доменная печь

Формула изобретения

Доменная печь, содержащая горн, летку и лещадь по меньшей мере с тремя слоями огнеупорной футеровки в виде рядов огнеупорных блоков, при этом наружная поверхность лещади, образованная поверхностью футеровки верхнего ряда огнеупорных блоков, расположена ниже уровня выпускной летки, отличающаяся тем, что наружная поверхность лещади расположена ниже уровня выпускной летки на величину Н=(0,9÷1,1)(750d-22d ²-3000) (м), а высота лещади Н_д и толщина стенки горна (b), сопряженного с лещадью, соответствуют следующим соотношениям:

Н_д=(4000÷7000)-Н (м), b=(0,05÷0,15)d (м),

где d - внутренний циаметр поверхности лещади, м;

(0,9÷1,1), 22, 750, 3000, (4000÷7000), (0,05÷0,15) - эмпирические коэффициенты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, в частности к конструкции доменной печи.

Известна доменная печь с лещадью, футерованной тремя слоями огнеупорной футеровки, коэффициенты теплопроводности верхнего и нижнего слоев которой меньше коэффициента теплопроводности промежуточного слоя. Для верхнего, промежуточного и нижнего слоев футеровки, отношение их толщин по отношению к диаметру слоев равны и составляют, соответственно: 0,035-0,045; 0,07-0,09 и 0,035-0,045. Отношение коэффициента теплопроводности верхнего и нижнего слоев по отношению к промежуточному слою равно, соответственно, 0,29-0,34 и 0,03-0,05, см. пат. СССР №722493, М. кл. С 21 В 7/00.

Недостатком этого аналога является быстрый выход лещади из строя.

Известна также доменная печь, лещадь которой футерована тремя слоями огнеупорной футеровки с различными коэффициентами теплопроводности. Кроме того, лещадь снабжена дополнительным слоем футеровки, расположенным между верхним и промежуточным слоями, и состоящим из нескольких элементов с различными коэффициентами теплопроводности, уменьшающимися от центра к периферии лещади. Между элементами периферийного участка и промежуточным слоем, выходящим к радиаторам периферийного водяного охлаждения, помещена прокладка из материала с низким коэффициентом теплопроводности, см. пат. RU №2083678, М. кл. С 21 В 7/06.

Однако из-за затрудненной передачи тепла из объема горна в лещадь и обратно в горн не обеспечивается достаточная стабилизации теплового состояния доменной печи, а также происходит ускоренное разрушение лещади.

Наиболее близким аналогом является доменная печь с горном, выпускной леткой и лещадью, футерованной не менее чем тремя слоями огнеупорной футеровки в виде рядов огнеупорных блоков. Наружная поверхность лещади, образованная поверхностью футеровки верхнего ряда огнеупорных блоков, расположена ниже уровня выпускной летки (см. Огнеупоры для промышленных агрегатов и топок, справочник под ред. И.Д.Кащеева и др. М.: Интермет инжиниринг, 2002, кн. 2, Служба огнеупоров, с.70-78).

Недостатком этого аналога является произвольное расположение поверхности лещади относительно осей леток, что не обеспечивает условий гарантированного формирования защитного гарнисажа и стабилизации теплового состояния доменной печи.

Задачей, на достижение которой направлено изобретение, является обеспечение стабилизации теплового состояния доменной печи.

Решение указанной задачи обеспечено тем, что доменная печь с горном, выпускной леткой и лещадью с не менее чем тремя слоями огнеупорной футеровки в виде рядов огнеупорных блоков согласно изобретению, имеет наружную поверхность лещади, образованную поверхностью футеровки верхнего ряда огнеупорных блоков, расположенную ниже уровня выпускной летки доменной печи на величину Н (м), определенную из соотношения: Н=(0,9÷1,1)·(750d-22d ²-3000), при этом высота лещади - Н_д определена из соотношения: Н_д=(4000÷7000)-Н, а толщина стенки горна - b, сопряженного с лещадью, определена из соотношения: b=(0,05÷0,15) d,

где d - внутренний диаметр поверхности лещади, м;

b - толщина стенки горна, м;

(0,9÷1,1), 750; 22; 3000 (4000÷7000), (0,05÷0,15) (эмпирические коэффициенты).

Техническим результатом изобретения является снижение интенсивности разрушения кладки стен горна и лещади, что достигается за счет формирования тугоплавкого защитного гарнисажа на поверхностях лещади и участка горна, прилегающего к лещади.

На чертеже показана часть общего вида доменной печи (продольный разрез).

Доменная печь включает горн 1, выпускную летку 2 и лещадь 3.

Футеровка лещади доменной печи состоит из трех слоев огнеупорной футеровки, включающей нижний 4, средний 5 и верхний 6 ряды. Нижний 4 и средний 5 ряды лещади состоят из вертикально установленных графитированных и углеродистых блоков 6 в центре и горизонтально расположенных графитированных и углеродистых блоков 7 по периферии. Верхний ряд 6 выполнен из высокоогнеупорных муллитовых огнеупоров 8 в центре и горизонтально расположенных углеродистых блоков 9 по периферии. Наружная поверхность лещади 3, образованная поверхностью футеровки верхнего ряда 6 огнеупорных блоков 8, расположена ниже уровня выпускной летки 2 доменной печи на величину Н (м), которая определяется следующим соотношением: Н=(0,9÷1,1)·(750d-22d²-3000), при этом высота лещади - Н_д определяется по следующему соотношению: Н_д=(4000÷7000)-Н, а толщина стенки горна - b, сопряженного с лещадью, определяется по следующему соотношению: b=(0,05÷0,15) d,

где d - внутренний диаметр поверхности лещади, м;

b - толщина стенки горна, м;

(0,9÷1,1), 750, 22, 3000, (4000÷7000), (0,05÷0,15), - эмпирические коэффициенты.

Устройство работает следующим образом.

В период пуска печи, например, после завершения строительства или после очередного ремонта, вначале выплавляется высококремнистый чугун, которым заполняется внутренняя полость горна 1 на высоту Н и лещади, имеющей дно на высоте Н_д. В этой полости чугун находится в течение всей компании - более 15 лет, вплоть до ремонта первого разряда. В результате длительного контакта этого чугуна с углеродистой футеровкой создаются условия для формирования защитного гарнисажа на основе карбида кремния, при этом толщина гарнисажа прямо пропорциональна времени контакта чугуна с углеродистой футеровкой. Вследствие повышенной температуры плавления, составляющей 2830°С, карбид кремния эффективно защищает футеровку, что повышает срок службы лещади. Поскольку количество чугуна в полости горна на высоте Н в 2-3 раза превышает количество его, накапливающееся выше в горне, за период между выпусками этого металла из печи, то вследствие теплообмена происходит стабилизация теплового состояния печи, приближая ее температуру к средней величине, что обеспечивает снижение удельного расхода кокса и повышение производительности доменной печи.

Пример. На доменной печи №1 ОАО "ММК" внутренний диаметр лещади составляет 8,4 м, толщина углеродистых блоков в ряду равна 0,55 м. Образованию стенки горна из целого числа рядов углеродистых блоков соответствует коэффициент, равный 1,003 (из пределов 0,9-1,1). При этом наружная поверхность футеровки верхнего ряда лещади разместилась ниже уровня выпускной летки доменной печи на расстоянии:

Н=1,003·(750·8,4-22·8,4²-3000)=1753 м.

Эмпирический коэффициент (0,05-0,15) зависит от коэффициента теплопроводности образующих стенку горна углеродистых блоков и имеет минимальные значения при низком коэффициенте теплопроводности и максимальные - при высоком коэффициенте теплопроводности. При меньшем или большем значениях этого коэффициента, чем в указанных пределах, затрудняется формирование защитного гарнисажа.

Эмпирический коэффициент 4000-7000 зависит от коэффициента теплопроводности блоков и муллитовых огнеупоров в центральной части лещади и его значение менее или более чем в указанных пределах, приводит к ухудшению условий формирования защитного гарнисажа.

Таким образом, размеры рабочего пространства печи, расположенного ниже уровня выпускной летки и параметры футеровки горна, прилегающего к лещади, а также общая высота всех рядов самой лещади подобраны таким образом, что при работе печи обеспечивается возможность образования на футеровке гарнисажа, а также стабилизация теплового режима печи.