Способ сушки и подогрева углеродсодержащей футеровки сталеразливочных ковшей

Способ сушки и подогрева углеродсодержащей футеровки сталеразливочных ковшей

Реферат

Изобретение относится к способам сушки и подогрева, а также поддержания в нагретом состоянии футеровки сталеразливочных ковшей, используемых в отделении выплавки для транспортировки и разливки металла.

Сталеразливочные ковши нагревают на стенде сушки и высокотемпературного подогрева. Назначением этих стендов является сушка новой футеровки для удаления из нее физически и химически связанной воды и упрочнения, а также подогрев футеровки до рабочих температур.

Известен способ сушки и подогрева футеровки ковша с помощью газовой горелки (патент РФ №2119844, приоритет от 24.10.1997, вмонтированной в крышку, плотно закрывающую ковш во время подогрева, а отвод продуктов сгорания осуществляется через газоотводящее устройство. При этом нагрев осуществляется при избыточном давлении продуктов сгорания внутри ковша посредством уменьшения площади сечения газоотводящего устройства. Недостатками этого способа является низкий КПД нагрева, связанный с тем, что большая часть энергии от сжигания топлива уносится с отходящими газами, главным образом, с азотом воздуха. По этой причине максимальная температура разогрева составляет не более 1100-1200°C.

Известен способ сушки и подогрева ковшей с использованием пористых горелок патент РФ №2433886, конвенционный приоритет от 16.05.2006 и 11.05.2007). При использовании таких горелок значительная часть энергии продуктов сгорания преобразуется в лучистую энергию, что повышает тепловую эффективность процесса и снижает расход теплоносителя. Недостатком известного способа является окислительная атмосфера продуктов сгорания теплоносителя, которая негативно влияет на углеродсодержащие огнеупоры во время сушки и подогрева.

Известен способ сушки и подогрева футеровки ковшей, осуществляемый электрическими нагревателями (И.М. Бершицкий, А.В. Тарарышкин «Энергосберегающие и экологически безопасные установки для электрической сушки и подогрева футеровки ковшей», Журнал «Сталь» №2,. М., «Интермет Инжиниринг», 2010, с. 24-25), выбранный в качестве прототипа. Способ реализуется на стенде нагрева, представляющего из себя несущую конструкцию, на которой закреплена футерованная крышка, в которую вмонтировано от 10 до 20 карбидокремниевых нагревателей. Передача тепла от нагревателей к футеровке осуществляется преимущественно излучением, что повышает КПД процесса нагрева по сравнению с газовым подогревом, позволяя нагревать футеровку до 1400°C. Недостатком этого способа является невозможность управления окислительно-восстановительным потенциалом атмосферы в ковше во время сушки и подогрева футеровки. Известно, что во время сушки углеродсодержащих футеровок происходит коксование органических связующих, входящих в состав огнеупоров. Процесс коксования связан с выделением большого количества газообразных органических соединений. Это приводит к осаждению углерода в виде сажи на нагревателях и электропроводке, что, в свою очередь, вызывает изменение электропроводности нагревателей, локальные перегревы, и в конечном итоге оплавление и поломку нагревателей. Кроме того, при нагреве углеродсодержащей футеровки выше 500-600°C в окислительной атмосфере происходит выгорание углерода из поверхностных огнеупоров, что приводит к их разрыхлению и резкому снижению износоустойчивости.

Технической задачей изобретения является разработка технологического режима сушки и подогрева углеродсодержащей футеровки электрическими радиационными нагревателями.

Технический результат заключается в повышении стойкости углеродсодержащей футеровки и электрических радиационных нагревателей.

Технический результат достигается за счет того, что в способе сушки и подогрева углеродсодержащей футеровки сталеразливочных ковшей, включающем нагрев углеродсодержащей футеровки посредством электрических радиационных нагревателей, нагрев ведут в две стадии, при этом на первой из них подают в ковш воздух для создания слабо-окислительной атмосферы, расход которого рассчитывается по формуле

Q_возд=k·М_к/τ_сушки, м³/ч, где

k - эмпирический коэффициент, учитывающий количество воздуха на окисление органических соединений;

М_К - вместимость ковша, т;

τ_сушки - продолжительность сушки, ч,

и на второй стадии углеродсодержащую футеровку подогревают с одновременной подачей в ковш инертного газа с расходом (0,5÷0,6)·М_к, м³/ч.

Способ осуществляют следующим образом. На первой стадии электрическими радиационными нагревателями в слабо-окислительной атмосфере, достигаемой путем подачи в пространство ковша через фурму воздуха, расход которого высчитывается по формуле Q_возд=k·М_к/τ_сушки, м³/ч,

где k=47,6, нагревают футеровку до 600°C и выдерживают при этой температуре в течение 4 часов. Осаждающийся углерод окисляется кислородом воздуха.

На второй стадии футеровку подогревают от 600°C до 1200÷4400°C в нейтральной атмосфере, достигаемой путем введения в ковш инертного газа с расходом (0,5÷0,6)·М_к(м³/ч) через фурму или пористую пробку для снижения концентрации кислорода и предотвращения выгорания углерода из огнеупора. При меньшем расходе аргона выгорание углерода не прекратится. Увеличение расхода аргона приведет к дополнительным его затратам без заметного снижения скорости окисления углерода.

Изобретение поясняется фиг. 1, где приведен температурный режим сушки и подогрева углеродсодержащей футеровки сталеразливочных ковшей.

При проведении сушки и подогрева периклазоуглеродистой футеровки (типа МС95/10 по ISO 10081-3) ковша вместимостью 20 т, расход подаваемого воздуха определяли по формуле. Он составил ~250 м³/ч, а расход аргона - 12 м³/ч. Воздух и аргон подавали через фурму, вмонтированную в крышку с нагревателями. Стойкость футеровки ковша составила 62 плавки. Для сравнения, средняя стойкость футеровки ковшей, подготовка которых проводилась по способу-прототипу, составляет 48 плавок. Таким образом, применение нового способа позволяет повысить стойкость футеровки на 15-20% по сравнению с известными способами, а также снизить длительность подготовки нового ковша.

Способ сушки и подогрева углеродсодержащей футеровки сталеразливочных ковшей, включающий нагрев углеродсодержащей футеровки посредством электрических радиационных нагревателей, отличающийся тем, что нагрев ведут в две стадии, при этом на первой из них подают в ковш воздух для создания слабо-окислительной атмосферы, расход которого рассчитывают по формуле:Q_возд=k·М_к/τ_сушки, м³/ч, где k - эмпирический коэффициент, учитывающий количество воздуха на окисление органических соединений, составляющий 47,6;М_к - вместимость ковша, т;τ_сушки - продолжительность сушки, ч,и нагревают футеровку до 600^оС, а на второй стадии углеродсодержащую футеровку нагревают с одновременной подачей в ковш инертного газа с расходом (0,5-0,6)·М_к, м³/ч.