Желоб для выпуска чугуна

(12) ц ГОСУДАРСТВЕННОЕ пАтвнтнов ввдомство РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ1. Желоб для выпуска чугуна из доменной печи, содержащий рабочую футеровку, расположенную снаружи, и ее постоянную футеровку и внешнюю футеровку, имеющую высокую теплопроводность и покрывающую днище и боковые стенки, а также систему охлаждения, отдшчающнйся тем, что, по крайней мере, одна из стенок внешней футеровки снабжена, по крайней мере, одним изолирующим слоем, а дРУГая или другие стенки имеют возможность отвода тепла системой охлаждения.2. Желоб по п.1 отличающийся тем, что боковые стенки внешней футеровки имеют снаружи изолирующие слои, а днище имеет возможность отвода тепла системой охпаждтения.Ь внешняя футеровка имеет теплопроводность4. Желоб по п.1 огшшчаюпшйцся тем, что 3 между постоянной футеровкой и, по крайней Ф мере, частью внешней футеровки выполнен, по крайней (мере, один слой компенсацииЧ снаружи, по крайней мере, части изолируюЩ щих слоев выполнен, по крайней мере, один(71) Заявитель Хоговенс Гроеп Б.В. (ЫЬ)(72) Авторы Якобус Ван Пар, Франк Каптейн, Арнольд Иоханнес Мария Стокман (ЫЬ)(73) Патентообладатель Хоговенс Гроеп Б.В.слой коьшенсации температурного расширения.6. Желоб по пп.1, 2, отличающийся тем, что система охлаждения содержит стальную плиту, а также тонкий промежуточный слой с более низкой, чем внецгняя футеровка, теплопроводностью, расцшренътьпйгмеищу внешней футеровкой и стальной плитой, приэтом теплопроводность промежуточного слоя составляет (15) ВТ/МК.Настоящее изобретение касается конструкции желоба для потока расплавленного чугуна во время вьпгуска плавки из доменной печи, а также способа охлаждения такой конструкции. Конструкции желоба, применяющиеся для направления потока жидкого предельного чугуна из Доменной печи. содержат, во-первьгх, главный желоб, известный как корьггный желоб, идущий от выпускного отверстия и по которому движется чугун вместе со шлаком, и во-вторьгх, желоба,отходящие от главного желоба, известные как спускные желоба, по которым обычно движется шлак или чугун.В журнале Чгоп апс 1 вгее 1 Епзптеег за октябрь 1988 г. стр.47-51, в частности рис.2 на стр.48, описывается спускной желоб с водным охлаждением, имеющий изнашивающуюся футеровку, постоянную футеровку из окиси алюминия, два углеродистых слоя с высокой теплопроводностью снаружи постоянной футеровки и стальной короб желобообразной формы с водяным охлаждением со всех трех сторон.Следует отметить, что настоящее изобретение не ограничивается конструкцией желоба с водяным охлаждением, но и касается конструкций с воздушным охлаждением, а также конструкций, охлаждающихся другими способами, например смесью гликоль/вода, которые также описаны в вышеупомянутой журнальной статье. Изнашиваюшаяся футеровка спускного желоба может, например,состоять из огнеупорного бетона. Углерод в сочетании с кирпичами из окиси алюминия может использоваться для постоянной футеровки или, например, только кирпичи из окиси алюминия. Наружная футеровка между стальной наружной границей постоянной футеровки выполняется, например из графита,углерода или полутрафита.По соображениям прочности температура стали наружной опоры не должна превышать 200 С. Жидкий чугун поступает из доменной печи, контактирует с изнашивающейся футеровкой и имеет температуру порядка 14501550 С. В результате этого в конструкции возникают значительные температурные напряжег-шя. В зависимости от того, как эта тепловая нагрузка будет приспосабливаться к конструкции спускного желоба, в значительной степени зависит срок службы спускного желоба.Проблема может, например, заключаться в том, что как следствие температурных напряжений спускной желоб начинает трескаться как описано в заявке США П 9447053, поданной 5 января 1990 г., а тают-се в Европейской заявке Мэ 892 ОЗ 088, АвстралийскойТакое растрескивание приводит к тому, что жидкий чугун вытекает через них и заполняет полость снаружи стальной опоры, что делает ремонт дорогостоящим. Для проведения ремонта спускной желоб должен быть полностью снят в месте повреждения с тем, чтобы можно было удалить застывший чугун. После этого спускной желоб снова устанавливается на место. Вся эта работа дорогостоящая. Кроме того бывает и так, что изза переполнения спусгсного желоба экидтсий Чугун попадает в полость межш стальной опорой и подпорки, поддерживающей желоб. Здесь опять затвердевцшй чугун должен быть удален, а это связано с определенными недостатками, упомянутыми выше.Целью настоящего изобретения является устранение или уменьшение указанных проблем и, в частности, создание конструкции желоба для потока экидкого чугуна, которьш хорошо приспосабливается к температурным напряжениям и меньше подвержен образованию трещин.Конструкция желоба для потока жидкого чугуна во время выпуска плавки из доменной печи в соответствии с настоящим изобретением содержит изнашивающуюся футеровку,образующую желобообразную поверхность,по которой течет чугун постоянную футеровку снаружи изнацгивающейся футеровки и наружную футеровку с высокой теплопроводностью снаружи постоянной футеровки. Наруэкная футеровка имеет нижт-пою стенку и две расположенные друг против друга боковые стенки, термически соединенные своими нижними концами с т-покней стенкой. Снаружи и примыкая, по крайшей мере к одной,но не ко всем упомянутым стенкам упомяну той наружной футеровки имеется по крайнеймере один изолирующий футеровочный слой. Другая или другие из упомянутых стен упомянутой наружной футеровки термически связаны с теплорассеиваюшими средствами. Изолирующий футеровочный слой или слои предпочтительно состоят по крайней мере частично из огнеупорного материала.Способ в соответствии с настоящим изобретением охлаждения конструкции желоба, по которому течет экидтсий чугун во время вьшуска плавки из доменной печи, упомянутый желоб, содержащий изнашивающуюся футеровку, постоянную футеровку и наружную футеровку, как описано выше, отличающийся охлаждением, по крайней мере, одной, но не всех из стен упомянутой наружной футеровки, ограничивая наружный тепловой поток через другую или другие упомянутые стенки.Возможно, например, чтобы горизонтальная нижняя стенка наружной футеровкиственно граничила бы сснаруяси с изолирующей футеровкой в то время, как все тепло,подлежащее рассеиванию через две боковые стентш наружной футеровки, отводилось водяным или воздушным охлаждением упомянутых боковых стен. В этом случае, для предотвращения попадания вьпшестшвающегося экидкого чугуна из спускного желоба с обоих сторон боковых стен конструкции желоба, сверху на последнюю устанавливаются горизонтальные закрывающие плиты.Однако, предпочтительно для двух боковых стен чтобы они непосредственно примыкали снаружи к изолирующим футеровочным слоям, а нижняя стенка чтобы соединялась с теплорассеивающими средствами, которые предназначены для рассеивания тепла от нижней стенки. Таким образом, боковые стенки охлаждаются через нижнюю стенку, с которой они находятся в тештовом контакте.Настоящее изобретение основывается на смелой идее рассеивания всего отходящего тепла через, по крайней мере, одну из стен наружной футеровки, предпочтительно через нижнюю стенку. При этом отходят от обычной концепции, как показано, например, в вышеупомянутой журнальной статье, в которой все наружные стенки спускного желоба непосредственно участвуют в рассеивания теила.Неоэкштанно было установлено, что восстановленное охлаждение наружной футеровки является небольшим и не влияет на характеристику конструкции. Благодаря высокой проводимости наружной футеровки, она не перегревается в тех частях, которые непосредственно не охлаждаются.В конструкции желоба в соответствии с настоящим изобретением существенным является то, что боковые стенки наружной футеровки термически связаны с ниэкней стенкой наружной футеровки. Тогда в пред почтительной конструкции настоящего изобретения возможно чтобы боковые стенки непосредственно прилегатш снаружи к изолирующим футеровочным слоям. При этом рассеивание тепла осуществляется за счет проводимости от боковых стен к ниэкней стенке. В этой предпочтительной конструкции полости, находящиеся с обоих сторон консТРУКЦИи желоба, больше не могут заполняться чугуном, поскольку теперь они полностью заполнены футеровочньтми слоями снаружи боковых стен.Желательно чтобы наружная футеровка тела бы коэффициент теплопроводности выше, чем 29 Вт/м.к. Тогда наружная футеровка изготавливается предпочтительно из графита.Для увеличения срока службы конструкции желоба желательно чтобы между постояннойфутеровкой и, по крайней мере, частью нару жной футеровки был один или более слоев из сжимающегося материала, например, слои войлока, для приема на себя расширения конструкции во время работы. Кроме того, по той же причине желательно чтобы конструкция желоба, по крайней мере, частично снабжа ЛНСЬ бы СЛОВМ ИЗ СЖИМЕЮЩСГОСЯ материала Снаружной стороны изолирующих футеровочных слоев.Кроме того, конструкция желоба может быть предпочтительно снабжена в качественаружной опоры стальной нижней плитой, Последняя служит в качестве основания или фундамента для создания конструтщии. В этом случае желательно чтобы тонкий разделяющий слой с низким коэффициентом теПЛОПРОВОДНОСТИ РНСПОЛЕГНЛСЯ МСЖДУ стальной ншкней плитой и наружной футеровкой таким образом, чтобы температура стальной ншшей-плитьт не превышала требуемой максимальной температуры 200 С в то время, как этот тонкий разделительный слой передает ДОСТЗТОЧНО ТВПЛЗ. СТИЛЬНОЙ НРПКНВЙ плите для достижения требуемого охлаждения наружной футеровки. Для разделительного слоя достаточно иметь коэффициент теплопроводности порядка от 1 до 5 Вт/м. Или предпочтительно, от 1 до 2 Вт/м.Предпочтительно, тегшорассетшщоцше средства предназначены для рассеивания тепла от шальной ниэкней плиты с помощью принудительного воздушного охлаждения. Нила-тая часть конструкции желоба, т.е. стальная нижняя плита, и окружающие части, на которые опирается ЖВЛО, МОЖЕТ ИМЕТЬ ЩВЛЬ ИЛИ щели, через которые может подаваться охлаждающий воздух для отвода тепла от стальной нижней пдшты. Этого можно достичь путем соединения вытяжного вентилятора с одной стороны упомянутых щелей. Однако, наилучшие результаты достигаются, если теппорассеивающие средства содержат средства для создания избыточного давления на стороне впуска охлаждающего воздуха. В этом случае обеспечивается возможность направить значительно больший поток охлаждающего воздуха вдоль стальной нижней плиты, чем при ИСПОЛЬЗОБЯНИИ ВЬГГЯИСНОГО ВСНТИПЯТОРН.Ниже настоящее изобретение рассматривается на неограничивающем примере конструкции желоба, которое сопровождается описанием со ссылками на прилагаемые чертежи, где представлено поперечное сечение спускного желоба настоящего изобретения. Аналошчная конструкция может быть применена для корытного желоба в соответствии с настоящим изобретением.На чертеже показан спускной желоб 1, по желобообразной поверхности которого дви 7 ВУ 1190 С 1 зжется расплавленный чугун, идущий из вь 1 пускного отверстия доменной печи, и которая образована изнашивающейся футеровкой 2. Для изготовления последней, которая может состоять из нескольких слоев, способных перемещаться относительно ДРУГ друга, могут использоваться различного типа материалы,однако, обычно применяется огнеупорный бетон. С наружной стороны к изнашивающейся футеровка 2 непосредственно примыкают углеродная промежуточная футеровка 3 из аморфно углеродных кирпичей, образующая постоянную футеровку для температурного выравнивания изнашивающейся футеровки 2. Снаружи к этой промежуточной футеровке 3 примыкает изолирующий слой 4 из огнеупорного бетона. Снаружи изолирующего слоя 4 находится кирпичная наружная футеровка,состоящая из двух расположенных друг против друга боковых стен 7 и нижней стенки 6. ИЗОЛИРУЮЩИЙ слой 4 предотвращает повышение температуры наружной футеровки б, 7 свыше 6 О 0 С.Для приспосабливания к тепловому расширеншо конструкции опустеют желоба в процессе работы, он снабжен схсимаюцпшися керамическими войлочным слоями 15, 16, расположенными между боковыми стенкамги 7 наружной футеровки и изолируюцшм слоем 4 и промежуточной футеровкой З соответственно.Наружная футеровка б, 7 состоит из теплопроводного материала, а нижняя стенка 6 и боковые стенки 7 имеют тепловую связь. Кирпичи расположены для обеспечения хорошего теплового потока, т.е. без изолирующих слоев между ними. Если имеются Щели, то они заполняются раствором с высокой проводимостью. При использовании углерода, графита или полуграфита, но предпочтительно графита для вшрпичей наружной футеровки б,7 в ней достигается Достаточная теплопроводность, в частности, в местах соединения боковых стен 7 с нихшей стенкой б, в результате чего можно укладывать изолирующие футеровочные слои 8, 9, непосредственно примыкающие к боковым стенкам 7, отводя при этом тепло только через нижнюю стенку 6, как описано низко. Слой 8 является огнеунорным и выполнен из бетона с высоким содержанием окиси алюминия. Слой 9 может не быть огнеупорным и изготавливается из бетона с высокими изолирующими свойствами без огнеупорных качеств. Для обеспечения возможности расширения, желательно также, чтобы спускной желоб снабжался слоем 14 из сжимающегося материала, который располагался на наружной стороне футеровочных слоев 8, 9 со стороны боковых стен. Слой 14 изготавливается из керамического войлока.С нижней стороны спускного желоба установлена несущая стальная нижняя плита 10. Между этой плитой и нижней стенкой 6 наружной футеровки расположен разделительный слой 11, выполненный в виде тонкого изолирующего слоя 11, например, из огнеупорного бетона. Толщина и теплопроводность этого слоя выбираются такими, чтобы он проводил достаточно тепла к стальной плите 10, но предотвращая бы повышение температуры плиты 10 выше 200 С. Этот тонкий слой 11 с низкой теплопроводностью имеет важное значение. спускные желоба страдают, например, растрескиванием изнашивающейся и постоянной футеровок. Эта вероятность увеличивается, когда жидкий чугун достигает нижних частей спускных желобов. В этом случае графитовый слой 6, 7 выполняет защитные функции за счет замораживания хсидкого чугуна в твердое состояние. Если бы этого слоя 11 не было, то имело бы место сильная и местная тепловая нагрузка на стальную плиту 10 рядом с графитовым слоем. Это привело бы к быстрому выходу из строя стальной плиты. Слой 11 обеспечивает распространение тепловой нагрузки графитового слоя и, как следствие, срок службы стальной плиты увеличивается.Охлаждение спускного желоба осуществляется принудительным воздушным охлаждением или иным способом стальной нижней плиты 10. В представленной конструкции применяется принудительное воздушное охлаждение. охлажденный воздух вдувается через щели 12 между стальной нижней плитой 10 и конструкцией, на которую опирается спускной желоб (секции 13), для рассеивания тепла от стальной нижней шихты 10. Вдуваюцше средства, например, вентилятор, находится вьште по ходу движения воздуцптого потока от щелей 12. Стальная штита 10 имеет тошшпгу порядка 0,7 см, но может быть и толще.Как отмечалось, слои 6 и 7 выполнены из кирпича. Остальные слои 2, 4, 8, 9, 11 вьшолняются из отливаемого материала. Как отмечалось выше, теплопроводность различных слоев выбирается в соответствии с их назначением в качестве хороших или низких теплопроводников. В описанной конструкции,теплопроводности выбранных материалов находятся в приводимых ниже диапазонах, котсрые являются предпочтительными