеупорного кирпича, опирагощейся на кладку из графитированных блоков, являются проме20 жуточным (буферным) слоем футеровки на случай аварийного подьема шлаковой ванны, исключающим быстрое разьединение шамотной кладки (в случае отсутствия указанного проме>куточного слоя кладки из основного огнеупорного кирпича), Высота этого слоя футеровки (1-3 ряда кирпича) выбрана из соображений максимального при 13KOBOA OGHHbt Ilpl4 аварийных ситуациях(невозмо>кность пони30 женил уровня ванны из-за трудности прожигания штейновых шпуров и шлаковых леток) в течение определенного времени (после от.ключения печи}, когда уровень ванны поднимается из-за расплавления остатков

35 твердой шихты за счет тепловой инерции шлаковой ванны.

Если в промежуточном слое кладки (над участком из графитовых блоков) более 3 рядов основного кирпича, то наблюдается нерациональное использование кирпича, так как он постоянно находится выше уровня шлаковой ванны, а если этот промежуточный слой кладки отсутствует (менее 1 ряда кирпича), то при аварийных подъемах шлаковой ванны шамотная кладка верхней части стен быстро выходит из строя.

Из сказанного вытекает целесообразность оребрения кожуха только на участке кладки из графитированных блоков, так как

50 промежуточный слой футеровки из основного огнеупо рйого кирпича (между графитированными блоками и шамотом) "работает", т,е. находится в контакте со шлаком, в редких аварийных случаях, а постоянно нахо55 дитсл в контакте с шихтовыми откосами и газовой фазой.

Так как теплоп роводн ость углеродистой засыпки, по сравнению с металлическими ребрами и графитовыми блоками в десятки раз меньше (2-3; 30; 50 ккал (м ч град)) то

1806322 для более эффективного отвода тепла от шлаковой ванны через участок футеровки из графитовых блоков длина ребер (по горизонтали) должна быть равной толщине засыпки;

Если длина ребер меньше толщины засыпки, то тепловое сопротивление участка засыпки (между кожухом и "холодной" поверхностью графитового блока) увеличиваетая и теплоотдача через футеровку уменьшается, ухудшая условия образования стабильного гарниссажа на огневой по. верхности графитовых блоков.

Если длина ребер более толщины слоя засыпки, то на участке контакта между поверхностями графитовых блоков и ребер скорость отвода тепла также уменьшается из-за меньшей величины теплопроводности металла по сравнению с графитом (в 1,5 раза).

Если шаг ребер более ширины блока, то ухудшается отвод тепла через футеровку, а если менее ширины блока, то увеличивается расход. металла на оребрение при практически той же скорости отвода тепла. На высоту менее 0.115 высоты стен от свода до критического шва располагать ребра также нецелесообразно из-за увеличения расхода металла нэ ребра, так как ниже указанной величины уровень штейна при . стабильной работе печей не опускается, а быстрый отвод тепла от штейна увеличивает возможность осаждения настылей.

Слой засыпки из углеродистых материалов по высоте футеровки из графитированных блоков необходим для хорошего спекэния блоков с засыпкой и лучшего контакта блоков с кожухом печи (через спекшуюся засыпку), обеспечивающего эффективную теплоотдачу от расплавленного шлака через футеровку (для образования гарниссажа и уменьшения износа блоков).

Если на указанном участке будет обычная огнеупорная засыпка, то спекания блоков с засыпкой не произойдет и графитированная футеровка начнет "гореть" из-за недостаточного отвода тепла от шлака и невозможности образования гарниссажа на огневой поверхности графитированных блоков, Таким образом, замена части кирпичной кладки графитированными блоками в зоне контакта футеровки печи с шла,овой ванной и части огнеупорной засыпки углеродистой на участке футеровки иэ блоков позволяет увеличить стойкость футеровки стен и компанию печи, а заявляемые диапазоны расположения по вертикали нижней и верхней частей стен из кирпичной кладки, а также участки графитированных блоков по55 нижней части стены кладка из 3 рядов кирпичей, то кладут 4 ряда блоков и уровень от критического шва будет 2050 мм. С учетом стрелы прогиба подины максимальный общий уровень расплавленной массы (штейн+

Ф.шлак) не должен быть более 2100-2350 мм

1 зволяют уменьшить расход металла на оребрение и дорогостоящего основного огнеупорного кирпича (по сравнению с прототипом).

5 Существенность отличий заявляемой футеровки подтверждается тем, что анализ патентной и научно-технической литературы не выявил признаков, аналогичных заявляемым.

10 На чертеже представлены вертикальный и горизонтальный разрезы футеровки стены круглой плавильной печи.

Футеровка включает металлический кожух 1, огнеупорную 2 и углеродистую засып15 ки 3, шамотную кладку 4 верхней части стены высотой h4, металлические ребра 5, участок кладки иэ графитированных блоков

6 средней части стены высотой пг, кирпичную кладку из хромомэгнезитового кирпича

20 7 в нижней части стены высотой ht. подину

9 с критическим швом 8, боковую стену высотой Н, Пример осуществления. Заявляемая конструкция футеровки плавильной печи со25 бирается (на примере круглой электропечи

Надеждинского металлургического завода) следующим образом. К металлическому кожуху изнутри приваривают вертикальные ребра длиной 3600-4800 мм в зависимости

30 от высоты участка графитированной кладки шириной 80 мм(по горизонтали) и толщиной

2 мм. Между кожухом и кирпичной кладкой засыпается огнеупорный порошок. Толщина слоя огнеупорной засыпки составляет

35 д = 80 мм. Кладка нижней части стен выполнена на 1,5 длины одного большемерного хромомагнезитового кирпича длиной 300 мм, шириной 150 мм и толщиной 75 мм.

Кирпичи укладываются в 3-5 рядов на слой

40 кирпичей подины (критический шов) на ребро.

На описанный участок огнеупорной клад-. ки из хромомагнезитовых кирпичей устанавливаются графитированные блоки, огневая

45 поверхность которых составляет (400 х 400) мм, По длине блоки могут быть менее длины г хромомагнезитовой кладки, а могут быть и заподлицо с огнеупорной кладкой нижней части стены, По высоте укладывается не50 сколько рядов блоков {3-4), Если в кирпич- -, ной кладке 4-5 рядов кирпичей, то кладут три ряда блоков, что составляет уровень от критического шва 1800-1950 мм, а если в

1806322

7 (что составляет 1800-2050 мм от критического шва), чтобы не заходить за верхний уровень графитированных блоков (в обычной практике работы руднотермических печей общий уровень составляет 1900-2100 мм).

На участке графитированных блоков уплотняющий слой засыпки выполняется нэ графитовом порошке с углеродистой пастой, на остальных участках слой засыпки из огнеупорной кирпичной крошки.

Выше участка графитированных блоков в зоне подсводного пространства кладка выполняется из 1-3 рядов такого же большемерного кирпича (хромомагнезит), что и в нижней части стен (на ребро), а выше этой кладки футеровки до свода выкладывается из шамотного кирпича.

Испытания описанной конструкции фу« теровки с различными диапазонами заявляемых napaMerpoa были проведены на круглых электропечах для обеднения конвертерных шлаков и шлаков взвешенной плавки никелевого сырья на Надеждинском металлургическом заводе в 1989-1990 г.г;

Выборочные результаты испытаний приведены в таблице.

Из данных. таблицы следует, что минимальный износ футеровки (как из графитовых блоков, так и кирпичной футеровки) наблюдается в режимах 4-7, где одновременно соблюдаются все заявляемые параметры конструкции футеровки в заявляемом диапазоне их величин, Скорость износа хромомагнезитовой футеровки при контакте ее со шлаком со ставляет 0;82-0,90 мм/сут, скорость износа графитовых блоков s 3 раза меньше, скорость износа графитовых блоков при контакте со штейном 1,2-1,4 мм/сут.

Внедрение указанной конструкции футеровки на электропечах Надеждинского металлургического завода позволяет увеличить срок службы футеровки на 20 сут и экономить на одном ремонте до 380 кг стали и 95 т хромомагнезитового кирпича, что со5 ставит экономический эффект 0,4 млн. руб. в год.

Формула изобретения

1. Футеровка ванны плавильной печи, 10 содержащая подину и боковые стены, выполненные из участков кирпичной и графитированной кладки, заключенные в металлический кожух с приваренными изнутри металлическими ребрами, уплотняю15 щий слой засыпки между кожухом и футеровкой, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения износа футеровки в шлаковом поясе, она выполнена последовательно сверху вниз от свода из слоя шамотной

20 кладки, 1-3 рядов основного огнеупорного кирпича, графитированных блоков и слоев основного огнеупорного кирпича, причем высота слоев: основного огнеупорного кирпича в нижней части кладки равна 0,11525 0,192 высоты стен от свода до критического шва, а высота слоев графитированных блоков от уровня верхнего торца кладки из основных кирпичей нижней части стен составляет 0,460-0,524 высоты стен от свода

30. до критического шва.

2. Футеровка по п.1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что оребрение кожуха из вертикальных ребер, длина которых равна высоте

35 участка из графитированных блоков, ширина равна толщине слоя засыпки, выполнено только на участке футеровки из графитированных блоков с шагом, равным ширине блока, при этом слой засыпки на участке

40 графитированных блоков выполнен из углеродистых материалов.

1806322 о »Ф

Ф с 3 к и z с

I Ф

v т к

ФВ

g o к Ф а

Ф j!

X Ф

Х Iи й»

X о х

R 2

Р

tC

1 b а с

O Е

Ф Ф

Ф L

O Ч с с

V (Ъ

z к о а

»

% т

Я Ф к .

Ф г

Z Z

Z L4 ч 2

v (4. 4

9 х

z x

О Ф са Г »О

z й

Ф с в

l Ф Я

Ф

У О

1

l

I O к

1 Z

1 (0

1 т к

I O t0

1 Ф

1 Ч»

ПЕ Ф а

I C,\ >

1 х а

Ф к

X Ф

C(l0

l и

IВ о н

0l t0

О х

I и

l0 т

1 Cl

1

1 1

1 1

I I(. 1

1 Й!

I g I

1 00 I

I 1 иъ о сч

С4 В О\ а -4 м

ОЪ О\ О\

1 (! т

zz» х с

ОЪ ОЪ

С С м м (n Оъ Оъ г л л м м м

ОЪ л м

1 а о î о Оъ Оъ Оъ .т 1 г г

См съ м «\ м м м

1 с у6» г

lA !

ОЪ ю л с (, (\ а N cc о м

-т -т т

LA (Ч

N c4 «4

LO О

C4 N

LA

LA

1

Ф ( о

I l0

1 1 с

4 О

1 ЪС л л

ОЪ О\

00 40

CO CO

Ъ л

С4

LA о о о о

1 1 Ф

Н 1

1 Cl I

1 а l Col o

1 О I Ф 1

1

1 (I tl Л(l I Ф X И Ф 1 и l 2 2 o F z v l

1 о о о о

О Сг с!

Ю

D м о о а о о о о о о о а о а о а о

O D О О бо о.о Ф с и ф

l0

«5

Зр

:И и т

38

% ао

I Ф и v

g I

М2

Ф 1г v до и»

z 8

»О Э

Ct, Ю м

Ю о о м м о о

Cl (Ct о о о м м м о о о

СВ м

Ю сч м а а о м м а а м (tL

CtL о а

СЧ

О

Ю о о а о о о о о о о

С(О

СС о о о а о

Ct

Ct о о о о о о

N LA

CO OL а о а т т т о о а а о о а

0 т о а а о оа в о о а а а а в -т а о (Ч О ОЪ в в о о о о

O1Ь

I X(401 г l Zp

Иа(! о т î сО а с4 сч в иъ а а а o o o

Оъ .т .4. о со -т в чъ в а а

Ъ ° о о о о а о:.т

ОЪ О СЧ .т а а о р а ( ( т

LA СЪ

-т -т

-4 а

С4 О съ ю а с» о (4 ( съ о

С4 С( а о о

D -4 м м о о

-т съ т в

М СЧ Ln (О съ о о а т -т

С \ о о а м

СЧ (Ч

Ю! в Ct ю а ю а а о о а

1 о Ln

1 О СЧ

I СО Г

1 С 4 С(l о î в о,о л

N (Ч (Ч

I c.

1

I

1 Ф

I I1 8

I X а о о

О с4 с 4 N

D tA в

C4 N г4 с4 о а (Ч (4 Сч

tA иъ

О сЧ а о

N с 4

С!

D сЧ

I

Ф .с

II

1 о а

Оъ л

1

I

1 ! о в

I,О Л

1 СТЪ ОЪ

О а о в а а а о о а

О о о и о .т м

Ct в с(Ю

С Ъ о о о о

«а Ъ

Ф

»

4t сл

Ф

I D

I о о an а 44

cn ct а с 4 C4 в о

LA с» а

N C4

О IA о

CO ОЪ о а

C (Ч а

О

С( (Ч и о о- а

CO

С 4 а о

ОЪ О\

CI

LA

Ю (1 а в

О СЧ г л

Ct (Ю

C7I ("Ъ

1

I

1 о а о о (ъо О

1

1

I y.

I

1 Z х

1 Cl

l 3.

1 Cl

I l

1 Л

1 ВI

1 Ф

» ! 8

1 З ! О!

1 а 1 о о

1 IC Z

*в с о а о

О О

o o а о г4 сч о о о о о о (4 C4 N

Ю

Сг

N о а о о

О С4 о о о а

О О о ь о о

N СЧ

СЪ

О о о о о

N (1 о

Ю

Нgz:

1 gtZ ! и

1 Я

I 8 Ф

1

1 о а о с

1 М

1 0 0

1 Ю LA о л !

А 8

I а а

1 к х

1 С4 С4 и\ .0 ! в ь о в а

З О

О о а

an в в х х х

С4 Ъ

lA

1.

0 в о иъ л иъ

О

CO и( о а о с4 В

СЪ И В

0 Д LA

О 1

А 4 и а в к к х

М М «а

LA с

0 а в о

D LA о - ( о Ë о0 а в в к х х

-т -т an о а

° ° Zt CO

ЧЪ .о л

4 4 а а .к к а а о an

an (ч

В Ln (в г

Л 4 а an к х м м

O

I" и т

l

t0 т о а

lA

an х lO Q

4 с в а х -т с \

Ю

LA .3

В

Ю

LfL к м к. Ф

I 11(CZ

1 Z Cl

Ю

Ю (Ч

LA х

IA к х т в

1

I СЧ

1 ° C о т

» а .0(vo мх тти

Ззузогй

I 1 я н а

I! л

Vl » I

4l 1 О 1

Ф 1 1

1 со С

1 Х а I У т

ЛЯФЯXOр

О О О ОЪ ОЪ ОЪ О

-т .т -т г л л .4

М «Ъ М СЪ М М М

lA (1 с(ю со а а о со а а л

* (Ч СЧ Сч «Ъ М М (а с» со а с(сч о в

СЧ СЧ СЪ СЪ ("\

Л (-. Л сО сО сО СО СО

Оъ Оъ cn cn т -т т ю а ю cl О а О о о о о о о о с» о о л сп ъ съ м сч сч сч о о а а о а гс -т т 0 -Lt (o co о а о о о о а D о.а о î о

Оъ т .4 т т т т о о о,о о о о о а g а о-. о !, co cn (ta а

СЧ «- (!

1 I I 1 I т и о л со Оъ о сч м -т и(о

1 (1

1

1

1

1

1

1

1

1

I

1

1

1

1

1

I

I

1

I !

1

I

1

1

I б

1 !

I

1

1

1

1

1

1

1

I

I

1

1

1

1

1

1

1

I

I

1

I

1

I б

)

1 !

I

I

I

I

I

I

1

I

I

I

I

I

1

1

1

I

I

I

1

1 (I

l

I

1806322

° Составитель 3.Зорий

Редактор З.Ходбкова " Техред М.Моргентал Корректор П,Герещи

Заказ 972 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113036, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101