Шиберный затвор на носке металлургического контейнера
Изобретение относится к устройству шиберного затвора (10) на носке металлургического контейнера, предпочтительно, медно-анодной печи (1), содержащему корпус (9), в котором расположены огнеупорные запорные плиты (6, 8), и по меньшей мере один соединительный огнеупорный внутренний кожух (13). Предусмотрен съемный индукционный нагреватель (14), имеющий по меньшей мере одну индукционную катушку, которую окружает огнеупорный внутренний кожух (13) снаружи корпуса (9). В результате обеспечивается постоянное поддержание расплава, находящегося в выходном канале носка, достаточно теплым, чтобы он не застывал до и/или во время разливки расплава, или расплавление в носке любого затвердевшего металла и/или шлака. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к шиберному затвору на носке металлургического контейнера в соответствии с преамбулой п. 1 формулы изобретения.
Такой тип шиберного затвора раскрыт в публикации ЕР 2 318 559, например, на анодной медной печи. Расплавленная медь очищается внутри печи путем пирометаллургического рафинирования и образования анодной меди, которая затем выливается в анодную форму. При этом скорость потока меди регулируется путем управления количеством слива с помощью шиберного затвора, расположенного на конце сливного носка. Таким образом, процесс литья может быть осуществлен без дополнительного вращения барабана печи. Однако недостатком этого типа печи является то, что когда шиберный затвор закрыт или выход через него значительно ограничен, а также, когда он открыт, расплав, находящийся в сливном канале, может затвердевать, в результате чего ухудшается его функциональная способность, что приводит к прерыванию работы системы.
В некоторых металлургических печах предусмотрено выполнение выпускного канала сливного отверстия печи во время работы перед разливкой с закупоривающей массой, содержащей расплав. Следовательно, эта закупоривающая масса должна быть высверлена из выпускного канала, а застывший в нем расплав и/или шлак должен быть расплавлен фурмой. Обычно это приводит к неконтролируемому и быстрому износу огнеупорных материалов, образующих носок.
В основу изобретения поставлена задача устранения указанных недостатков и разработки шиберного затвора для металлургического контейнера указанного в начале типа, который бы гарантировал полную функциональную способность контейнера в течение всего процесса разливки.
Согласно изобретению эта задача решается с помощью съемного индукционного нагревателя, имеющего, по меньшей мере, одну индукционную катушку, которую, по меньшей мере, частично окружает, по меньшей мере, один огнеупорный внутренний кожух снаружи и/или внутри корпуса.
Таким образом, расплав, находящийся в выпускном канале носка, можно постоянно поддерживать достаточно теплым так, чтобы он не затвердевал до и/или во время разливки расплава, или чтобы любой застывший металл и/или шлак могли быть расплавлены в носке.
Соответственно, застывший в выпускном канале расплав и/или шлак уже могут быть расплавлены с помощью индукционной катушки перед разливкой, если шиберный затвор закрыт.В результате весь процесс литья может происходить более безопасно, улучшается его контроль или мониторинг, и, кроме того, достигается более длительный срок службы огнеупорных материалов носка. Таким образом, можно отказаться от использования закупоривающей массы и ее высверливания или расплавления застывшего расплава или шлака с помощью обычной фурмы.
Изобретением также предусмотрено то, что индукционный нагреватель состоит из индукционной катушки, окружающей носок, и охватывающей его системы охлаждения. Эта мера препятствует нагреванию индукционной катушки через футеровку или внешнюю облицовку печи и шиберного затвора, перегреваемого во время работы.
С целью концентрации тепловыделения катушки на разливочном канале с наименьшими возможными потерями изобретением предусмотрено встраивание индукционной катушки в опорный корпус, выполненный из ферритного материала, и снабжение системы охлаждения камерой охлаждения, поверхностно окружающей опорный корпус, и камерой охлаждения, прилегающей к боковой стенке опорного корпуса, ориентированной по направлению к печи.
Благодаря охлаждающей системе индукционной катушки существует еще одно преимущество, заключающееся в том, что становится возможным желаемое затвердевание расплава или шлака в носке печи при закрытом шиберном затворе. Это может служить, например, в качестве защиты от растрескивания для обеспечения безопасной работы печи между двумя процессами литья, что может иметь важное значение для некоторых металлургических печей, например, когда во время работы носок печи находится ниже уровня ванны.
В соответствии с изобретением опорный корпус вместе с окружающими его камерами охлаждения установлен в опорной плите, прикрепленной к стальной облицовке, при этом между опорной плитой и шиберным затвором установлено разделительное кольцо, изготовленное, например, из медного материала, которое опирается на опорный корпус индукционной катушки. Таким образом, шиберный затвор или огнеупорные материалы на носке могут быть установлены и удалены отдельно от узла, состоящего из опорного корпуса, индукционной катушки и камер охлаждения.
Согласно изобретению, носок включает перфорированный кирпич, расположенный в огнеупорной футеровке печи, и внутренний кожух из огнеупорного материала, соединенный с перфорированным кирпичом, которые формируют выпускной канал носка, при этом внутренний кожух в области индукционной катушки снабжен кольцевой втулкой, обладающей надлежащими электрическими и термическими свойствами, изготовленной, например, из графита или графитсодержащего материала. Таким образом, в канале носка повышается нагревательный эффект индукционной катушки на расплаве и/или шлаке.
В зависимости от разливаемого расплавленного металла и/или шлака внутренний кожух в области втулки снабжен твердым слоем, который защищает внутреннюю поверхность втулки и выполнен, например, из глинистого материала или SiC. Таким образом, вытекающий расплав и/или шлак и/или окисляющий газ, например, воздух, не способствуют разрушению втулки. Это защитное действие также может быть распространено на весь внутренний кожух благодаря тому, что твердый слой выходит за пределы втулки.
Далее изобретение поясняется более подробно на примере воплощения со ссылками на чертежи, на которых показано:
- на фиг. 1 - частичное поперечное сечение или частичный вид шиберного затвора в соответствии с изобретением и носка медной анодной печи;
- на фиг. 2 - увеличенное схематическое изображение поперечного сечения индукционного нагревателя шиберного затвора согласно фиг. 1;
- на фиг. 3 - медная анодная печь согласно изобретению с устройством, которые показаны в перспективе.
На фиг. 1 показан шиберный затвор 10 на носке 5 металлургической печи, предпочтительно медно-анодной печи 1, которая включает наружную стальную облицовку 2 и огнеупорную футеровку 3. В футеровке 3 в радиальном направлении наружу выполнен указанный носок 5 с перфорированным кирпичом 11 с выпускным отверстием 12.
Вместо медно-анодной печи могут быть предусмотрены другие контейнеры с шиберным затвором или аналогичным запорным устройством, например, такие, как конвертер со сливом, сформированным из ряда сопряженных кожухов без перфорированного кирпича, печь взвешенной плавки, электроплавильная печь или аналогичные металлургические контейнеры.
Шиберный затвор 10, детально не показанный, сконструирован обычным образом. В частности, он имеет корпус 9, прикрепленный к наружной части печи, в котором размещена, по меньшей мере, одна огнеупорная запорная плита 6, и примыкающий к ней сверху разъемно прикрепленный внутренний кожух 13. Этот шиберный затвор 10 дополнительно снабжен подвижной огнеупорной скользящей плитой 8, которая удерживается в узле (детально не показан), и прижимается к верхней запорной плите 6 с возможностью перемещения относительно нее в открытое или закрытое положение шиберного затвора.
В соответствии с изобретением, на носке 5 размещен съемный индукционный нагреватель 14, имеющий индукционную катушку 15, окруженную внутренним кожухом 13 над корпусом 9. Предпочтительно, на корпусе 9 установлено опорное кольцо 23, закрепленное в крепежной плите 2', прикрепленной к стальной облицовке 2 печи 1.
Для оптимизации эффекта нагрева индукционной катушки 15 на выпускном канале 12 носка, во внутреннем кожухе 13 в области индукционной катушки 15 предусмотрена кольцевая втулка 30, изготовленная, предпочтительно, из графита или графитсодержащего материала. Предпочтительно, втулка 30 снабжена изоляционным слоем на тыльной стороне и/или на обеих рабочих сторонах.
В зависимости от разливаемого расплавленного металла и/или шлака, предпочтительно, если внутренний кожух 13 в области втулки 30 снабжен твердым слоем 31, предпочтительно выполненным из глины Al2O3 или SiC, благодаря которому внутренний слой поверхности втулки защищен от вытекающего расплава и/или шлака и/или окисляющего газа, такого, как, например, воздух. Твердый слой 31 необязательно может быть распространен за пределы кольцевой втулки 30. Для облегчения установки внутренний кожух 13 расположен в центре корпуса 9 и разделительного кольца 24 и вставлен в перфорированный кирпич 11 снаружи.
Альтернативно, кольцевая втулка 30 может быть изготовлена, по меньшей мере, частично из SiC, при этом она не требует жесткого слоя внутри, или же она может быть выполнена из покрытого графита.
Как видно на фиг. 2, индукционная катушка 15 встроена в опорный корпус 17, выполненный из ферритного материала. Опорный корпус 17 вместе с окружающими его камерами охлаждения 18, 19 установлен в опорной плите 23. Кроме того, индукционный нагреватель 14 на задней и боковых стенках предпочтительно покрыт изоляционным слоем. Между указанным опорным корпусом 17 и шиберным затвором 10 установлено разделительное кольцо 24, предпочтительно выполненное из медного материала. Это разделительное кольцо 24 также служит для центрирования внутреннего кожуха 13 в носке 5. Но также может быть предусмотрено два отдельных кольца. Кроме того, между опорной плитой 23, крепежной плитой 2' и корпусом 9 предусмотрена продольно проходящая труба с пазом или подобным углублением для приема, по меньшей мере, одной трубы 26, например, линии электропитания и трубопровода охлаждающей жидкости для индукционной катушки 15.
Корпус 9 прикреплен к опорной плите 23 или крепежной плите 2' и может быть отдельно установлен и удален вместе с внутренним кожухом 13 индукционного нагревателя 14 с опорным корпусом 17, индукционной катушкой 15 и камерами охлаждения 18, 19.
На фиг. 3 показана медно-анодная печь 1 с шиберным затвором 10, установленным на ее носке, содержащая барабан печи, имеющий стальной кожух 2 и заливочное отверстие 4. Медный расплав очищается в печи посредством специальной обработки, а затем выливается через шиберный затвор 10, установленный на носке на периферии барабана печи.
В медно-анодной печи 1, предпочтительно в носке, предусмотрены внешний генератор 27 и трансформатор 28, соединенные через линии 25, для работы индукционного нагревателя 14, причем указанный трансформатор прикреплен, например, к печи 1. Кроме того, предусмотрена линия электропитания 26, ведущая от трансформатора 28 к индукционной катушке 15, а также к линии охлаждения. Генератор и трансформатор также могут быть сформированы как один узел и прикреплены к печи, но также могут быть размещены отдельно от нее.
С помощью системы охлаждения 16, имеющей охлаждающий узел 29 и линии подвода и выхода 20, 21, с одной стороны охлаждающую жидкость транспортируют в индукционную катушку 15 и камеры охлаждения 18, 19 индукционного нагревателя 14, а с другой стороны - к генератору 27 и трансформатору 28 с достаточной охлаждающей способностью.
Изобретение в основном применимо ко всем металлургическим печам, носок которых снабжен шиберным затвором, расположенным на конце носка.
Индукционный нагреватель 14 в соответствии с изобретением приводится в действие вручную или автоматически вместе с исполнительным механизмом шиберного затвора. В зависимости от типа или структуры печи может быть предусмотрен ряд индукционных катушек, распределенных по длине носка.
1. Устройство шиберного затвора на носке металлургического контейнера, предпочтительно медно-анодной печи (1), содержащее корпус (9), в котором размещены огнеупорные запорные плиты (6, 8), по меньшей мере один присоединенный огнеупорный внутренний кожух (13) и съемный индукционный нагреватель (14), отличающееся тем, что индукционный нагреватель (14) снабжен по меньшей мере одной индукционной катушкой (15), которую по меньшей мере частично окружает по меньшей мере один огнеупорный внутренний кожух (13) снаружи и/или внутри корпуса (9), при этом индукционная катушка (15) встроена в опорный корпус (17), выполненный из ферритного материала, и снабжена камерой охлаждения (18), окружающей опорный корпус (17) по периферии, и камерой охлаждения (19), примыкающей к боковой стенке опорного корпуса в направлении контейнера, причем опорный корпус (17) вместе с окружающими его камерами охлаждения (18, 19) съемно установлен в опорной плите (23), прикрепленной к носку (5), а между указанной опорной плитой и шиберным затвором (6) установлено разделительное кольцо (24), прикрепленное к опорному корпусу (17).
2. Устройство шиберного затвора по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено системой (16) охлаждения, имеющей охлаждающий узел (29) поблизости от печи, для снабжения индукционной катушки (15) и камер охлаждения (18, 19) индукционного нагревателя (14) охлаждающей жидкостью.
3. Устройство шиберного затвора по п. 2, отличающееся тем, что система (16) охлаждения индукционной катушки выполнена с возможностью обеспечения затвердевания расплава и/или шлака в носке металлургического контейнера.
4. Устройство шиберного затвора по п. 2, отличающееся тем, что система (16) охлаждения с охлаждающим узлом (29) выполнены с возможностью снабжения охлаждающей жидкостью генератора (27) и трансформатора (28), предназначенных для подачи питания на индукционную катушку (15).
5. Индукционный нагреватель устройства шиберного затвора по п.1, характеризующийся тем, что он снабжен по меньшей мере одной индукционной катушкой (15), которую по меньшей мере частично окружает по меньшей мере один огнеупорный внутренний кожух (13) носка металлургического контейнера.
6. Носок металлургического контейнера, имеющего устройство шиберного затвора по п. 1, характеризующийся тем, что он содержит перфорированный кирпич, расположенный в огнеупорной футеровке печи, причем перфорированный кирпич (11), соединенный с огнеупорным внутренним кожухом (13), формирует выпускной канал (12) носка, при этом внутренний кожух в области индукционной катушки (15) снабжен кольцевой огнеупорной втулкой (30), выполненной из графита или графитсодержащего материала и по меньшей мере частично из SiC или из покрытого графита.
7. Носок по п. 6, отличающийся тем, что внутренний кожух (13) в области кольцевой огнеупорной втулки (30) снабжен твердым слоем (31), предназначенным для защиты внутренней поверхности втулки, предпочтительно выполненным из глины или SiC.
8. Носок по п. 7, отличающийся тем, что твердый слой (31) распространен за пределы кольцевой втулки (30).
9. Носок по любому из пп. 6-8, отличающийся тем, что по меньшей мере один внутренний кожух (13) с втулкой (30) вставлен в перфорированный кирпич (11) снаружи.
