Защитное обрамление подвижной подины

Изобретение относится к области керамической и металлургической промышленности, в частности к устройствам теплоизоляции подвижных подин в обжиговых печах. Техническим результатом изобретения является увеличение срока механической прочности конструкции и уменьшение градиента температур в рабочем пространстве обжиговых печей. Для достижения технического результата вдоль нижней боковой металлической части подины закрепляют монтажные уголки, на которых размещены обращенные вверх штыри. На штыри нанизывают с выступом за боковой край подины один или несколько слоев керамоволокнистого материала, которые соединены с боковой частью подины, монтажным уголком и между собой огнеупорным клеем. Слои керамоволокнистого материала выполнены шириной, обеспечивающей минимальный зазор между защитным обрамлением подины и боковыми стенами печи. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам теплоизоляции в керамической и металлургической промышленности, а именно к теплоизоляции подвижных подов печей - туннельных с выдвижным подом, кольцевых, вращающихся, с шагающим подом в частности, к теплоизоляции металлических частей вагонеток, используемых в обжиговых печах керамического производства.

Вагонетки (вагоны), используемые в обжиговых печах, имеют обычно конструкцию, состоящую из двух нижних швеллеров, к которым крепится колесная пара, и верхнего металлического обрамления, футерованного твердыми огнеупорами, например блоками из жароупорного бетона, кирпичами. Данные конструкции подин подвержены потере механической прочности в процессе нагрева и окисления металлического обрамления при осуществлении обжига обрабатываемых материалов. Также неизбежны существенные теплопотери, которые происходят за счет имеющегося зазора между боковыми стенками печи и боковым обрамлением подины, что приводит к увеличению градиента в рабочем пространстве печи.

Из заводской практики обжига огнеупоров известны способы защиты подин от окисления металлического обрамления путем его обмазки жидким стеклом, другими защитными материалами. Такая защита имеет короткий срок службы, так как под воздействием высокой температуры и резком ее изменении происходит растрескивание и осыпание обмазки с металлической поверхности за счет большой разности коэффициентов термического линейного расширения обмазки и металла. Кроме того, температура нагрева металлического обрамления практически не уменьшается при нанесении на него жаропрочной обмазки.

Для уменьшения температуры нагрева металлических частей подин и повышения герметичности рабочего пространства печи используют так называемые "лабиринты" на стенах печи, которые можно считать первой степенью защиты. Однако такое конструктивное решение имеет недостатки, связанные с разрушением стенок лабиринта в процессе длительной эксплуатации. В результате, расстояние от стенки лабиринта до металлического обрамления вагонетки увеличивается, что способствует проникновению греющих газов в подвагонеточное пространство, при этом температура металлических частей подин значительно повышается, а герметичность рабочего пространства печи снижается.

Обычно используется еще вторая степень защиты для повышения герметичности рабочего пространства печи - песочные затворы. Эффективность работы песочных затворов невысока, так как в процессе эксплуатации происходит высыпание песка из корыта песочных затворов за счет попадания крупных частиц от разрушаемого лабиринта печи, подовых камней вагонеток, разрушающихся обжигаемых материалов, изменения профиля ножей вагонетки и в результате отсутствия герметичности в местах соприкосновения вагонеток (в печах проходного типа).

Указанные выше недостатки способов защиты металлического обрамления подин и обеспечения герметичности рабочего пространства печи способствуют перегреву металлического обрамления подин и увеличению температурного градиента в рабочем пространстве печи, что в, свою очередь, приводит к необходимости частого ремонта подин, а также к ухудшению качества обжигаемого материала.

Из уровня техники известны футеровки вагонов туннельных печей кирпичных заводов в виде двух слоев: рабочего слоя - из прочного термостойкого материала и теплоизоляционного внутреннего слоя (см. Д.Е.Денисов, А.В.Кахмуров, статья "Применение огнеупорных бетонов для изготовления и ремонта футеровок вагонов туннельных печей кирпичных заводов", журнал "Строительные материалы" №4, 2005, с.18-19). В данном техническом решении предложено автономное изготовление рабочего слоя футеровки в виде огнеупорных бетонных блоков, являющихся обрамлением вагонов, которое дополняют внутренним слоем теплоизоляции. Такая конструкция футеровки при использовании качественных термостойких материалов может быть долгосрочной защитой вагонов печей. Однако имеет недостатки, связанные со сложностью и значительной трудоемкостью ее изготовления, а также довольно высокой ценой материалов для изготовления качественной долгосрочной защиты, при этом не обеспечивает необходимой герметичности рабочего пространства печи. Кроме того, в процессе эксплуатации вагонеток происходит увеличение общего размера футеровки, способствующее уменьшению расстояния между стенками печи и обрамлением вагонетки. Дальнейшее увеличение общего размера футеровки приведет к разрушению стенок печи.

В статье Р.Я.Ахтямова. "Применение эффективных теплоизоляционных материалов и жаростойких бетонов в футеровках печей обжига керамического кирпича", опубликованной в журнале "Строительные материалы" № 2, 2004, с.26-28, приведена конструкция футеровки обжиговых вагонеток, которая содержит выравнивающий слой из облегченного вермикулита, уложенный на металлическое основание вагонетки, теплоизоляцию центральной части вагонетки из керамовермикулитовых блоков, вермикулитовую стяжку, засыпку керамзитом, канализированный под из литых изделий на шлакощелочном вяжущем, окантовочные блоки из жаростойкого бетона и другое. Из перечисленных признаков можно сделать вывод, что защитное боковое обрамление вагонетки при такой конструкции имеет недостаток, связанный с быстрым разрушением окантовочных блоков, если не применить для них металлическую окантовку. Данной конструкции также присущи все недостатки предыдущего аналога.

В патенте ЕП № 1136779, F27D 3/12, опубл. 26.09.2001, описана вагонетка для транспортирования керамических изделий, в частности кирпичей, через обжиговую установку. Вагонетка содержит раму, на которой закреплена металлическая плита основания и расположенную на ней опорную плиту, содержащую по меньшей мере два слоя огнеупорного материала. На плите установлены опорные устройства для керамических изделий. Верхний слой опорной плиты содержит керамические волокнистые или тканые маты. В данной конструкции предполагается металлическое обрамление слоев огнеупорного материала. Однако металлическое обрамление имеет ограниченный срок службы, т.к. происходит его быстрое разрушение - окисление металла из-за высоких температур, уменьшается его механическая прочность.

Данную конструкцию можно принять за прототип предлагаемого изобретения, задачей которого является создание защитного обрамления подвижных подин обжиговых печей, обеспечивающего долгосрочную механическую прочность конструкции, уменьшение окисления металлических частей подин, повышение герметичности и, как следствие, уменьшение градиента температур в рабочем пространстве печи.

Технический результат достигается с помощью несложной конструкции с использованием доступных недорогостоящих керамоволокнистых материалов и огнеупорного клея.

Предлагаемое защитное обрамление подвижных подин содержит жестко закрепленные горизонтально вдоль нижней боковой металлической части подины обращенные вниз монтажные уголки, на которых закреплены обращенные вверх штыри, отстающие от боковой поверхности подины с образованием зазора, через которые проткнуты и уложены в зазор с выступом за боковой край подины один или несколько слоев керамоволокнистого материала, которые закреплены снаружи к прилегающей боковой части подины и монтажным уголкам, а также между собой огнеупорным клеем.

Монтажные уголки и штыри выполнены металлическими и защищены нанесенным на них слоем огнеупорного клея.

Слои керамоволокнистого материала имеют технологические параметры, обеспечивающие минимальный зазор между выступающим от подины защитным обрамлением и боковыми стенками печи, а также полную защиту боковых частей металлического обрамления самой подины, т.е. имеют соответствующие необходимые размеры по ширине, длине и высоте для конкретной подины и ее расположения в печи.

В создании требуемого защитного обрамления для вагонеток печей обжига, например кирпича, целесообразно применять эластичный керамоволокнистый материал плотностью до 250 кг/см³. Возможно применение более плотного керамоволокнистого материала, что потребует установки дополнительных крепежных элементов.

Для скрепления слоев керамоволокнистого материала между собой и их закрепления на металлических частях подины, а также обмазки наружных поверхностей монтажных уголков и выступающих наружу частей штырей целесообразно применять огнеупорный клей, например алюмосиликатной системы.

Предлагаемая конструкция защитного обрамления подин обеспечивает уменьшение степени окисления и чрезмерного нагрева металлических частей подины, т.к. применяемый керамоволокнистый огнеупорный материал значительно снижает температуру защищаемого металла, а огнеупорный клей препятствует проникновению к нему агрессивных печных газов. В результате создаются условия сохранения механической прочности металлических частей подин и продления их срока службы.

Уменьшение зазора между боковыми частями обрамления вагонов и стенами печи приводит к повышению герметичности и уменьшению температурного градиента в рабочем пространстве печи. При этом можно легко осуществить ремонт (замену) отдельных изношенных (поврежденных) участков защитного обрамления, т.к. используется достаточно пластичный керамоволокнистый материал, способный к приданию ему различных форм и размеров.

Дополнительным эффектом применения предложенной защитной конструкции является увеличение срока службы лабиринта печи, т.к. при длительной эксплуатации разрушению в первую очередь будет подвержено защитное уплотнение подины.

На чертеже представлена схема защитного обрамления подвижной подины в сопряжении ее с боковой стеной печи, где:

1 - металлическая боковая часть основания подины 2, на которой жестко, горизонтально вдоль нижнего основания боковины 1 закреплен одной из своих сторон монтажный уголок 3, обращенный вниз, на верхней наружной стороне которого закреплены штыри 4, обращенные острием вверх. Через штыри 4 плотно насажены горизонтальные слои керамоволокнистого материала 5 шириной, обеспечивающей минимальный зазор 6 с боковой стеной 7 печи. Число слоев 5, их длина и общая высота выполнены по размерам защищаемой металлической части боковины подины. Слои керамоволокнистого материала 5 закреплены на поверхности боковины подины 1 и на монтажном уголке 3, а также между собой с помощью огнеупорного клея 8. Наружная часть монтажного уголка 3 и прилегающие к ней наружные части штырей 4 также обработаны - обмазаны огнеупорным клеем 8.

Представленная конструкция защитного обрамления боковой части подины обеспечивает минимальный зазор 6 между подиной и стеной печи 7, который необходим для свободного прохождения вагонетки через рабочее пространство печи. На чертеже представлена "лабиринтная" часть стены с пристроенным песочным затвором. Монтажный уголок 3 по своей ширине меньше расстояния между боковой частью подины и стеной, а ширина керамоволокнистых слоев фактически должна быть достаточной, чтобы их края практически достигали боковой поверхности печи 7, т.е. обеспечивался только проход вагонетки вдоль стены, почти вплотную к ней.

Конкретный пример выполнения защитного обрамления подин, используемых в обжиговых печах кирпичного производства. Подина размером 3000×3000 мм для обжига строительного кирпича снабжена по нижней боковой металлической части 1 основания подины 2 высотой 90 мм металлическим монтажным уголком 3 размером 32×32×4 мм, на котором закреплены с помощью сварки металлические штыри 4 высотой 55 мм и диаметром сечения 5 мм, установленные по всей длине монтажного уголка 2 с шагом 290 мм, т.е. количество штырей 3 составляет с одной боковой стороны подины 11 штук. На все металлические поверхности наносится слой огнеупорного защитного клея натрийалюмосиликатной системы толщиной 2 мм. Предварительно подготовленные мерные ленты керамоволокнистого материала плотностью 200 кг/м³ толщиной 20 мм, шириной 80 мм и длиной 3200 мм насаживают поочередно на штыри 3 почти вплотную к боковине подины, сверху уложенного слоя керамоволокна покрывают слоем огнеупорного клея 1,0 мм, на который накладывают (приклеивают) следующий слой керамоволокна и далее до полного перекрытия по высоте и длине металлической боковины подины, включая закрытие штырей.

Благодаря тому, что защитная конструкция подины практически полностью перекрывает зазор между ее металлическим обрамлением и боковой стенкой печи, т.е. является третьей, наиболее эффективной степенью защиты после лабиринта и песочного затвора, надежность герметичности рабочего пространства печи существенно повышается, и из него не происходит утечки горячих дымовых газов в подвагонеточное пространство (при избыточном давлении газов), или, в случае разрежения, исключаются подсосы холодного воздуха в печь, обеспечивая тем самым уменьшение градиента температур в рабочем пространстве печи и уменьшение расхода топлива.

Легкость замены изношенных участков одного или нескольких слоев керамоволокнистого огнеупорного материала обеспечивает повышенную ремонтопригодность устройства.

Промышленное опробование предложенной конструкции защитного обрамления подвижных подин способствовало увеличению межремонтного цикла металлического обрамления вагонеток (вагонов) в несколько раз, привело к увеличению выхода годной продукции и уменьшению расхода топлива.

1. Защитное обрамление подвижной подины печи, содержащее жестко закрепленные горизонтально вдоль нижней боковой металлической части подины, обращенные вниз монтажные уголки, на которых закреплены обращенные вверх штыри, отстающие от боковой поверхности подины с образованием зазора, через которые проткнуты и уложены в зазор с выступом за боковой край подины один или несколько слоев керамоволокнистого материала, которые закреплены снаружи к прилегающей боковой части подины и монтажным уголкам, а также между собой огнеупорным клеем.

2. Защитное обрамление по п.1, в котором монтажные уголки и штыри выполнены металлическими и снаружи защищены слоем огнеупорного клея.

3. Защитное обрамление по п.1, в котором слои керамоволокнистого материала выполнены шириной, обеспечивающей минимальный зазор между защитным обрамлением подины и боковыми стенами печи.

4. Защитное обрамление по п.1, в котором слои керамоволокнистого материала по высоте и длине имеют размеры, обеспечивающие полную защиту боковых частей металлического обрамления подины.

5. Защитное обрамление по п.1, в котором использован эластичный керамоволокнистый материал с плотностью до 250 кг/м³.