Плавильная печь

 

1. ПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ, боковые стенки которой выше уровня расплава содержат охлаждаемые элементы, одна из поверхностей которых, обращенная внутрь печи, является тепловоспринимающей , а внутренняя полость заполнена рабочим охладителем, отличающаяся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик печи и повышения безопасности ее эксплуатации, она снабжена системой вторичного охлаждения, выполненной в виде герметичных трубок, расположенных в верхней части внутренней полости охлаждаемых элементов, нижняя часть которой заполнена рабо-. чим охладителем на 0,5-0,8 высоты, (Л полости. 00 а: fSi сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (И)

3(59 F 27 В 3 08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOh6Y СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГКЪЛЫИИА (21) 3623048/22-02 (22) 18.07.83 (46) 15.09.84. Бюл. И 34 (72) И.И.Игнатов, Б.Б.Пельц, В.П.Давыдов, Е.M.Ïîíîìàðåâ, В.Н.Курлыкин, Н.А.Пирогов, B.Ã.Êàóôìàí и Ю.А.Зейгарник (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования (53) 669.187.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 755221, кл. F 27 В 3/08, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 814287, кл. F 27 В 3/08, 1977.. (54) (57) 1. ПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ, боковые стенки которой выше уровня расплава содержат охлаждаемые элементы, одна из поверхностей которых, обращенная внутрь печи, является тепловоспринимающей, а внутренняя полость заполнена рабочим охладителем, о т л и— чающая с я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик печи и повышения безопасности ее эксплуатации, она снабжена системой вторичного охлаждения, выполненной в виде герметичных трубок, расположенных в верхней части внутренней полости охлаждаемых элементов, нижняя часть которой заполнена рабо-. g чим охладителем на 0,5-0,8 высоты . полости.

11136ч5

2. Плавильная печь по и. 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что система вторичного охлаждения выполнена общей для всех охлаждаемых элементов.

3. Плавильная печь по и. 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что система вторичного охлаждения выполнена индивидуальной для каждого охлаждаемого элемента. ч. Плавильная печь по и. 1, о т— л и ч а ю щ а я с я ° тем, что система вторичного охлаждения расположена выше верхнего края боковых стен печи.

Изобретение относится к металлургии, в частности к конструкции электродуговой плавильной печи, у которой стенки содержат охлаждаемые элементы.

Для увеличения срока эксплуатации 5 стенок плавильной печи она снабжается охлаждаемыми элементами, устанавливаемыми выше уровня расплава.

Известна электродуговая плавильная

1 .печь, в которой боковая стенка выше

10 уровня расплава, включающая по меньшей мере один охлаждаемый элемент коробчатого типа, внутренняя полость которого заполнена охладителем (1) .

Недостатками данной конструкции являются большой расход охладителя и опасность прожога охлаждаемого элемента при значительном облучении его электрическими дугами.

Наиболее близкой к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является плавильная печь, боковые стенки которой выше уровня расплава содержат охлаждаемые элементы, одна из поверхностей

25 которых, обращенная внутрь печи, являетсяся теплов о с принимающей, а в нутренняя полость заполнена рабочим охладителем. Охладитель под давлением подается во внутреннюю полость элемента и непрерывно циркулирует в процессе эксплуатации печи.

Однако данная конструкция печи имеет большой расход воды, проходящей через внутреннюю полость элемента, 35 что значительно увеличивает затраты ,на эксплуатацию печи. Кроме того, при

5, Плавильная печь по п. 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что охлаждаемые элементы снабжены ребрами жест« кости, установленными в их полости и жестко соединенными с листом тепловоспринимающей поверхности.

6. Плавильная печь но и. 1, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что часть герметичных трубок системы вторичного охлаждения контактирует с тепловоспринимающей поверхностью охлажцаемого элемента. резком увеличении локальных тепловых потоков, падающих на тепловоспринимающую поверхность охлаждаемых элементов, возникает опасность прогара стального листа панели, в результате чего вода под большим давлением поступает в рабочий объем печи. 3а короткое время поступает в печь большое количество воды, что может привести к взрыву.

Цель изобретения — улучшение эксплуатационных характеристик печи и повышение безопасности ее эксплуатации.

Ъ

А

Поставленная цель достигается тем, что плавильная печь, боковые стенки которой выше уровня расплава, содержит охлаждаемые элементы, одна из поверхностей которых, обращенная внутрь печи, является тепловоспринимающей, I а внутренняя полость заполнена рабочим охладителем, снабжена системой вторичного охлаждения, выполненной в виде герметичных трубок, расположенных в верхней части внутренней полости ох,лаждаемых элементов, нижняя часть которой заполнена рабочим охладителем на 0,5-0,8 высоты полости.

Система вторичного охлаждения выполнена общей для всех охлажцаемых элементов.

Система вторичного охлаждения выполнена индивидуальной для каждого охлаждаемого элемента.

Система вторичного охлаждения расположена выше верхнего края боковых стен печи.

1113645

Охлаждаемые элементы снабжены ребрами жесткости, установленными в их полости и жестко соединенными с листом тепловоспринимающей поверхности. 5

Часть герметичных трубок вторичного охлаждения может контактировать с тепловоспринимающей поверхностью охлаждаемого элемента.

Допустимый водный объем охлаждае- 10 мого элемента определяется зависимостью

t — температура насыщенного пара при рабочем давлении, С;

V — водяной объем, м .

Учитывая, что рабочий объем стандартного водоохлаждаемого элемента составляет и 0,1 м, а интервал рабочих давлений, обеспечивающих экономическую целесообразность использова25 ния вакуумированного охлаждающей водой тепла, составляет (6-15) 10 Па, определяем предельные значения заполнения элемента охлаждающей водой .при давлении р = 15 10 Па

5 мин 200 — 100 при давлении р = 6 10 Па

35 макс 160 — 100

Таким образом, заполнение охлаждаемого элемента охладителем производится на 0,5-0,8 его высоты.

На фиг. 1 представлена печь, вид сверху; на фиг. 2 — стенка печи, сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3— один из охлаждаемых элементов, сечение Б-В на фиг. 2; на фиг. 4 и 5 — 45 то же, сечение В-В на фиг. 2; на фиг. 6 и 7 — охлаждаемый элемент с различным расположением системы вторичного охлаждения, сечение А-А на фиг. 1. 50

Плавильная печь содержит несущий корпус 1, к которому с внутренней стороны крепятся охлаждаемые элементы 2, устанавливаемые на полку 3, тепловоспринимающая поверхность 4 55 которых покрыта огнеупорной массой 5.

Нижняя часть стен печи под охлаждае.мыми элементами 2 выполнена из огне упорного материала 6. Внутренняя полость 7 охлаждаемых элементов 2 заполнена рабочим охладителем 8 на

0,5-0,8 ее высоты. Печь снабжена системой вторичного охлаждения, выполненной в виде герметичных трубок 9, IIo которым непрерывно циркулирует охладитель. Система вторичного охлаждения расположена в верхней части внутренней полости 7 охлаждаемых элементов 2 без непосредственного контакта с рабочим охладителем

8. Система вторичного охлаждения может быть выполнена как общей для всех охлаждаемых элементов (фиг.4), так и индивидуальной (фиг.5). В первом случае (фиг. 4) вспомогательный охладитель идет по всему контуру вторичного охлаждения с общим для всех охлаждаемых элементов подводом и отводом вспомогательного охладителя. Во втором случае (фиг. 5) каждый охлаждаемый элемент имеет свой подвод и отвод вспомогательного охладителя для системы вторичного охлаждения. Трубки 9 системы вторичного охлаждения расположены как ниже верхнего края тепловоспринимающей поверхности 4 охлаждаемых элементов ?, так и выше верхнего края (фиг. 7). Для улучшения .охлаждения тепловоспринимающей поверхности 4 часть трубок 9 может контактировать с ее внутренней поверхностью. Для увеличения жесткости охлаждаемого элемента и величины теплоотдающей охладителю поверхности охлаждаемые элементы 2 могут быть снабжены ребрами жесткости 10 установленными в их полости 7, и жестко соединены с листом тепловоспринимающей поверхности 4.

Печь работает следующим образом.

В качестве базового объекта берем дуговую сталеплавильную печь с охлаждаемыми элементами ДСП-100И6 с трансформатором 75 МВ7А.

Перед началом пуска печи охлаждаемые элементы 2 заполняют рабочим охладителем на 0,5-0,8 высоты их внутренней полости. Так, при размере охлаждаемых элементов 100х100õ10 см и при допустимом давлении в полости элемента 10 кгс/см они заполняются охладителем на высоту 600 мм, т.е. на 0,6 высоты их внутренней полости. Диапазон высоты заполнения рабочим охладителем внутренней полости охлаждаемых элементов выбран из усло1113645 вия их безопасной эксплуатации. При допустимых давлениях (до 12 атм) эта величина составляет 0,5-0,8 высоты внутренней полости охлаждения элемента. 5

После заполнения охлаждаемых элементов 2 рабочим охладителем 8 их герметично закрывают и в трубки 9 системы вторичного охлаждения подают вспомогательный охладитель, например . воду. Охладитель системы вторичного охлаждения циркулирует непрерывно в процессе работы печи.

Печь загружают шихтой и включают 15 электрические дуги. При проплавлении колодцев и расплавлении основной массы шихты величина тепловых потоков на тепловоспринимающую поверхность 4 охлаждаемых элементов.2 не превышает 20

70 кВт/м, рабочий охладитель 8 нагревается, снимая тепловой поток со стенки, но еще не кипит. По мере проплавления колодцев и открытия дуг тепловой поток на стенку увеличивается и 5 при его величине около 100 кВт/м раба чий охладитель закипает. Свободный объем внутренней полости 7 охлаждаемых элементов 2 заполняется паром, который, поднимаясь вверх, приходит в контакт 30 с трубками 9 системы вторичного охлаждения, конденсируется на них и об" разующаяся вода стекает вниз в рабочий, охладитель 8. Соотношение жицкой и парообразной фазы определяется пар- ° З5 циальным давлением в замкнутой системе внутренней полости охлаждаемого элемента. При дальнейшем плавлении металла и доводке, расплава до заданного состава процесс испарения и конденсации воды и замкнутой полости охлаждающих элементов повторяется.

Применение плавильной печи предложенной конструкции позволяет значительно снизить расход охладителя.

Так, если на базовой печи ДСП-100 И6 при использовании обычных охлаждаемых элементов коробчатого типа расход воды 200 м /ч, то при использовании предложенного технического решения расход воды составляет не более 20 м /ч . Кроме того, предложен-" ная система значительно безопаснее по сравнению с базовой при эксплуатации. В случае прогорания охлаждаемого элемента базовой печи охлаждающая вода под давлением 6 атм хлынет в печь. Резкое увеличение объема пара, образующегося при попадании ! воды на расплавленный металл, приведет к взрыву и выбросу последнего из печи. В случае эксплуатации печи предложенной конструкции при прогаре охлаждаемого элемента в рабочий объем печи из него вытекает незначительная часть рабочего охладителя и взрыва не будет.

Таким образом, предложенная конструкция печи не только снижает затраты на ее эксплуатацию, но и значительно повышает безопасность ее обслуживания.

1113645

1113645

1113645

Заказ 6604(32 Тираж 577

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л.Магаюмов а

Редактор М. Недолуженко Техред А.Ач Корректор В.Синицкая