Футеровка роторной печи

 

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к вращающимся роторным печам для переплавки вторичного алюминия из низкосортных отходов. Футеровка печи выполнена из штучных клиновых изделий, имеющих выступы. Выступы выполнены в виде неравнобоких призм высотой 5 - 10 мм, причем большая сторона выступа сориентирована по ходу вращения печи. Предложенная футеровка обладает повышенной стойкостью и позволяет интенсифицировать теплообмен в печи. 3 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для повышения эффективности работы вращающихся печей при получении вторичного алюминия из низкосортных отходов, а именно для переработки дроссов.

Известна конструкция футеровки барабанных вращающихся печей, выполненная в виде кладки из штучных изделий, которая нагревается, находясь в верхнем положении, и отдает дополнительное тепло расплаву, проходя нижнее положение (Шкляр М. С. Печи вторичной цветной металлургии М.: Металлургия, 1987, с. 216).

Однако известная футеровка барабанных вращающихся печей имеет недостатки, обусловленные тем, что интенсивность теплообмена между погружаемой под расплав футеровкой и самим расплавом, а также между футеровкой и печным пространством невысока, что снижает эффективность тепловой работы печи.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату к предлагаемому способу является конструкция футеровки, имеющая ребристые выступы кирпичей до 0,1 м (Детков С.П. Еринов А.Е. Тепловые процессы в печных агрегатах алюминиевой промышленности. - Киев: Наук. думка, 1987, с. 272).

Недостатком этой конструкции является ослабление футеровки, стойкость которой и без того низка, загрязнение металла продуктами разрушения футеровки и как следствие ухудшение теплообмена между продуктами горения и перерабатываемыми дроссами.

Техническим результатом изобретения является интенсификация теплообмена в печи за счет увеличения поверхности футеровки и организации гидродинамических толчков, турбулизирующих течение в приповерхностном слое футеровки, и повышение стойкости футеровки.

Для достижения указанного технического результата футеровку выполняют из штучных клиновых изделий, имеющих выступы, выполненные в виде неравнобоких призм высотой 5-10 мм, причем большая сторона выступа сориентирована по ходу вращения печи.

Сущность изобретения характеризуется совокупностью признаков, включающих величину выступа и наклон поверхности выступа. Выбор параметров обусловлен тем, что если высота неравнобоких выступов будет больше заявленного, то будет происходить их разрушение, если меньше, то эффективность их установки снижается. Если выступ сориентировать противоположно, то расплавленный алюминий будет выноситься из ванны и окисляться в надслоевом пространстве. Гидродинамические толчки в месте контакта расплава и погружаемой в него футеровки будут способствовать коалесценции мелкодисперсных капель алюминия и повышению степени извлечения металла из дроссов.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена схема предлагаемой футеровки в поперечном разрезе. Результаты расчетов полей температур в роторной наклонной печи (фиг. 2) исходного варианта (верх) и варианта с предлагаемой футеровкой (низ) показывают преимущества предлагаемого варианта футеровки. Видно, что увеличение поверхности футеровки и интенсификация теплообмена в приповерхностной зоне приводят к быстрому нагреванию футеровки и такому же охлаждению ее поверхностных слоев, контактирующих с расплавом вторичного алюминия. Результатом этого является выравнивание температур в печи, иначе говоря, более быстрый нагрев перерабатываемого материала, что способствует уменьшению его окисления. Кроме того, исполнение футеровки в виде неравнобоких выступов с высотой 5-10 мм увеличивает степень черноты футеровки на 0,05-0,1. Это приводит к сокращению времени плавки на 20-30 мин (на 10-15%) за счет более интенсивного теплообмена как с расплавом дроссов, так и с печными газами. На фиг. 3 приведен график изменения времени плавки в зависимости от степени черноты футеровки, который показывает, что увеличение степени черноты футеровки за счет заявляемого исполнения дополнительно сокращает время плавки.

Выполнение неравнобоких выступов с высотой 5-10 мм не ослабляет прочностных характеристик футеровки, а следовательно, стойкость футеровки сохраняется. При этом наблюдается меньшее количество разрушений выступов футеровки, меньше загрязняются продукты плавки.

Пример. Процесс плавления анализировался с помощью математической модели роторной наклонной печи. Выполнение футеровки заявленным образом привело к росту поверхности взаимодействия футеровки и металла, а также футеровки и печной атмосферы. При этом произошло (фиг. 2) перераспределение тепловых потоков между зеркалом расплава и вращающейся футеровкой - доля энергии, получаемая расплавляемым материалом излучением от факела через слой флюсов сократилась, а доля энергии, передаваемой нагреваемому материалу посредством контакта с вращающейся футеровкой, увеличилась как за счет большей площади поверхности, так и более высокой степени черноты футеровки.

Таким образом, предложенная конструкция футеровки позволила интенсифицировать теплообмен в печи за счет увеличения поверхности футеровки, ее радиационных свойств и организации гидродинамических толчков, турбулизирующих течение в приповерхностном слое футеровки.

Формула изобретения

Футеровка роторной печи, выполненная из штучных клиновых изделий, имеющих выступы, отличающаяся тем, что выступы выполнены в виде неравнобоких призм высотой 5-10 мм, причем большая сторона выступа сориентирована по ходу вращения печи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3