ПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ

Полезная модель относится к конструкции электрических плавильных печей, в частности может использоваться в руднотермических электропечах для плавки базальта при производстве минераловатных изделий, также может использоваться в конструкции металлургических печей и стекловаренных.
Известен патент Германии на изобретение №3515438, С21С 5/52, 1985, по которому для охлаждения пода плавильной печи, с находящимися в нем подовыми электродами устанавливают плиту, через которую проходят электроды, и вдувают воздух в промежуточное пространство между этой плитой и подом. Недостатком является локальное охлаждение и невозможность полного охлаждения стенок плавильной печи, что снижает, надежность ее работы.
Дуговая сталеплавильная печь по авторскому свидетельству СССР №1421961, F27B 3/08, 1988 содержит электроды и кожух с водоохлаждаемыми панелями, расположенными по периметру печи группами на различном расстоянии от электродов. Недостатком является внутреннее расположение охлаждаемых панелей в печи, что ведет к недостаточной надежности конструкции из-за действия контрастных температур на разогретые внутренние стенки. При деформации и растрескивании внутренних стенок происходит воздействие электрических дуг на водоохлаждаемые панели, вызывающее их разрушение. Попадание воды в плавильную емкость недопустимо по нормам безопасности.
В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбрана дуговая плавильная печь по патенту РФ на изобретение №2246669, F27B 3/08, 2005, содержащая огнеупорно-футерованную плавильную емкость с подом и боковыми стенками. Боковые стенки верхней части печи снабжены водяным охлаждением. Стенка плавильной емкости чашеобразно окружена охлаждающим устройством, в котором охлаждающая среда протекает в непосредственном контакте со стенкой печи. Транспортировку охлаждающей среды поддерживают за счет конвекции или за счет расположенного вне охлаждающего устройства транспортирующего устройства, например, насоса или воздуходувки. Недостатком является внутреннее расположение труб водяного охлаждения верхней части печи, снижающее надежность устройства. Кроме того, выполнение чаши охлаждающего устройства, охватывающей подовую часть по всей высоте, так же снижает надежность печи. Это объясняется тем, что при использовании охлаждающей жидкости сложно обеспечить герметичность чашеобразного охлаждающего устройства в местах выпуска расплава, следовательно, возможны утечки охлаждающей жидкости, что снижает надежность печи. При использовании воздушной охлаждающей среды внутри чаши возможны динамические удары вследствие изменений направления потока и возникновения турбулентного течения, возникают зоны повышенных ударных нагрузок, что может привести к разрушению рубашки охлаждающего устройства.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надежности плавильной печи.
Технический результат достигается тем, что в плавильной печи, содержащей корпус с подом, верхней боковой частью и футеровкой, кожух, систему охлаждения верхней части печи и систему охлаждения подовой части, система охлаждения верхней части печи выполнена в виде кольцеобразной трубы, расположенной у верхнего края кожуха вокруг его наружной поверхности, с равномерно распределенными отводами для выпуска жидкости, направленными на поверхность кожуха между вертикальными ребрами верхней части кожуха, отделенной от кожуха подовой части карнизом коробчатой формы, соединенным с трубами для слива жидкости, система охлаждения подовой части выполнена в виде воронкообразной емкости, охватывающей с зазором дно и низ боковой стенки подовой части и соединенной с устройством подачи газообразной среды. Кольцеобразная труба системы охлаждения верхней части печи соединена со станцией охлаждения жидкости.
Технический результат обеспечивается за счет выполнения системы охлаждения верхней части печи в виде кольцеобразной трубы, расположенной у верхнего края кожуха вокруг его наружной поверхности, с равномерно распределенными отводами для выпуска жидкости. Равномерное наружное охлаждение стенки верхней части печи повышает ее надежность за счет исключения внутренних деформаций и трещин. Выполнение на наружной поверхности верхней части вертикальных ребер и расположение между ними отводов охлаждающей жидкости способствует более эффективному и равномерному охлаждению стенки печи. При этом создается минеральный гарнисажный слой, защищающий футеровку верхней части печи. Выполнение системы охлаждения подовой части печи в виде воронкообразной емкости, охватывающей с зазором дно и низ боковой стенки подовой части, а так же разделение частей наружной поверхности кожуха карнизом коробчатой формы позволяет повысить надежность работы печи за счет того, что охлаждающая газовая среда, например воздух, свободно омывает кожух подовой части, не вызывая внутренних напряжений конструкции. При этом создается гарнисажный слой из железа, защищающий футеровку подовой части. Боковая стенка воронкообразной емкости, охватывающая низ боковой стенки подовой части, является направляющей потока вдоль стенок кожуха подовой части. Эффективность охлаждения подовой части обеспечивается за счет того, что поток охлаждающей среды, поднимаясь вверх, ударяется о горизонтальную стенку карниза, меняет свое направление, в результате чего создаются зоны завихрения, увеличивается кинетическая энергия охлаждающего потока. Частичное охлаждение омывающей кожух газовой среды происходит в результате ее контакта с трубами для слива охлаждающей жидкости и стенками карниза, коробчатая форма которого содержит охлаждающую жидкость.
На фигуре 1 представлен общий вид плавильной печи.
На фигуре 2 представлен разрез плавильной печи.
Плавильная печь содержит корпус 1, с подом 2, верхней боковой частью 3, футеровкой 4, кожухом 5. На верхней части кожуха 5 выполнены вертикальные ребра 6. Верхняя часть кожуха 5 отделена от подовой части карнизом 7 с отверстиями 8 и трубами для слива жидкости 9. Система охлаждения верхней части печи содержит кольцеобразную трубу 10, соединенную со станцией охлаждения жидкости (не показана). На кольцеобразной трубе выполнены отводы для выпуска жидкости 11. Система охлаждения подовой части печи содержит установленную с зазором вокруг дна и низа боковой стенки кожуха воронкообразную емкость 12, соединенную с устройством подачи газообразной охлаждающей среды 13. Корпус 1 содержит устройство для выпуска расплава 14.
Плавильная печь работает следующим образом.
Открывают свод печи, загружают шихту, герметично закрывают корпус 1, для исключения подсоса воздуха в печь, включают печь на расплавление. Электроплавку минерального сырья производят при непрерывном режиме работы электропечи. Для гарантированного образования гарнисажного слоя из железа на футеровке подовой части печи осуществляют управление тепловым режимом футеровки 4 подовой части путем охлаждения донной части кожуха 5 воздушными потоками, проходящими через воронкообразную емкость 12. В качестве устройства подачи газообразной охлаждающей среды 13 используют, например вентилятор осевой низкого давления. Футеровка верхней части печи располагается вертикально, служит для формирования и удержания расплава минеральной части продукта, внешней поверхностью плотно прилегает к верхней части водоохлаждаемого цилиндрического кожуха 5. Охлаждение производят, подавая жидкость, например воду, от станции охлаждения через отводы 11 кольцеобразной трубы 10 на поверхность кожуха 5. Интенсивность охлаждения увеличивается за счет отекания охлаждающей жидкости не только по внешней цилиндрической поверхности кожуха 5, но и по вертикальным ребрам 6, а также за счет накопления жидкости в карнизе коробчатой формы 7. Охлаждающую жидкость сливают из карниза 7 через отверстия 8 по трубам для слива жидкости 9.
Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет повысить надежность плавильной печи за счет наружного охлаждения ее верхней части и за счет свободного прохождения охлаждающей среды вдоль стенок подовой части печи.