Водоохлаждаемая панель металлургической печи

 

Изобретение относится к металлургии, к конструкции металлургических печей, в частности к конструкции водоохлаждаемых элементов плавильного пространства этих печей. Целью изобретения является повышение надежности работы панели путем снижения ее коробления при нагревании и охлаждении и упрощение технологии изготовления панели. Водоохлаждаемая панель прямоугольной формы содержит по крайней мере два спиральных канала, жестко укрепленных соединительными элементами, и элементы для удержания огнеупорной обмазки. Рабочая часть каналов выполнена из цельных гнутых труб, расположенных с зазором, причем смежные трубы в углах жестко соединены профилированными листами, а на прямых участках зазор между смежными трубами перекрыт прутками, жестко укрепленными на одной из труб. Величина зазора между смежными трубами составляет 0,025-0,5 наружного диаметра труб. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

союз советсних

СОЦИАЛИСТ НЕСНИХ

РЕаЪ БЛИН

А1

<е80<в 1 5 1 (S1)S Е 27 Э 1/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3978446/24-02 (22) 15.11 85 (46) 15,06,90, Бюл. № 22 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования (72) А.Д.Литвяков, А,С.Кондрюков, Н,А, Иванютенко, Л,И,Кухарский, В,Г.Завьялов, Б.Б,Пельц, Г.И.Орлов, В,П,Давыдов, С.Д.Саутин, В.И.Бондарь, Е.И,Архипов, И,П.Нечаев и E.М.Пономарев (53) 669.187.2,036.538(088.8) (56) Патент PCT № 81/00758, кл. F 27 D 1/12, 1981.

Заявка Франции № 2411380, кл. F 27 D 1/12, 1979. (54) ВОДООХЛАЖДАЕМАЯ ПАНЕЛЬ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕЧИ (57) Изобретение относится к метал:лургии, к конструкциям металлургических печей, в частности к конструк-.

Изобретение относится к металлургии, а именно к конструктициям металлургических печей, в частности к конструкциям водоохлаждаемых элементов плавильного пространства этих печей.

Цель изобретения — повышение надежности работы панели путем снижения ее коробления при нагревании и охлаждении и упрощение технологии изготовления панели.

На фиг.1 изображена предлагаемая панель, общий вид; на фиг.2 — то

2 циям водоохлаждаемых элементов плавильного пространства этих печей.

Целью изобретения является повышение надежности работы панели путем снижения ее коробления при нагревании и охлаждении и упрощение технологии изготовления панели. Водоохлаждаемая панель прямоугольной формы содержит по крайней мере два спиральных канала, жестко укрепленных соединительными элементами, и элементы для удержания огнеупорной обмазки. Рабочая часть каналов выполнена иэ цельных гнутых труб, расположенных с зазором, причем смежные трубы в углах жестко соединены профилированными листами, а на прямых участках зазор между смежными трубами перекрыт прутками, жестко укрепленными на одной иэ труб.

Величина зазора между смежными трубами составляет 0,025-0,5 наружного диаметра труб. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил. же, вид в плане; на фиг,3 — сечение

А- А на фиг,1;.на фиг.4 — сечение

Б-Б на фиг,1.

Панель состоит из рядов цельных металлических труб 1, Внутренняя 2 и наружная 3 поверхности панели повторяют поверхность кожуха печи. Металлические трубы панели уложены бифилярно в виде двух концентричных спиралей 4 и 5, расположенных одна в другок с чередованием витков спиралей, Концы 6 спиралей, расположенные в центре панели, соединены и образуют

1571387

ЗО петлю 7, выступающую над наружной поверхностью 3 панели. Два других конца 8 спиралей отогнуты и выступают над наружной поверхностью 3 пане.—

5 ли, С наружной поверхности 3 (в углах) панель снабжена металлическими профилированными листами 9, прикреп ленными к трубам спиралей 4 и 5 сваркой по всему контуру, Трубы 1 спиралей уложены с зазором IÎ, составляющим 0,025-0,5 их наружного диаметра, На прямых участках труб (сечение А-А на фиг,1) зазоры между трубами закры ты прутками 11 (могут быть применены ( и листы), прикрепленными сваркой только к одной нз соседних труб. На ( внутренней поверхности 2 панели рав( номерно установлены штыри 12 для удержания огнеупорной обмаэки и 20 образующегося в процессе работы печи гарниссажа, Кроме того, на наружной поверхности 3 установлены стержни

13 для крепления панели к кожуху печи, Подвод воды осуществляется в 25 один иэ отогнутых концов 8 спиралей

4 и 5. Вода, проходя по одной из спиралей, через петлю 7 попадает в другую спираль и выходит из отогнутого конца трубы.

Выбор зазоров между трубами ь. пределах 0,025-0,5 их наружного диаметра объясняется следующим образом.

При зазоре между трубами менее

0,025 их наружного диаметра при сбор- 35 ке панелей наблюдаются частные случаи невозможности установки спиралей одна в другую из-.за допусков на изготовление этих деталей, которые не дают гарантии нормальной установки щ спиралей одна в другой, Верхний предел зазора между трубами в 0,5 их наружного диаметра обьясняется тем, что, как показывают проведенные эксперименты на опытных панелях,, М5 установленных на нагревательном стенде в лаборатории, при зазоре между трубами более 0,5 их наружного диаметра резко снижается стойкость панелей из-за прогара листов в углах панелей по причине недостаточного отвода тепла от листов соседними вадоохлаждаемыми трубами.

В таблице приведены данные экспериментов по стойкости панелей на нагревательном стенде, Известно, что стойкость панелей определяется количеством ее теплосмен или количеством плавок, т,е ° нагревом ее в период расплавления и периода жидкого металла в печи и остывания в период межплавочного простоя, Разрушение (трещинообразование) наступает в .трубах и листах панели в результате усталостных напряжений от нагрева (расширение) и остывания (сжатия) этих элементов, Испытаниям подвергались два типа стеновых водоохлаждаемых панелей, Конструкция первого типа панелей выполнена в виде двух трубчатых концентричных спиралей, расположенных одна в другой, витки спиралей уложены с зазором в 0,025-0,5 их наружного диаметра, причем зазоры в углах панели закрыты профилированными листами, приваренными к каждой из двух труб, а на прямых участках труб зазоры закрыты прутками, привас ренными к одной иэ соседних труб, т.е. конструктивно аналогично предлагаемой конструкции. Второй тип испытываемых панелей представляет собой водоохлаждаемую полость, состоящую иэ параллельных каналов, уложенных с зазорами, переКрытыми перемычками, приваренными на всем протяжении к двум соседним трубам (каналам), т,е, конструктивно подобно известной панели, Площадь каждой иэ панелей составляла порядка 1,5 м, в каждую иэ

2 панелей подавалась охлаждаемая вода расходом 12 м /ч, панели были выполнены из труб наружным диаметром

7 мм, толщиной стенки 12 мм, Испытание панелей проводилось на нагревательном стенде, позволяющим имитировать тепловую нагрузку на панели до 100 квт/м, т,е, аналогично испы l тываемой панелями в реальных условиях на дуговой сталеплавильной печи и заключались в установке панели на нагревательный стенд, выдержки ее .на стенде в течение 30 мин, снятии со стенда, охлаждении за счет протока в ней охлаждающей воды и повторных установках панели на нагревательный стенд .до первого разрушения, выраженного либо в появлении течи, либо в прогаре листов, закрывающих зазоры между трубами панели.

Результаты испытаний панелей представлены в таблице.

Иэ данных таблицы следует, что при испытании панелей первого типа

Стойкость панелей в теплоТип ичина зазора между ами от наружного иаметра нели сменах до разрушения лах На прямых ли участках

I тип

2

4

6

8

11

II тип

0,35

0,35

0,35

0,35

0,35

0,4

0,5

0,5

0,55

0,55

0,55

0,025

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,09

0,1

О, 025

1552

1488

1476

1472

1463

1431

1422

253

242

261

0,025

0,05

353

341

5 15 при превышении зазоров между трубами вь1ше 0,5 их наружного диаметра снижалась стойкость панелей иэ-эа прогара листов в углах панелей, вызванного большими термическими нагрузками на листы и недостаточного теплоотвода от них соседними водоохлаждаемыми трубами.

При испытании панелей второго типа обнаружилась их: низкая стойкость (по сравнению с панелями первого типа) из-за разрушения в результате высоких термических напряжений, которые возникают из-за невозможности смещения труб каналов относительно друг друга, что приводило к разрыву сварных швов приварки листов к трубам и появлению течи воды (при зазорах между трубами выше 0,3 их наружного диаметра) и разрыву сварных швов и прогару листов (при зазорах между трубами выше 0,3 их наружного диаметра). . Предлагаемая панель работает следующим образом, При работе печи электрические дуги облучают внутреннюю (рабочую) поверхность водоохлаждаемой панели.

Тепловой поток из печи проходит через обмазку или гарниссаж, удерживаемый на панели и снижается охлаждаемой водой, протекающей в витках панели.

Под действием тепловых нагрузок в панели возникают термические напряжения, которые при наличии сплошных

71387

6 сварных швов на прямых участках труб могут привести к разрушению труб и прорыву воды в печь. Проведенная серия широких экспериментов

5 по выбору зазоров между трубами панели позволили найти оптимальное соотношение выбора этих зазоров, которые позволяют повысить надежность рабо-. ты панели и упростить технологию ее изготовления..Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я

1,Водоохлаждаемая панель металлургической печи, содержащая по крайней мере два спиральных канала, жестко укрепленных соединительными элементами, и элементы для удержания

20 огнеупорной обмаэки, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности работы панели путем снижения ее коробления при нагревании и охлаждении и упрощения техноло25 гии изготовления панели, рабочая часть каналов выполнена из гнутых труб, расположенных с зазором, причем смежные трубы в углах жестко соединены профилированными листами, а на

30 прямых участках зазор между смежными трубами перекрыт прутками, жестко укрепленными на одной иэ труб.

2,Панель по п.1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что величина зазора между смежными трубами составляет

0,025-0,5 наружного диаметра труб, 1571387.1родолжение таблицы

Тип па нели еличина эаэора между рубами от наружного х диаметра

На прямых участках углах анели

4

6

8

О, 075

0,1

0,20

0,30

0,40

0 50

0,60

0,70

0,80

Стойкость панелей в теплосменах до разрушения

324

307

292

279

271

258

144

1571387

Редактор А. Ревин

Тираж 522

Заказ 1503

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

6-б

Составитель А.Минаев

Техред Л. Сердюкова Корректор М. Кучерявая