плавильная шахтная печь

Формула изобретения

ПЛАВИЛЬНАЯ ШАХТНАЯ ПЕЧЬ с подачей воздуха вдоль оси по центру, содержащая футерованную шахту с подиной и фурменными соплами в нижней части шахты, отличающаяся тем, что нижняя часть шахты выполнена в виде усеченного водоохлаждаемого конуса, обращенного большим основанием к подине с образованием наклонных заплечиков при переходе к шахте, в стенках которого в шахматном порядке расположены фурменные сопла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для плавильных печей шахтного типа при производстве, например, чугуна в доменных печах и при плавке в вагранках в литейных цехах.

Шахтная печь по простоте своего устройства, ведению плавки, по издержкам и, наконец, непрерывности самого процесса, является самым удобным агрегатом из всех известных металлургических печей.

Но у них до сих пор остается нерешенным очень существенный недостаток - метод подвода воздуха для горения топлива.

Как правило подводится в шахту с помощью воздуходувных агрегатов через фурмы, расположенные горизонтально в футеровке на определенном расстоянии друг от друга по периметру шахты. Несмотря на все принимаемые меры по конструкции самой фурмы, их расположении, количеству и наклону к вертикальной оси шахты, от основных недостатков не избавились.

По-прежнему процесс горения интенсивно идет против фурм и над ними, а в промежутках между фурмами горение идет очень вяло и за счет недостатка кислорода образовывается в указанных местах неполное горение с преимущественным содержанием окиси углерода, сопровождающееся эндотермическими реакциями с поглашением тепла.

Вторым недостатком, и не менее болезненным, является то, что воздух при выходе из фурм наталкивается на топливо, теряет свою динамическую скорость и поворачивается к местам наименьшего сопротивления - к стенкам шахты. Здесь и идет в основном плавка, а средняя часть шахты остается без достаточного количества воздуха. А это ведет к быстрому физическому износу футеровки от трения материалов, химического воздействия шлаков с кислотами и от высоких температур. Эти недостатки снижают мощности печей, увеличивают расходы на ремонтно-эксплуатационные нужды, на огнеупоры и топливо. Нередки случаи образования на стенках настылей, состоящих из смеси шлака с металлом, ведущие к зависаниям шихты и к аварийным остановкам печи. Указанные недостатки ощутимы и нетерпимы особенно при больших диаметрах агрегатов.

Чтобы свести указанные недостатки к минимуму, вынуждены идти на увеличение давления дутья, максимально возможное выдвижение сопловой части фурмы к центру шахты, к применению большого количества водоохлаждаемых холодильников и футеровке шахты, разработаны и предложены конструкции вагранок с охлаждением стенок шахты на всю высоту водой. Практика показала, что при сохранении профиля шахты и метода подвода воздуха прежними, охлаждение водой ощутительных результатов не дали, кроме огромного количества расхода воды, потерь тепла и снижение температуры выплавляемого чугуна. Поэтому уже несколько десятков лет назад началась усиленная работа по поискам и испытанию новых видов конструкции фурм, направленные на улучшение питания печи воздухом. При этом памятуя, что идеальным является, если воздух будет поступать по оси печи. В таком случае интенсивное горение топлива, а значит и вся плавка, перенесется в эту область что спасет футеровку от быстрого износа даже при отсутствии холодильников, будут ликвидированы другие недостатки, указанные выше. Именно по этой линии, начиная с прошлого века, проводились большие работы по поискам в вагранках так называемых центровых фурм. Было предложено целый ряд конструкции, но по причине недоработок дальше опытов дело не пошло.

Целью изобретения является улучшение метода подвода воздуха путем направления его поступления строго по центральной части печи. Для достижения поставленной цели, как это видно из прилагаемого чертежа, предлагается вагранка, состоящая из наружного кожуха 1, воздушного коллектора 2, водоохлаждаемой рубашки с фурменными отверстиями 3, опорной плиты с колоннами 4, подины 5 со шлангом пневматического цилиндра 6. Горновая часть, как это видно из чертежа, имеет цилиндрическую форму и соединена с помощью переходного канала с копильником. Над горновой частью располагается воздушный коллектор с примыкающей к нему изнутри водоохлаждаемой конусообразной рубашки с двумя рядами фурменных отверстий. Воздушный коллектор, водоохлаждаемая рубашка профиля усеченного конуса и отфутерованная над ними крышка с ребрами жесткости представляют из себя единую и целую конструкцию, над которой находятся заплечики, а в центре - пояс плавления.

Исполнение кладки футеровки показанной формы и принятая конусообразная водоохлаждаемая рубашка с системой малых фурменных отверстий, расположенных в шахматном порядке по всему периметру ее полости и являются отличительными особенностями предлагаемой конструкции новой вагранки.

Предложенные в конструкции решения позволяют направить поступающее дутье строго по оси шахты, дающее возможность зону интенсивного горения топлива перенести от периферии к центру со всеми положительными факторами для эксплуатации плавильного агрегата, ликвидировать все недостатки, свойственные современным печам шахтного типа. Внедрение в производство вагранок новой конструкции позволит, без больших затрат на модернизацию резко улучшить работу плавильных печей в части увеличения их мощностей на 15-25% , снижения расхода огнеупоров в 3-4 раза, топлива - на 25% , а также затрат на ремонтно-эксплуатационные нужды.

Все это вместе взятое позволит резко снизить себестоимость выплавляемого чугуна, удлинить кампанию плавки. Процесс розжига вагранки, завалка шихты и топлива, а также и вся работа на печах новой конструкции, по существу, остается без особых изменений. Выплавляемый и перегретый над холостой колошей чугун в виде капель и отдельных струй поступает через горловину ссуженной части шахты непосредственно на подину горна, а затем через переходный канал - в копильник. Благодаря расширения диаметра водоохлаждаемой рубашки в сторону подины, она оказывается надежно защищенной от жидкого металла, падающего на подину. Это очень важно с точки зрения избежания возможности образования настылей, сохранения целостности рубашки и снижения температуры выплавляемого чугуна.

Рубашка оказывается защищенной от протекающего металла не только удалением струй от поверхности, но и прилегающими к ней кусками кокса.

После окончания плавки дутье отключается, пневмоцилиндром подина опускается вниз и остатки шихты и недогоревшего кокса холостой колоши окажутся под вагранкой. (56) Авторское свидетельство СССР N 112977, кл. F 27 B 1/10, 1957.