RU2081177C1 - Blast-furnace hearth - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: blast-furnace hearth has ring of heat-resistant sheet material located in refractory lining above iron tap hole and welded to furnace jacket. The ring provides for withdrawal of water getting into the furnace from cooled members into furnace. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к конструкции охлаждения горна и периферии лещади доменных печей. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the design of cooling the hearth and the periphery of the flames of blast furnaces.

В настоящее время горн и периферия лещади оборудования чугунными плитовыми холодильниками, охлаждаемыми технической водой, к холодильникам примыкает кладка из углеродистых блоков. At present, the furnace hearth and periphery of the equipment with cast-iron stove refrigerators cooled by industrial water are connected to the refrigerators by masonry made of carbon blocks.

При появлении течи в водоохлаждаемых холодильниках заплечиков и шахты, а также элементах воздушных фурменных приборов вода через швы кладки и в зазор между кладкой и холодильниками и кожухом печи проникает в область углеродистой футеровки горна и периферии лещади. When a leak occurs in the water-cooled refrigerators of the shoulders and shaft, as well as elements of the air tuyere devices, water through the masonry seams and into the gap between the masonry and the refrigerators and the furnace cover penetrates the area of the carbon lining of the hearth and the periphery of the flask.

В горне вода испаряется. В области температур выше 600^oC пары воды начинают окислять углеродистые блоки. При температуре 1000^oC этот процесс протекает весьма активно. Поэтому в месте попадания в углеродистую кладку горна и лещади воды или ее паров образуются пустоты. Эти пустоты постепенно (при продолжающемся поступлении в печь воды) увеличиваются в размерах, объединяются между собой, образуя значительные по размеру области. Эти области заполняются жидким чугуном. Таким образом, жидкий чугун подходит к периферийным чугунным холодильникам.In the furnace, water evaporates. In the temperature range above 600 ^o C water vapor begins to oxidize the carbon blocks. At a temperature of 1000 ^o C, this process proceeds very actively. Therefore, voids are formed at the place where the forge and the flask of water or its vapor fall into the carbon masonry. These voids gradually (with continued flow of water into the furnace) increase in size, unite with each other, forming areas of considerable size. These areas are filled with molten iron. Thus, molten iron is suitable for peripheral cast-iron refrigerators.

В соответствии с расчетом, если размер области подошедшего чугуна превышает 0,35 м чугунные холодильники проплавляются и наступает так называемый периферийный прорыв горна. Известно, что традиционная система охлаждения с чугунными плитовыми холодильниками даже при модернизации конструкции и интенсификации охлаждения не может предотвратить прорыв горна при разрушающейся углеродистой футеровке. According to the calculation, if the size of the area of approaching cast iron exceeds 0.35 m, cast-iron coolers are melted and the so-called peripheral breakthrough of the hearth occurs. It is known that a traditional cooling system with cast-iron stovetop refrigerators, even with modernization of the design and intensification of cooling, cannot prevent a furnace breakthrough during a decaying carbon lining.

За рубежом известны конструкции горна с наружным охлаждением путем полива кожуха технической водой. Forge designs with external cooling are known abroad by irrigation of the casing with industrial water.

Известны конструкции с двойными стенками горна, между которыми циркулирует химически очищенная вода (испарительное охлаждение). Known designs with double walls of the hearth, between which circulates chemically purified water (evaporative cooling).

В обеих конструкциях не устранена причина боковых прорывов горна, так как вода в районе периферийной углеродистой футеровки может беспрепятственно поступать при прогаре холодильников заплечиков, шахты или элементов воздушных фурменных приборов. In both constructions, the cause of the lateral breakthroughs of the hearth has not been eliminated, since water in the region of the peripheral carbon lining can flow unhindered when the coolers of the shoulders, shaft, or elements of the air tuyere appliances are burned out.

В известном источнике предложено зазор между кожухом и холодильниками заполнять сыпучим материалом. Попадающую в этот зазор воду (при течи холодильников) предложено удалять через размещенные в зазоре перфорированные трубы, соединенные с системой отсоса. In a known source, it is proposed to fill the gap between the casing and the refrigerators with bulk material. It is proposed that water falling into this gap (during refrigerant leakage) be removed through perforated pipes located in the gap and connected to a suction system.

Данное предложение принято в качестве прототипа. This proposal is accepted as a prototype.

В прототипе имеются следующие недостатки, которые делают его малоэффективным:
1. Попадание воды в полость между кожухом и холодильниками не является единственной трассой проникновения воды в горн. Вода может проникать (особенно при течи элементов воздушных фурменных приборов) в зазор между холодильниками и углеродистыми блоками, заполненный углеродистой массой. Вода также может проникать через швы между блоками, которые неизбежно раскрываются на несколько миллиметров в результате разогрева и деформации углеродистого стакана и кладки центральной части лещади. Таким образом, гарантированной защиты от попадания воды на кладку не имеется.The prototype has the following disadvantages that make it ineffective:
1. Water entering the cavity between the casing and the refrigerators is not the only route for water to enter the furnace. Water can penetrate (especially during leakage of elements of air-tuyere devices) into the gap between refrigerators and carbon blocks filled with carbon mass. Water can also penetrate through the seams between the blocks, which inevitably open up to several millimeters as a result of heating and deformation of the carbon glass and masonry of the central part of the flask. Thus, there is no guaranteed protection against water entering the masonry.

2. При отсосе газов, включая пары, образующиеся при течи холодильников, в кладке горна и периферии лещади будут разрабатываться отверстия для удаления газов из печи. Эти горячие газы будут разогревать кладку и приближать опасную температурную зону, при которой начинается окисление блоков, к кожуху печи. Таким образом, окисляемость блоков увеличивается. 2. When exhausting gases, including vapors generated during refrigeration leaks, openings will be developed in the masonry of the hearth and on the periphery of the flask for the removal of gases from the furnace. These hot gases will heat the masonry and bring the hazardous temperature zone, at which the oxidation of the blocks begins, to the furnace casing. Thus, the oxidizability of the blocks increases.

3. При подходе жидкого чугуна (при разрушении углеродистых блоков) чугун непосредственно соприкасается с кожухом, что увеличивает опасность бокового прорыва. 3. When liquid cast iron approaches (when carbon blocks are destroyed), the cast iron is in direct contact with the casing, which increases the risk of lateral breakthrough.

Таким образом, данное предложение вряд ли можно считать надежным средством против боковых прорывов горна. Thus, this proposal can hardly be considered a reliable tool against side breakthroughs of the hearth.

Для исключения боковых прорывов необходимо исключить или существенно уменьшить попадание воды на углеродистые периферийные блоки. To exclude lateral breakthroughs, it is necessary to exclude or significantly reduce the ingress of water on the carbon peripheral blocks.

Эта цель достигается установкой в кладке по всей окружности углеродистого стакана горна металлической водонепроницаемой перегородки в форме козырька. Козырек целесообразно изготовить из жаропрочной листовой стали. Соединение козырька с кожухом должно быть герметичным сварка плотным швом. This goal is achieved by installing in the masonry around the entire circumference of the carbon glass hearth a metal waterproof partition in the shape of a visor. It is advisable to make a peak from heat-resistant sheet steel. The connection of the visor with the casing should be hermetic welding with a tight seam.

На чертеже представлена конструкция предлагаемого устройства. The drawing shows the design of the proposed device.

Устройство горна традиционное: между кожухом печи 1 и плитовыми чугунными холодильниками с водяным или испарительным охлаждением 2 проложен слой термоизоляции 3. Между углеродистыми блоками 5 и плитовыми холодильниками проложен слой углеродистой компенсационной массы 4. На отметке выше оси чугунной летки установлен лист из жаропрочной стали 6, который является козырьком для отвода воды, стекающей в горн при появлении течи в водоохлаждаемых элементах. The horn device is traditional: between the casing of the furnace 1 and the cast-iron plate coolers with water or evaporative cooling 2 a thermal insulation layer 3 is laid. A layer of carbon compensation mass 4 is laid between the carbon blocks 5 and the plate coolers 4. A sheet of heat-resistant steel 6 is installed above the axis of the cast iron notch, which is a visor for the drainage of water flowing into the hearth when there is a leak in the water-cooled elements.

Предлагаемая конструкция горна работает следующим образом. The proposed design of the hearth works as follows.

Появление течи практически происходит в холодильниках расположенных выше установленного зонта 6. Течь может возникнуть в холодильниках заплечиков, маратора, распара и шахты. Вода из поврежденных холодильников поступает частично в зазор между кожухом и холодильниками и, фильтруясь через слой рыхлой термоизоляции (асбестит), стекает по кожуху вниз, достигая зонта. Зонт отводит воду в горн печи. The appearance of a leak practically occurs in the refrigerators located above the installed umbrella 6. The leak can occur in the refrigerators of the shoulders, marator, steamer and shaft. Water from damaged refrigerators partially enters the gap between the casing and the refrigerators and, filtered through a layer of loose thermal insulation (asbestos), flows down the casing, reaching the umbrella. An umbrella removes water to the furnace hearth.

Частично вода из прогоревших холодильников поступает непосредственно в рабочее пространство печи. Эта вода стекает по шихте вниз. Если размер течи невелик, то вода до горна не доходит и испаряется, ее пар смешивается с печными газами. Partially, water from burnt-out refrigerators enters directly into the working space of the furnace. This water flows down the charge. If the size of the leak is small, then the water does not reach the hearth and evaporates; its steam is mixed with furnace gases.

Если размер течи велик, то вода достигает горна и там взаимодействует с оксидом углерода и кокса при температуре 1600 1700^oC, образующийся при этом водород частично достигает колошника и обнаруживается при химических анализах колошникового газа. Повышение содержания водорода в колошниковом газе один из признаков течи охлаждаемых элементов.If the size of the leak is large, then the water reaches the hearth and there interacts with carbon monoxide and coke at a temperature of 1600-1700 ^o C, the hydrogen formed in this case partially reaches the top and is detected during chemical analyzes of the top gas. An increase in the hydrogen content in the top gas is one of the signs of leakage of cooled elements.

Вторым признаком попадания больших количеств воды в горн является похолодание горна и повышение удельного расхода кокса на плавку. Вода из неплотностей воздушных фурменных приборов также частично проникает в углеродистую кладку и частично непосредственно в горн. The second sign of large amounts of water entering the hearth is the cooling of the hearth and an increase in the specific consumption of coke for smelting. Water from leaks of air lance devices also partially penetrates into the carbon masonry and partially directly into the furnace.

При подходе к козырьку вода, просочившаяся от фурменных приборов, отводится в горн. When approaching the visor, water leaked from the tuyeres is diverted to the forge.

Таким образом, козырек защищает углеродистую периферийную кладку горна и лещади от попадания в середину кладки воды. Вся вода отводится в горн, где благодаря восстановительной атмосфере она не может окислять углеродистые блоки. Thus, the visor protects the carbon peripheral masonry of the hearth and bream from water entering the middle of the masonry. All water is diverted to the furnace, where, thanks to the reducing atmosphere, it cannot oxidize carbon blocks.

По мере естественного износа периферийной углеродистой кладки будет срабатываться материал козырька и его крайняя грань будет находится "заподлицо" с поверхностью углеродистых блоков со стороны рабочего пространства печи. As the peripheral carbon masonry naturally deteriorates, the visor material will be triggered and its extreme edge will be “flush” with the surface of the carbon blocks on the side of the furnace working space.

Изобретение позволяет предотвратить попадание воды в толщу углеродистых блоков, исключить их окисление и проникновение жидкого чугуна к периферийным плитовым холодильникам. EFFECT: invention makes it possible to prevent water from entering the thickness of carbon blocks, to exclude their oxidation and liquid iron penetration to peripheral plate coolers.

Изобретение предохраняет печь от боковых прорывов горна и делает ее работу более надежной. The invention protects the furnace from lateral breakthroughs of the hearth and makes its operation more reliable.

Claims (1)

Горн доменной печи, включающий кожух, плитовые чугунные холодильники и огнеупорную футеровку, состоящую из расположенных со стороны рабочего пространства печи углеродистых блоков и слоя углеродистой массы, а также слоя термоизоляции между кожухом и плитовыми чугунными холодильниками, отличающийся тем, что в огнеупорной футеровке над чугунной леткой горизонтально расположено до поверхности углеродистых блоков со стороны рабочего пространства печи кольцо из жаростойкого листового материала, приваренное к кожуху печи. The hearth of a blast furnace, including a casing, stove cast-iron refrigerators and a refractory lining, consisting of carbon blocks located on the side of the working space of the furnace and a layer of carbon mass, as well as a layer of thermal insulation between the casing and stove cast-iron refrigerators, characterized in that in the refractory lining over a cast iron notch horizontally located to the surface of the carbon blocks from the side of the working space of the furnace, a ring of heat-resistant sheet material welded to the casing of the furnace.