ВОДООХЛАЖДАЕМЫЙ СВОД ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ

Полезная модель относится к металлургии, к конструкции водоохлаждаемых сводов дуговых сталеплавильных печей.
Известен водоохлаждаемый свод дуговой сталеплавильной печи, содержащий периферийное сводовое кольцо, в качестве которого используется толстостенная труба, соединенное с центральным кольцом множеством труб, расположенных наклонно под углом 10-15º к горизонтали. Центральная керамическая часть свода имеет сферическую форму и устанавливается на центральное кольцо («Устройство и работа сверхмощных дуговых сталеплавильных печей» Д.Я.Поволоцкий, Ю.А.Гудим, И.Ю.Зиннуров, Издательство «Металлургия», 1990, стр.42).
Недостатком данной конструкции свода является то, что при выходе из строя отдельного участка свода, требуется выполнять ремонт свода в целом, кроме того, сферический свод сложно изготавливать. В известной конструкции удаленным от уровня металла получается только центральная часть свода.
Известен водоохлаждаемый свод дуговой сталеплавильной печи, в котором центральная огнеупорная плита приподнята за счет огнеупорной детали в виде кольца, и кольцо, в свою очередь, опирается наружной поверхностью на водоохлаждаемую панель. При использовании данной конструкции возможна быстрая замена центральной огнеупорной плиты при необходимости. (US 2011243179, 06.10.2011, F27D 1/02)
Недостатком данной разработки является изготовление и подгонка двух огнеупорных сегментов, при этом огнеупорная деталь в виде кольца подвержена воздействию высоких температур в большей степени, чем приподнятый над уровнем металла центральный огнеупор, и потребуется замена двух огнеупорных деталей с частью водоохлаждаемой панели.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является свод дуговой сталеплавильной печи, содержащий малый свод в виде бетонной огнеупорной панели и водоохлаждаемую панель, при этом центральный огнеупор поднят над уровнем металла за счет того, что весь свод приподнят над печью боковой стенкой свода, опирающейся на фланец печи. (US 6084902. 04.07.2000, F27D 1/02)
Недостатком данной конструкции водоохлаждаемого свода является слишком большой воздушный зазор между металлом и сводом печи, приводящий к значительным потерям тепла, что приводит к увеличению продолжительности плавки и увеличивает затраты электроэнергии.
Целью настоящей полезной модели является обеспечение механической прочности огнеупорной части свода, увеличение производительности дуговой сталеплавильной печи за счет повышения срока службы центральной огнеупорной части водоохлаждаемого свода.
Технический результат, достигаемый в заявляемой полезной модели, заключается в увеличении стойкости огнеупорной плиты водоохлаждаемого свода и увеличении срока его службы.
Указанный технический результат достигается тем, что водоохлаждаемый свод дуговой сталеплавильной печи, содержащий водоохлаждаемую панель, образованную концентрическими рядами водоохлаждаемых труб, центральную огнеупорную плиту, согласно полезной модели, наклонная часть водоохлаждаемой панели выполняется с изгибом, разделяющим ее на две части - внешнюю и внутреннюю, таким образом, что угол наклона стенок внутренней части водоохлаждаемой панели составляет 60-90º, за счет чего центральная огнеупорная плита удалена от уровня металла на 300-400 мм.
На центральную огнеупорную плиту уложены уплотнительные огнеупорные кольца.
Из практики эксплуатации водоохлаждаемых сводов дуговых сталеплавильных печей различной вместимости известно, что слабым звеном его конструкции является центральная огнеупорная плита, так как она в большей степени подвержена высоким термическим нагрузкам. Кроме того, высоким нагрузкам и большей интенсивности отказов подвержены 1-6 ряд охлаждающих труб, прилегающих к центральной огнеупорной плите свода.
Водоохлаждаемый свод представляет собой центральную огнеупорную плиту, опирающуюся своей боковой фаской на конструкцию из труб, по которым пропущена охлаждающая жидкость. Обычно охлаждающие трубы свернуты в кольца, радиус каждой следующей трубы меньше предыдущей.
Предлагаемое данной полезной моделью техническое решение состоит в том, что наклонная часть водоохлаждаемой панели выполняется с изгибом и посредством этого разделена на две поверхности - внешнюю часть водоохлаждаемой панели и внутреннюю часть водоохлаждаемой панели. Круглая по форме внешняя часть панели свода имеет опору для внутренней части панели и образована концентрическими рядами охлаждающих труб, простирающихся внутрь от опоры внешней части панели к опоре внутренней части. Внутренняя часть панели свода имеет круглую форму и расположена в пределах центрального отверстия внешней части панели свода и установлена на ней при помощи кронштейнов. Внутренняя часть панели свода образована концентрическими рядами охлаждающих труб, простирающихся вверх от опоры внутренней части панели к опоре центральной огнеупорной плиты, при этом угол наклона стенок внутренней части водоохлаждаемой панели составляет 60-90º. Это позволяет приподнять огнеупорную плиту над ванной металла и зоной горения электрической дуги. За счет этого изгиба водоохлаждаемой панели центральная огнеупорная плита удалена от уровня металла на 300-400 мм. Этого расстояния достаточно, чтобы уменьшить тепловую нагрузку на центральную огнеупорную плиту и увеличить срок ее службы. Центральная огнеупорная плита может дополнительно содержать водяное охлаждение внешней фаски и имеет отверстия для сводовых графитовых электродов.
По мере износа огнеупорной части свода увеличиваются электродные зазоры, что приводит к значительному повышению количества неорганизованных пылегазовых выбросов из рабочего пространства. На предлагаемой конструкции предусмотрено дополнительное уплотнение в виде огнеупорных колец, которые укладывают на центральную огнеупорную плиту. Они предотвращают неорганизованный пылеунос и продлевают срок службы центральной части свода. Уплотнительные огнеупорные кольца укладываются так, чтобы ось симметрии совпадала с осью отверстий для графитовых электродов на центральном огнеупоре.
Центральная огнеупорная плита выполняется, как правило, из жаропрочного бетона и может иметь круглую или дельтовидную форму. Огнеупорная центральная плита опирается на внутреннюю часть водоохлаждаемой панели, представляющей собой водоохлаждаемую трубчатую конструкцию, которая обеспечивает быструю замену огнеупорной центральной плиты.
Полезная модель поясняется чертежами, где
на фиг.1 показан вид сбоку водоохлаждаемого свода дуговой сталеплавильной печи в разрезе;
на фиг.2 показан вид сверху водоохлаждаемого свода дуговой сталеплавильной печи;
на фиг.3 показано поперечное сечение внутренней части описываемого водоохлаждаемого свода дуговой сталеплавильной печи, с частичным разрезом для иллюстрации внутренности свода.
Центральная огнеупорная плита 1 имеет три отверстия для электродов 5 и опирается своими боковыми фасками на внутреннюю часть водоохлаждаемой панели 2 свода. Каждое внутреннее кольцо труб свода располагают выше наружного, таким образом, чтобы панели были расположены наклонно. Наклон стенок внутренней части водоохлаждаемой панели свода 2 по предлагаемой полезной модели составляет 60-90º, предпочтительно 75±5ºС. Под таким наклоном располагается 5-6 рядов водоохлаждаемых труб. Крепится внутренняя часть водоохлаждаемой панели на кронштейнах 3 к внешней части водоохлаждаемой панели 4. Во внутреннюю часть водоохлаждаемой панели устанавливается огнеупорная центральная плита 1. На центральную огнеупорную плиту уложены уплотнительные огнеупорные кольца 6, соосно с отверстиями для графитовых электродов.
Уменьшение тепловой нагрузки на центральную огнеупорную плиту происходит за счет удаления плиты от уровня металла на 300-400 мм и, самое главное, удаления от места горения дуги. Это решается посредством выполнения изгиба на водоохлаждаемой панели и приводит к незначительным потерям тепла, так как воздушный зазор между металлом и сводом печи увеличивается только на части свода, в зоне графитовых электродов. Использование водоохлаждаемого свода дуговой сталеплавильной печи по заявляемой полезной модели обеспечивает ему высокую стойкость, увеличение срока его службы и уменьшает затраты на выплавку стали в дуговых сталеплавильных печах.