Способ факельного торкретирования сводов пламенных отражательных металлургических печей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ггг> 973626 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 171180 (21) 3004508/22-02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 153.Ы2. Бюллетень ¹ 42

Дата опубликования описания 1Ы182 (51) М. Кп.з

С 21 С 5/44

F 27 0 1/16

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий

f 53) УДК 669 ° 184. .142(088.8) В.A.Êóëè÷åíêî, О.И.Тищенко, В.В.Антонов, Ю.И-.Бать, С.A.Äîíñêîé и М.N.Ïðèâàëoí (72) Авторы изобретени я

Карагандинский металлургический комбинат (7! ) Заявитель (5гг) СПОСОБ ФАКЕЛЬНОГО ТОРКРЕТИРОВАНИЯ СВОДОВ

ПЛАИЕННЬЖ ОТРАЖАТЕЛЬНЫХ ИЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ

ПЕЧЕЙ

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к технике ремонта футеровки пламенных отражательных металлургических:печей, и может быть использовано для ремонта сводов мартеновских печей.

Известен способ мокрого торкретиро. вания изношенных участков футеровки металлургических печей. На ремонтируемый участок футеровки наносят тонкий слой огнеупорного материала, находящегося в пастообраэном состоянии.

Для обеспечения хорошего слипания наносимого покрытия с поверхностью футеровки производят предварительное 15 охлаждение печи до определенной температуры. После высыхания и спекания нанесенного слоя с футеровкой на него наносится второй слой, после высыхания и спекания которого на него

20 наносится третий слой и т,д. 51).

Недостатком мокрого способа торкретирования являются большие затраты времени на проведение ремонта. Кроме того, этот способ непригоден для 25 ремонта обращенных вниз поверхностей, например. сводов металлургических печей, так как находящийся в пастообразном состоянии огнеупорный материал стекает под действием силы тяжести. 30

Известен также способ полусухого торкретированил. Степень увлажнения огнеупорного материала при этом минимальна. Находящийся в исходном состоянии в виде порошка огнеупорный материал тщательно замешивается до образования тестогзбраэной массы. Нанесение покрытия на ремонтируемый участок производится слоями. После нанесения очередного слоя производится его сушка и обжиг. Огнеупорную массу наносят слоями с переменной влажностью: в начале операции для обеспечения хорошего слипания с основной футеровкой влажность поддерживают равной 15%, постепенно уменьшая к концу торкретирования до, 5%.

Это позволяет несколько сократить общую продолжительность торкретирования по сравнению с применением глассы с постоянной влажностьго, так как продолжительность сушки слоев по мере уменьшения влажности массы также. уменьиается (2 3.

Недостатком этого способа также являются большие затраты времени Hd проведение ремонта, которые могут составлять от 1-2 ч до 10 и более.

При этом резко сокращается производительность металлургических. печей.

973626

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ фа кельного торкретирования металлургических печей, включающий подачу торкрет-массы и кислорода, сжигание топлива и нагрев порошка огнеупорного материала в торкрет-факеле и нагрев футеровки печи (3 1.

Недостатком этого способа являетсл низкая эффективность торкретирования агрегатов в случае понижения температуры футеровки ниже 1300ОС, Пока поверхность футеровки не нагрета до температуры перехода огнеупора в пластическое состояние отложение порошка огнеупорного материала из факела либо незначительно, либо не происходит совсем." Поэтому в начале операции факел используется лишь для нагрева футеровки, огнеупорный материал почти не-прилипает к футеровке и выносится иэ конвертера в виде пыли. В конвертере, имеющем ограниченную удельную поверхность футеровки на 1 т металла, нагрев футеровки цо пластического состояния в месте удара факела осуществляется сравнительно быстро (около 20-40 с), Однако при применении этого способа для торкретирования футеровки металлургических печей, имеющих развитую удельную поверхность футеровки на

1 т металла, например сводов мартеновских печей, продолжительность подъема температуры футеровки до приобретения вязких свойств составляет 35 несколько минут. Огнеупорный материал в это время не усваивается.

Целью изобретения является повышение эффективности использования порошка огнеупорного материала. 40

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу факельного торкретирования сводов пламенных отража-. . тельных металлургических печей, включающему подачу торкрет-массы и кис- 4 лорода, сжигание топлива и нагрев порошка огнеупорного материала в торкрет-факеле и нагрев футеровки, торкрет-массу и кислород подают в виде веерообразно направленных струй с углом между их осями 1-200, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси топливного факела печи, тепловую мощность которого устанавливают равной 1-2 тепловой мощности холостого хода печи, при этом расход вентиляторного воздуха поддерживают в пределах 10-80% от стехиометричес- . ки необходимого расхода, изменяемого от минимальной величины в начале процесса торкретирования до максималь"О ной величины при достижении темпе- ,ратуры свода в 1600 - 1700oC а расход торкрет-массы в начале процесса торкретирования подцерживают равныи 30-50% от номинального, пос- 65 тепенно увеличивая его до номиналь- ., ной величины при достижении температуры свода 1600-1700 С.

Положительный эффект предло>кенного способа"заключается в использовании для нагрева футеровки тепла топливного факела металлургической печи, рациональной организации факела в рабочем пространстве печи, обеспечении локального нагрева ремонтируемого участка футеровки до перехода в пластическое состояние и сокращении до минимума расхода огнеупорного материала в период разогрева футеровки. Веерообразное расположение струй в поперечном сечении печи. позволяет охватить необходимую длину дуги свода и обеспечить направление каждой струи перпендикулярно к поверхности свода. Для организации совместной подачи кислорода и сиеси топлива с огнеупорным материалом торкретмас!сы .в виде двухфазных струй применяют сопла типа "сопло в сопле". Через центральное сопло подают смесь топлива с огнеупорным материалом, через кольцевой канал между соплами подают кислород. При торкретировании двухфазные струи кислорода с торкрет-массой подают в виде веерообразно расположенных струй поперек рабочего пространства печи, расход кислорода на торкретирование поддерживают равным номинальному или несколько ниже номинального, расход торкрет-массы поддерживают равным

30% от номинального и в веерообразный торкрет-факел перпендикулярно его плоскости подают топливный факел печи, расход. вентиляторного воздуха на который 10% от теоретически необходимого для полного сгорания топлива. В рабочее пространство печи поступает топливно-воздушнал смесь с большим недостатком воздуха, топливо нагревается от воздействия горячей футеровки и разлагается. Часть топлива сгорает, взаимодействуя с воздухом, находящимся в рабочем пространстве печи и поступающим через неплотности кладки печи, шлаковиков, регенераторов, а также через окна.

Рабочее пространство печи заполняется непрозрачными продуктами разложения топлива, а также продуктами неполного сгорания. Значительная часть этих газов .втягивается в струи торк-! рет-факела, где происходит смешение их с кислородом и сгорание. При сгорании предварительно нагретого топлива топливного факела в кислороде развивается весьма высокая- температура, вследствие чего происходит быстрый разогрев участка свода в месте удара факела. Ускорению разогрева этого участка способствует также нелучепроэрачная атмосфера печи. Тепло от участка свода и высокотемепратур973626 ного факела через нелучепроэрачную атмосферу в пространство печи переда-. ется незначительно. Поэтому в факеле вблизи поверхности свода температура быстро поднимается до 1600-17000С (визуально под сводом в месте удара факела можно наблюдать белое пятнО) при сравнительно низкой температуре рабочего пространства (1200-1400 C).

После нагрева участка свода до температуры, при которой поверхностный слой приобретает вязкие свойства, расход торкрет-массы;,а также кисло ,Рода, увеличивают до номинального значения. После подьема. температуры торк ретируемого участка свода до требуемого значения увеличивают расход вентиляторного воздуха до 80% от

"теоретически необходимого. . Рабочее пространство печи остается заполненным нелучепрозрачными газами, что позволяет поддерживать в месте удара факела более высокую температуру, чем в основной части рабочего прост. ранства. Подача в рабочее пространство печи тепла через основные горелки в количестве до двух тепловых мощностей холостого хода позволяет вести нормально технологический процесс в печи (прогрев, плавление и т.п.). Таким образом, предложенный способ факельного торкретирования позволяет вести одновременно технологический процесс в печи и торкретирование.

Количество сопел и углы между их . осями выбираются в зависимости от степени износа отдельных участков свода, необходимости полного охвата всего изношенного участка свода и подвода струй перпендикулярно поверхности свода. При неравномерном износе отдельных участков свода целесообразно на наиболее изнашиваемые участки струи направлять практически параллельно друг другу, т.е. угол между из осями около 1 . Оптимальные значения угла между осями сопел для реальных металлургических печей находятся в пределах 5-100. На слабо .иэнашиваемые участки свода струи можно направлять и через 20 . При угле между осями струй более 200 участки нанесения торкрет-покрытия из соседних струй не перекрываются.

Количество тепла, вводимого в печь .топливным факелом, определяется температурным состоянием рабочего пространства. При высокой температуре рабочего пространства тепловую мощность топливного факела менее мощности холостого хода нецелесообразно, так как происходит остывание печи, Увеличение мощности топливного факела более двух мощностей холостого хода Нецелесообразно, так как может привести к пере. еву отдельных участков футеровки.

Расход вентиляторного воздуха в топливный факел определяется иэ условия подвода к торкрет-факелу газовой или дисперсной смеси с максимальной теплотворностью, а также из условия

5 создания в рабочем пространстве нелучепрозрачной атмосферы. При высокотемпературном подогреве воздуха достаточно в топливный факел подавать 10% вентиляторного воздуха. Это

fp обеспечивает направленное движение топливного факела вдоль рабочего прбстранства, в сторону торкрет-факела, а также нагрев и разложение топлива.

Уменьшение расхода вентиляторного воздуха менее 104 нецелесообразно, так как может привести к потере топливным факелом направленности. Увеличение расхода вентиляторного воздуха более 80% от теоретически необходимого приводит к созданию в рабачем пространстве лучепрозрачной атмосферы, что затруднит локальный прогрев участка свода в месте удара факела.

Количество торкрет-массы,. подаваемой в TopKpGT-факел в начале операции, определяется необходимостью снижения среднемассовой скорости двухфазного потока и уменьшения концентрации кислорода в месте удара факела. С целью доставки к поверхности .I свода огнеупорного материала и топлива, смесь которых во избежание истирания сопел подается с низкими скоростями, кислород подается с высокими

З5 скооостями. Полное исключение торкретмассы иэ торкрет-факела приводит к высокоскоростному воздействию кислородных струй в поверхность свода, что может вызывать разрушение отдельных

40 участков. Подача в торкрет-факел ЗОВ расхода торкрет-массы приводит к снижению среднемассовой скорости двухфазного потока на ЗОВ. Частичная подача торкрет-массы в факел также вызыва45 ет уменьшение концентрации кислорода в потоке, омывающем поверхность свода, так как часть. кислорода расходуется при горении топлива торкретмассы. Уменьшение расхода торкретмассы в факел в начале операции менее ЗОЪ нецелесообразно из-за опасности локального разрушения чистой струей кислорода участка свода в месте удара струи, увеличение этого расхода более"50% приводит к повышенному расходу огнеупорного материала для нанесения слоя заданной толщины, так как огнеупор в начале операции усваивается слабо или совсем не усваивается.

Торкретирование осуществляют при помощи фурми, содержащей водоохлаждаемый корпус, тракты для подвода кислорода и смеси топлива с огнеупорным материалом и сопла для подачи

65 соответствующих компонентов. Торкре8

Яl

973626

Формула изобретения

20

Составитель С.Миронов

ТехредС.Мигунова Корректор Г.Огар

Редактор И.Митровка

Заказ 8619/30 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4

7 тируется участок свода вокруг мест ввода продувочных фурми конкретно! по длине печи - часть свода на уровне трех средних окон, по ширине— центральная часть и наклонный участок свода до задней стенки. Оси всех сопел расположены в одной плоскости, количество, сопел шесть, к оси фурмы сопла наклонены под следующими углами;первое (ближайшее к торцу фурмы) под 45, второе под 50О и следующие соответственно под 60, 70, 80 и 90 .

При проведении торкретирования фурму вводят в рабочее пространство печи таким образом, что сопла направле ны вверх. Затем подают кислород, расход которого поддерживак т близким к номинальному и равным 1,4-1 5 мыс,, а также подают торкрет-массу в количестве 1 Kz /ñ, что составляет около

30% от номинального. Расход мазута определяют в зависимости от температурного состояния футеровки. При проведении торкретирования в период прогрева после завала первого состава металлолома расход мазута поддерживают равным 1,4 кг/с, расход вентиляторного воздуха сокращают до

1,5 м /с, расход воздуха на распыливание мазута, как правило, не изменяют. В течение 2-3 мин происходит локальный разогрев ремонтируемого участка свода. Источником тепла при этом является в основном топливный факел, окислителем топлива — кислород торкрет-факела. После разогрева ремонтируемого участка свода до заданной температуры (определяется ,визуально) расход торкрет-массы уве личивает расход вентиляторного воздуха на топливный факел до 10-11 м /с (70-803) от теоретически необходимого). Торкретирование производят путем перемещения фурмы в горизонтальной плоскости в каждом окне в течение 5-6 мин. В случае необходимости расходы кислорода, торкретмассы, мазута и вентиляторного воздуха корректируются. Нанесенное на ,свод по такой технологии торкрет- IoKрытие имеет стойкость около трех плавок, т.е. в предлагаемых условиях достаточно свод каждой печи торкретировать один раэ в сутки.

Торкретирование в другие периоды плавки отличается расходом мазута.

Например, при проведении торкретирования в доводку, когда футеровка разогрета до 1650-1700 С, расход мазута поддерживают равным 0,7 кг/с, близким к тепловой мощности холостого хода печи, Эффективность предлагаемого способа заключается в увеличении производительности металлургических печей на 5Ъ за счет сокращения холодных ремонтов и в снижении удельного расхода огнеупоров.

Способ факельного торкретирования сводов пламенных отражательных металлургических печей, включающий подачу торкрет-массы и кислорода, сжигание топлива и нагрев порошка огнеупорного материала в торкрет-факеле и нагрев футеровки печи, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности использования порошка огнеупорного материала, торкрет-массу н кислород подают в виде веерообразно направленных струй, с углом между их осями 1-20, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси топливного факела печи, тепловую мощность которого поддерживают равной 1-2 тепловой мощности холостого хода печи, при этом расход вентиляторного воздуха поддерживают в пределах 10-80% от стехиометрически необхо. димого расхода, изменяя. его от минимальной величины в начале процесса торкретирования до максимальной величины при достижении температуры свода 1600-1700ОС, а расход торкрет40 масси в начале процесса торкретирования поддерживают равным 30-50Ъ от номинального, постепенно увеличивая его до номинальной величины при дос .тижении температуры свода 1600-1 70Я, 4S Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лозовой В.A.Òîðêðåòèðîâàíèå металлургических печей, N. "Метал5р лургия", 1968, с. 5-43.

2. Авторское свидетельство СССР

9 367327 кл. F 27 0 1/00, 1971.

3, Авторское свидетельство СССР

Р 381687, кл. С 21 С 5/44, 1968.