ХОЛОДИЛЬНАЯ ПЛИТА ДЛЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕЧИ
COOLING PLATE FOR METALLURGICAL FURNACE

Область техники
В целом, данное изобретение относится к холодильной плите для металлургической печи.
Уровень техники
Такие холодильные плиты для металлургической печи, называемые также холодильниками, из уровня техники известны. Они используются для закрытия внутренней стенки наружного корпуса металлургической печи, такой как, например, доменной печи или дуговой электропечи, для обеспечения: (1) теплоотводящего защитного экрана между внутренним пространством печи и наружным корпусом печи, и (2) фиксирующего средства для облицовки огнеупорным кирпичом, огнеупорного торкретирования или создания защитного гарнисажа внутри печи. Первоначально холодильные плиты являлись чугунными плитами с отлитыми в них охлаждающими трубами. В качестве альтернативы чугунным холодильникам были разработаны медные холодильники. В настоящее время большинство холодильных труб для металлургической печи изготовливаются из меди, медного сплава или в последнее время из стали.
Медная охладительная плита для доменной печи раскрыта, например, в немецком патенте DE 2907511 С2. Она содержит выполненный в виде панели корпус, имеющий горячую лицевую сторону (то есть сторону, обращенную к внутреннему пространству печи), которая подразделена параллельными канавками на пластинчатые ребра. Целью этих канавок и ребер, которые предпочтительно имеют сечение в виде ласточкина хвоста (или раздвоенного хвоста) и расположены горизонтально, когда холодильная плита установлена на стенке печи, является фиксация облицовки огнеупорным кирпичом материала для огнеупорного торкретирования или создание защитного гарнисажа к горячей лицевой стороне холодильной плиты. Просверленные охлаждающие каналы простираются через выполненный в виде панели корпус рядом с задней стороной, то есть холодной стороной холодильной плиты, перпендикулярно горизонтальным канавкам и ребрам.
Облицовка огнеупорным кирпичом, материал для огнеупорного торкретирования или создание защитного гарнисажа образуют защитный слой, расположенный напротив горячей стороны выполненного в виде панели корпуса. Этот защитный слой используется для защиты холодильной плиты от износа, обусловленного агрессивной средой внутри печи. Но на практике печь обычно функционирует без защитного слоя, что приводит к эрозии пластинчатых ребер горячей поверхности. Эта эрозия препятствует последующей фиксирующей способности пластинчатых ребер и уменьшает охлаждающую способность холодильных плит.
Техническая проблема
Целью данного изобретения является разработка улучшенной холодильной плиты для металлургической печи, при этом холодильная плита не имеет упомянутые выше недостатки. Эта цель достигается посредством холодильной плиты согласно п.1 формулы изобретения.
Общее описание изобретения
В соответствие с данным изобретением холодильная плита для металлургической печи имеет выполненный в виде панели корпус с лицевой стороной и противоположной задней стороной, верхней гранью и противоположной нижней гранью, и первой боковой гранью и противоположной второй боковой гранью. Лицевая сторона снабжена простирающимися между первой и второй гранями канавками, канавки образуют пластинчатые ребра на лицевой стороне, каждое ребро имеет гребень и примыкающие боковые стенки, при этом в канавке между двумя соседними ребрами расположено основание. В соответствии с важным аспектом данного изобретения по меньшей мере одна из канавок снабжена металлическим вкладышем, расположенным вплотную по меньшей мере к одной из боковых стенок.
Благодаря металлическому вкладышу, закрывающему боковую стенку ребра, последний защищен от эрозии. Если, как это иногда бывает, печь эксплуатируется без покрывающего холодильные плиты защитного слоя (облицовки огнеупорным кирпичом, торкретирования или защитного гарнисажа), металлический вкладыш в значительной степени предотвращает снятие материала с ребра, обусловленное агрессивной средой в печи. Поэтому металлический вкладыш позволяет замедлить износ холодильной плиты и тем самым продлевает ее срок службы. Таким образом, за счет наличия такого металлического вкладыша сохраняется фиксирующая функция лицевой стороны для последующего крепления защитного слоя к холодильной плите.
Предпочтительно, металлический вкладыш расположен съемно в канавке холодильной плиты. Действительно, если металлический вкладыш поврежден, он может быть удален из холодильной плиты и заменен новым.
Металлический вкладыш может быть изготовлен из стали, предпочтительно из высокоизносостойкой стали. Примерами такой высокоизносостойкой стали являются Creusabro или Hardox.
Предпочтительно, металлический вкладыш изготовлен из листового металла с тем, чтобы легко соответствовать точной форме боковой стенки.
Для того чтобы гарантировать хорошую фиксирующую функцию пластинчатых ребер и структуры канавок на лицевой стороне холодильной плиты и хорошую тепловую устойчивость формы холодильной плиты, ширина канавки, предпочтительно, уже на ее входе, чем у ее основания. В предпочтительном варианте осуществления холодильной плиты согласно данному изобретению канавка имеет сечение в виде ласточкина хвоста. Средняя ширина канавки составляет, предпочтительно, по меньшей мере 40 мм, и эта ширина, предпочтительна, равна или больше, чем средняя ширина пластинчатого ребра.
Однако следует отметить, что холодильные плиты могут также снабжаться канавками разного сечения, такого как, например, прямоугольного сечения.
Согласно первому предпочтительному варианту осуществления изобретения, металлический вкладыш содержит первый участок вкладыша, закрывающий первую боковую стенку канавки, и второй участок вкладыша, закрывающий вторую боковую стенку канавки. Таким образом защищены обе боковые стенки канавки.
Предпочтительно, металлический вкладыш содержит перемычку, соединяющую первый участок вкладыша со вторым участком вкладыша с тем, чтобы удерживать два участка вкладыша в особом отношении друг к другу. Это гарантирует то, что участки вкладыша плотно соединены с их соответствующими боковыми стенками.
Перемычка может, например, быть образована множеством перемежающихся соединительных элементов, при этом соединительные элементы соединяют первый и второй участки вкладыша по меньшей мере по части длины металлического вкладыша.
Однако предпочтительно перемычка может быть образована в виде третьего участка вкладыша, закрывающего основание канавки. Такая перемычка может быть образована цельно с первым и вторым участками вкладыша. Альтернативно, перемычка может быть соединена с первым и вторым участками вкладыша с помощью сварки.
Согласно второму предпочтительному варианту осуществления изобретения, металлическая вставка содержит выступающую грань, выдающуюся из канавки, при этом выступающая грань имеет такую форму, чтобы закрывать участок гребня ребра. Эта обеспечивает дополнительную защиту для гребня ребра.
Согласно третьему предпочтительному варианту осуществления изобретения, расположенная ближе всего к верхней/нижней грани крайняя канавка содержит металлический вкладыш, имеющий удлиненный участок такой формы, чтобы закрывать гребень ребра между крайней канавкой и верхней/нижней гранью.
Предпочтительно, металлический вкладыш простирается по всей длине канавки. Поэтому единственный металлический вкладыш может использоваться для защиты боковых стенок всей канавки. Однако при некоторых обстоятельствах может быть предпочтительно подготовить более короткие металлические вкладыши, при этом множество таких более коротких металлических вкладышей могут использоваться для закрытия всей или только части канавки.
Предпочтительно, металлический вкладыш устанавливается в канавке съемно и может быть соединен в канавке посредством соответствия формы или с помощью других средств, таких как болты или винты.
Предпочтительно, холодильная плита изготовлена по меньшей мере из одного из следующих материалов: меди, медного сплава или стали.
Краткое описание чертежей
Теперь в качестве примера будут описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображены:
фиг.1 - упрощенный вид в перспективе холодильной плиты согласно изобретению,
фиг.2 - увеличенное изображение канавки с установленным металлическим вкладышем согласно первому варианту осуществления изобретения,
фиг.3 - увеличенное изображение канавки с установленным металлическим вкладышем согласно второму варианту осуществления изобретения,
фиг.4 - увеличенное изображение канавки с установленным металлическим вкладышем согласно третьему варианту осуществления изобретения,
фиг.5 - увеличенное изображение металлического вкладыша, выполненного согласно одному аспекту изобретения,
фиг.6 - увеличенное изображение металлического вкладыша, выполненного согласно другому аспекту изобретения, и
фиг.7 - вид в перспективе металлического вкладыша, выполненного согласно последующему аспекту изобретения,
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Холодильные плиты используются для закрытия внутренней стенки наружного корпуса металлургической печи, такой как, например, доменной печи или дуговой электропечи. Предназначением таких холодильных плит является образование: (1) теплоотводящего защитного экрана между внутренней частью печи и наружным корпусом печи, и (2) фиксирующего средства для облицовки огнеупорным кирпичом, огнеупорного торкретирования или создание защитного гарнисажа внутри печи.
Ссылаясь на фиг.1, следует отметить, что холодильная плита 10 имеет выполненный в виде панели корпус 12, который изготовлен, например, из литого или кованого корпуса из меди, медного сплава или стали. Этот выполненный в виде панели корпус 12 имеет лицевую сторону 14, также именуемую горячей стороной, которая будет обращена к внутренней поверхности стенки печи, и заднюю сторону 16, также именуемую холодной стороной, которая будет обращена к внутренней поверхности стенки печи. Выполненный в виде панели корпус 12 обычно имеет форму четырехугольника с парой длинных первой и второй граней 18, 20 и парой коротких верхних и нижних граней 22, 24. Большинство современных холодильных плит имеют ширину в диапазоне от 600 до 1300 мм и высоту в диапазоне от 1000 до 4200 мм. Однако следует понимать, что высота и ширина холодильной плиты, среди всего прочего, может быть подогнана к структурным условиям металлургической печи и к проистекающим из производственного процесса ограничениям.
Также холодильная плита 10 содержит соединительные трубы (не показаны) на задней стороне 16 для циркуляции охлаждающей жидкости, обычно воды, через расположенные внутри выполненного в виде панели корпуса 12 охлаждающие каналы (не показаны).
Следует отметить, что лицевая сторона 14 с помощью канавок 32 подразделена на пластинчатые ребра 34. Обычно канавки 32, ограничивающие сбоку пластинчатые ребра 34, непосредственно отлиты в выполненном в виде панели корпусе 12. В виде исключения эти канавки 32 могут также отфрезерованы в лицевой стороне 14 выполненного в виде панели корпуса 12. Как видно на фиг.1, пластинчатые ребра 34 простираются параллельно верхним и нижним граням 22, 24 от первой грани 18 ко второй грани 20 выполненного в виде панели корпуса 12. Когда холодильная плита 10 установлена в печи, канавки 32 и пластинчатые ребра 34 расположены горизонтально. Они образуют фиксирующее средство для фиксации облицовки огнеупорным кирпичом, огнеупорного торкретирования или создания защитного гарнисажа к лицевой стороне 14.
Предпочтительная геометрия канавок 32 и пластинчатых ребер 34, которая гарантирует отличную фиксацию к лицевой стороне 14 для облицовки огнеупорным кирпичом, материала для огнеупорного торкретирования или создания защитного гарнисажа, также показана на фиг.1. Следует отметить, что канавки 32 имеют поперечное сечение в виде ласточкина хвоста (или раздвоенного хвоста), то есть ширина на входе канавки 32 уже, чем ширина у ее основания 38. В результате ребра 34 относительно канавок 32 имеют поперечное сечение в виде обратного ласточкина хвоста (или обратного раздвоенного хвоста), то есть ширина у гребня 37 ребра 34 шире, чем ширина у его основания. Угол между основанием 38 канавки 32 и боковой стенкой 39 ребра 34 обычно находится в диапазоне от 70° до 85°. Для того чтобы обеспечить сильную фиксацию облицовки огнеупорным кирпичом, торкретирования или защитного гарнисажа в лицевой стороне 14, средняя ширина пластинчатого ребра 34, измеренная на половине высоты пластинчатого ребра 34, предпочтительно меньше, чем средняя ширина канавки 32, измеренная на половине высоты канавки 32. Типичные значения для средней ширины канавки 32 находятся, например, в диапазоне от 40 мм до 100 мм. Типичные значения для средней ширины пластинчатого ребра 31 находятся, например, в диапазоне от 20 мм до 40 мм. Высота пластинчатых ребер 34 (которая соответствует глубине канавок 32) обычно составляет между 20% и 40% общей толщины выполненного в виде панели корпуса 12.
Согласно данному изобретению по меньшей мере одна из канавок 32 снабжена металлическим вкладышем 40, расположенным вплотную по меньшей мере к одной из боковых стенок 39. Металлический вкладыш изготовлен из стали, предпочтительно высокоизносостойкой стали. Предпочтительно, для образования металлического вкладыша может применяться листовой металл. Но следует заметить, что могут использоваться и другие металлы. Первый вариант осуществления такого металлического вкладыша 40 показан на фиг.2. Этот металлический вкладыш 40 содержит первый участок 42 вкладыша, закрывающий первую боковую стенку 39 канавки 32, и второй участок 42' вкладыша, закрывающий вторую боковую стенку 39' канавки 32. Первый и второй участки 42, 42' вкладыша соединены друг с другом с помощью третьего участка 44 вкладыша, закрывающего основание 38 канавки 32. Металлический вкладыш 40 образован цельно из листового металла и образован так, чтобы точно соответствовать стенкам внутри канавки 32. В показанном на фиг.2 варианте осуществления металлический вкладыш 40 установлен заподлицо с гребнями 37 ребер 34, то есть металлический вкладыш 40 закрывает всю высоту боковых стенок 39, 39', но не выступает из канавки 32. Металлический вкладыш 40 образован так, чтобы фиксироваться в неподвижном состоянии в канавке 32 за счет соответствия формы. Альтернативно, для крепления металлического вкладыша 40 в канавке 32 могут быть предусмотрены другие способы соединения, например болты или винты.
Благодаря металлическому вкладышу 40, закрывающему боковые стенки 39, 39' ребер 34, последние защищены от эрозии. Если, как иногда случается, печь эксплуатируется без покрывающего холодильные плиты защитного слоя (облицовки огнеупорным кирпичом, торкретирования или защитного гарнисажа), первый и второй участки 42, 42' вкладыша в значительной степени предохраняет материал ребер 34 от удаления вследствие агрессивных условий в печи. Небольшой износ гребня 37 все еще может возникать, но этот износ не является значительным.
Предпочтительно, металлический вкладыш 40 расположен в канавке 32 съемно, так что возможна замена изношенного или поврежденного металлического вкладыша. Действительно, как только холодильная плита 10 снята с внутренней стенки наружного корпуса металлургической печи, металлический вкладыш 40 может быть плавно сдвинут из канавки 32 в параллельном канавке 32 направлении. Резервный металлический вкладыш может затем быть вставлен заново в канавку 32 до того, как будет повторно установлена холодильная плита 10.
Второй вариант осуществления металлического вкладыша показан на фиг.3. Этот металлический вкладыш похож на металлический вкладыш фиг.2 и не будет описан подробно. В отличие от металлического вкладыша фиг.2 металлический вкладыш 40 согласно этому варианту осуществления установлен не заподлицо с гребнями 37 ребер 34. Действительно, каждый из первого и второго участка 42, 42' вкладыша содержит выступающую грань 46, 46', выдающуюся из канавки 32. Выступающие грани 46, 46' имеют такую форму, чтобы закрывать участок гребня 37 ребра 34.
Следующий вариант осуществления металлического вкладыша показан на фиг.4. Этот металлический вкладыш вновь похож на металлический вкладыш фиг.2, но выполнен для использования на краевой канавке 32'. Как показано на фиг.1 и 4, такая краевая канавка 32' может быть, например, канавкой, ближайшей к верхней грани 22. Металлический вкладыш 40 согласно этому варианту осуществления содержит на своем втором участке 42' вкладыша удлиненный участок 48, имеющий такую форму, чтобы закрывать гребень 37 ребра 34 между краевой канавкой 32' и верхней гранью 22. Удлиненный участок 48 содержит также краевой участок 50, закрывающий верхнюю грань 22.
Конструкция металлического вкладыша 40 теперь будет описана более подробно со ссылкой на фиг.5-7. Металлический вкладыш 40 может быть образован цельным из листового материала, как показано на фиг.5, при этом листовой материал согнут для образования первого, второго и третьего участков 42, 42', 44 вкладыша. Согласно фиг.6 металлическая вкладка 40 образована первым, вторым и третьим участками 42, 42', 44 вкладыша в виде трех отдельных частей, которые затем собраны и сварены вместе. Первый сварной шов 52 расположен между первым и третьим участками 42, 44 вкладыша, а второй сварной шов 52' расположен между вторым и третьим участками 42', 44 вкладыша. Согласно следующему, показанному на фиг.7 варианту осуществления изобретения металлический вкладыш 40 образован первым и вторым участками 42, 42' вкладыша в виде двух отдельных частей. Первый и второй участки 42, 42' вкладыша удерживаются в их положении вплотную к соответствующим боковым стенкам 39, 39' с помощью перемежающихся соединительных элементов 54, расположенных вдоль металлического вкладыша 40. Соединительные элементы 54 могут быть соединены с первым и вторым участками 42, 42' вкладыша с помощью сварного шва 56.
Список ссылочных обозначений:
10 Холодильная плита
12 Выполненный в виде панели корпус
14 Лицевая сторона
16 Задняя сторона
18 Первая грань
20 Вторая грань
22 Верхняя грань
24 Нижняя грань
32 Канавка
34 Ребро
37 Гребень
38 Основание
39 Первая боковая стенка
39' Вторая боковая стенка
40 Металлическая вставка
42 Первый участок вставки
42' Второй участок вставки
44 Третий участок вставки
46 Выступающая грань
46' Выступающая грань
48 Удлиненный участок
50 Участок грани
52 Первый сварной шов
52' Второй сварной шов
54 Соединительные элементы
56 Сварной шов.