УСТРОЙСТВО ВОДЯНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ЛЕЩАДИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ
DEVICE FOR WATER COOLING OF BLAST FURNACE BOTTOM

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству и может быть использовано для охлаждения лещади доменной печи.
Из уровня техники известны различные конструкции охлаждения лещади доменной печи.
Известна лещадь горна доменной печи [1] (авторское свидетельство SU №41005 «Лещадь горна доменной печи», МПК4 С21В7/06, опубл. 31.01.1935), содержащая чугунные холодильники, расположенные у стенок и внутри кладки с каналами для циркуляции воды, при этом над горизонтальными холодильниками уложен рад брусков из мягкой стали с чугунной замазкой швов между брусками или с заливкой всего ряда брусков жидким чугуном, а над вертикальными холодильниками установлен вертикальный ряд стальных брусков на графито-коксовой массе с обезвоженной каменноугольной смолой.
Недостатком данного устройства является: низкая теплопроводность, трудоёмкость конструкции в реализации, низкая эффективность в случай термического воздействия.
Известно устройство для охлаждения лещади доменной печи [2] (авторское свидетельство SU № 1786075 «Устройство для охлаждения лещади доменной печи», МПК4 С21В7/10, опубл. 07.01.1993, бюл.№1), содержащее вертикальные холодильники с горизонтальными трубами подлещадного охлаждения, во внутренней полости которых по всей их длине установлены перфорированные трубы, на одном из торцов которых установлена запорная аппаратура.
Недостатком данного устройства является: сложность конструкции, при этом образующийся воздушный зазор-изолятор препятствует теплосъёму с холодильников, а большой диаметр труб снижает несущую способность кожуха, кроме этого основным охладителем является воздух.
Наиболее близким по техническому решению и достигаемым результатам является горизонтальный холодильник лещади доменной печи [3] (авторское свидетельство SU №1235902 «Горизонтальный холодильник лещади доменной печи» МПК4 С21В7/10, опубл. 07.06.1986, бюл. № 21), содержащее металлическую плиту с каналами для охлаждающих труб, при этом плита холодильника выполнена в виде двух параллельно расположенных секций, причем в верхней секции выполнено сквозное отверстие, а зазор между секциями и охлаждающими трубами заполнен углеродистой массой.
Недостатком данного устройства является то, что при повышении температуры воды в применяемых металлических трубах охлаждения, происходит выпадение солей жесткости, а шероховатость труб способствует образованию окалины-зарастания с последующим уменьшением сечения и как следствие снижением эффективности охлаждения, кроме этого металлическая плита, обладающая высокой теплопроводностью, уложена без теплоизоляционного материала, что приведет к перегреву донышка и отрыву от кожуха.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение стойкости лещади, удлинение межремонтного периода, и уменьшение расхода огнеупора на изготовление и ремонт лещади.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве охлаждения лещади доменной печи, содержащем трубы водяного охлаждения, донышко, выравнивающий слой, предусмотрены следующие отличия: снабжено графитовыми блоками, расположенными в два ряда, при этом первый ряд графитовых блоков имеет каналы для установки труб водяного охлаждения, выполненных бесшовными металлическими из нержавеющей стали, установленных над донышком 5 по всему сечению подлещадного пространства 9 и размещенных в графитовых блоках первого ряда, при этом пространство вокруг труб водяного охлаждения заполнено наливным бетоном до уровня высоты графитовых блоков первого ряда, нижняя часть первого ряда графитовых блоков установлена над выравнивающим слоем, опирающимся на верхнюю часть донышка, при этом нижняя часть донышка закреплена с фундаментом через выравнивающий слой, а второй ряд графитовых блоков размещен над первым рядом, при этом верхняя его часть выполнена вровень с огнеупорной футеровкой лещади доменной печи.
Кроме того, в предложенном устройстве водяного охлаждения лещади доменной печи в качестве труб водяного охлаждения используют трубы диаметром 60 мм с шагом между трубами 300 мм.
Кроме этого, нижняя часть донышко выполнено металлическим толщиной от 20 мм до 50 мм, которое крепится к фундаменту доменной печи через выравнивающий слой с помощью болтов системы анкер, а в качестве выравнивающего слоя используют огнеупорный бетон.
А также, в предложенном устройстве водяного охлаждения лещади доменной печи в качестве наливного бетона для набивки пространства вокруг труб водяного охлаждения в каналах графитовых блоков используют высокотеплопроводный бетон.
Кроме этого второй ряд графитовых блоков размещен над первым рядом вплотную и без зазоров.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:
Фиг.1 общий вид футеровки горна и лещади с устройством охлаждения лещади доменной печи;
Фиг.2 горизонтальный разрез устройства охлаждения лещади доменной печи;
Фиг.3 расположение труб водяного охлаждения (разрез).
Устройство водяного охлаждения лещади доменной печи содержит: трубы 1 водяного охлаждения, графитовые блоки 2, наливной бетон 3, выравнивающий слой 4, донышко 5.
Устройство водяного охлаждения доменной печи состоит из труб 1 водяного охлаждения, которые установлены над донышком 5 по всему сечению подлещадного пространства 9 и размещены в каналы графитовых блоков 2, расположенных в два ряда (Фиг.1).
Первый ряд графитовых блоков 2 имеет каналы для установки труб 1 водяного охлаждения с заполнением пространства вокруг труб 1 водяного охлаждения наливным бетоном 3 до уровня высоты графитовых блоков 2 первого ряда. Нижняя часть первого ряда графитовых блоков 2 установлена над выравнивающим слоем 4, который опирается на верхнюю часть донышка 5. Нижняя часть донышка 5 соединена с фундаментом 6 через выравнивающий слой с помощью болтов системы анкер (ФИГ.2). С торцевых сторон донышко 5 соединено с кожухом 8 доменной печи посредством сварки (ФИГ.1).
Нижняя часть второго рядя графитовых блоков 2 без каналов установлена над первым рядом графитовых блоков 2, и верхняя его часть выполнена вровень с огнеупорной футеровкой 7 (ФИГ.2).
Наличие нержавеющих труб 1 водяного охлаждаемых, расположенных в каналах графитовых блоков 2 и установленных над донышком 5, позволяет более эффективно осуществлять съем тепла с огнеупорной футеровки 7 лещади доменной печи, предотвращать передачу тепла на донышко 5, а также позволяет снизить объем расхода огнеупора горна, уменьшить температуру на донышке 5 доменной печи (ФИГ,2).
Установление труб 1 водяного охлаждения над донышком 5 по всему сечению подлещадного пространства 9 доменной печи обеспечивает равномерное охлаждение лещади доменной печи по горизонтальному сечению, а также позволяет уменьшить металлоконструкцию, т.к. нет необходимости устанавливать компенсаторы донышка при применении воздушного охлаждения (ФИГ,2 и ФИГ.3).
Выполнение труб 1 водяного охлаждения бесшовными, металлическими из нержавеющей стали позволяет увеличить срок их службы (ФИГ.3).
Предпочтительное использование труб 1 водяного охлаждения диаметром 60 мм с шагом между трубами водяного охлаждения 300 мм., позволяет обеспечить наиболее эффективное охлаждение донышка 5 доменной печи (ФИГ.3).
Выбор конструктивных параметров донышка 5 обусловлена следующим.
Толщина донышка 5 составляет от 20 мм до 50 мм. При толщине донышка 5 менее 20 мм возникает прогиб, при котором не обеспечивается ровная поверхность при сварке листов донышка 5. При толщине донышка 5 более 50 мм возникает утяжеление металлоконструкции, которое влечет увеличение затрат на ее изготовление. Выполнение донышка 5 металлическим позволяет обеспечивать герметичность и прочность (ФИГ.2).
Болты системы анкер позволяют обеспечить плотное прилегание донышка 5 к фундаменту 6 доменной печи через выравнивающий слой (на чертеже не показан).
Применение в качестве выравнивающего слоя 4 огнеупорного бетона, а в качестве наливного бетона 3 - высокотеплопроводного бетона, позволяет выдерживать высокие температуры от футеровки 7 доменной печи (ФИГ.2).
Графитовые блоки 2 обладают высокой теплопроводностью. Расположение графитовых блоков в два ряда, вплотную и без зазоров обеспечивает хорошую передачу тепловых нагрузок к системе охлаждения лещади.
Простота конструкции устройства водяного охлаждения лещади доменной печи облегчает сборку и монтаж.
Повышенная эксплуатационная надежность и долговечность патентуемой конструкции гарантируется тем, что трубы 1 водяного охлаждения размещены над донышком 5 и изготовлены бесшовными, металлическими и из нержавеющей стали (ФИГ.3).
Устройство водяного охлаждения доменной печи работает следующим образом.
В процессе эксплуатации доменной печи жидкие продукты плавки накапливаются в горне доменной печи, нагревая футеровку 7, опирающуюся на металлическое донышко 5, которое соединено с торцевых сторон с кожухом 8 доменной печи посредством сварки (ФИГ.1). Для охлаждения лещади доменной печи подается техническая вода из чистого оборотного цикла, проходя по трубам 1 водяного охлаждения, отбирает тепло от футеровки 7 лещади доменной печи, создавая благоприятные условия для нормальной ее работы.
Применение изобретения позволит увеличить стойкость лещади доменной печи на 20 % при одновременном удлинении межремонтного периода работы доменной печи на 1-2 года, снизить количество огнеупоров на 50%.
Достоинством предложенного устройства водяного охлаждения лещади доменной печи является: повышение стойкости лещади, удлинения межремонтного периода, и уменьшение расхода огнеупора на изготовление и ремонт лещади.
Таким образом, заявляемое техническое решение полностью выполняет технический результат.
Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно- технической информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого технического решения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источников, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам заявляемого изобретения.
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию "новизна" и «изобретательский уровень».
Источники информации:
[1] Авторское свидетельство SU №41005 «Лещадь горна доменной печи», МПК4 С21В7/06, опубл. 31.01.1935;
[2] Авторское свидетельство SU № 1786075 «Устройство для охлаждения лещади доменной печи», МПК4 С21В7/10, опубл. 07.01.1993, бюл.№1;
[3] Авторское свидетельство SU №1235902 «Горизонтальный холодильник лещади доменной печи» МПК4 С21В7/10, опубл. 07.06.1986, бюл. № 21.