Охолоджувальна плита для металургійної печі

Реферат: Охолоджувальна плита (10) для металургійної печі згідно з даним винаходом має виконаний у вигляді панелі корпус (12), що має лицьову сторону (14) і протилежну задню сторону (16), верхню грань (22) і протилежну нижню грань (22), і першу бічну грань (18), і протилежну другу бічну грань (20). Лицьова сторона (14) забезпечена канавками (32), які простягаються між першою й другою гранями, канавки (32) утворюють пластинчасті ребра (34) на лицьовій стороні (14), кожне ребро (34) має гребінь (37) і бічні стінки (39, 39'), що примикають, при цьому у канавці (32) між двома сусідніми ребрами (34) розташована основа (38). Відповідно до важливого аспекту даного винаходу щонайменше одна з канавок (32) забезпечена металевим вкладишем (40), який розташований впритул щонайменше до однієї з бічних стінок (39, 39'). UA 100895 C2 (12) UA 100895 C2 UA 100895 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 У цілому, даний винахід відноситься до охолоджувальної плити для металургійної печі. Рівень техніки Такі охолоджувальні плити для металургійної печі, які називають також холодильниками, з рівня техніки відомі. Вони використовуються для закриття внутрішньої стінки зовнішнього корпуса металургійної печі, такої як, наприклад, доменної печі або дугової електропечі, для забезпечення: (1) тепловідвідного захисного екрана між внутрішнім простором печі й зовнішнім корпусом печі, і (2) фіксуючого засобу для облицювання вогнетривкою цеглою, вогнетривкого торкретування або створення захисного гарнісажу всередині печі. Спочатку охолоджувальні плити були чавунними плитами з відлитими у них охолоджуючими трубами. Як альтернатива чавунним холодильникам були розроблені мідні холодильники. У цей час більшість охолоджувальних труб для металургійної печі виготовляються з міді, мідного сплаву або, останнім часом, зі сталі. Мідна охолоджувальна плита для доменної печі розкрита, наприклад, у німецькому патенті DE 2907511 С2. Вона містить виконаний у вигляді панелі корпус, що має гарячу лицьову сторону (тобто сторону, звернену до внутрішнього простору печі), що підрозділена паралельними канавками на пластинчасті ребра. Метою цих канавок і ребер, які переважно мають перетин у вигляді ластівчиного хвоста (або роздвоєного хвоста) і розташована горизонтально, коли охолоджувальна плита встановлена на стінці печі, є фіксація облицювання вогнетривкою цеглою матеріалу для вогнетривкого торкретування або створення захисного гарнісажу до гарячої лицьової сторони охолоджувальної плити. Просвердлені охолоджуючі канали простягаються через виконаний у вигляді панелі корпус поруч із задньою стороною, тобто холодною стороною охолоджувальної плити, перпендикулярно горизонтальним канавкам і ребрам. Облицювання вогнетривкою цеглою, матеріал для вогнетривкого торкретування або створення захисного гарнісажу утворюють захисний шар розташований напроти гарячої сторони виконаного у вигляді панелі корпуса Цей захисний шар використовується для захисту охолоджувальної плити від зношування, обумовленого агресивним середовищем усередині печі Але на практиці піч звичайно функціонує без захисного шару, що приводить до ерозії пластинчастих ребер гарячої поверхні Ця ерозія перешкоджає наступній фіксуючій здатності пластинчастих ребер і зменшує охолодну здатність охолоджувальних плит. Технічна проблема Метою даного винаходу є розробка поліпшеної охолоджувальної плити для металургійної печі, при цьому охолоджувальна плита не має згадані вище недоліки Ця мета досягається за допомогою охолоджувальної плити згідно з п 1 формули винаходу. Загальний опис винаходу Відповідно до даного винаходу охолоджувальна плита для металургійної печі має виконаний у вигляді панелі корпус із лицьовою стороною й протилежною задньою стороною, верхньою гранню й протилежною нижньою гранню і першою бічною гранню й протилежною другою бічною гранню Лицьова сторона забезпечена простягаючимися між першою й другою гранями канавками, канавки утворюють пластинчасті ребра на лицьовій стороні, кожне ребро має гребінь і бічні стінки, що примикають, при цьому у канавці між двома сусідніми ребрами розташована основа. Відповідно до важливого аспекту даного винаходу щонайменше одна з канавок забезпечена металевим вкладишем, який розташований впритул щонайменше до однієї з бічних стінок. Завдяки металевому вкладишу, що закриває бічну стінку ребра, останній захищений від ерозії. Якщо, як це іноді буває піч експлуатується без покриваючого охолоджувальні плити захисного шару (облицювання вогнетривкою цеглою, торкретування або захисного гарнісажу), металевий вкладиш у значній мірі запобігає зніманню матеріалу з ребра, яке обумовлене агресивним середовищем у печі. Тому металевий вкладиш дозволяє сповільнити зношування охолоджувальної плити й, тим самим, продовжує її термін служби Таким чином, за рахунок наявності такого металевого вкладиша зберігається фіксуюча функція лицьової сторони для наступного кріплення захисного шару до охолоджувальної плити. Переважно, металевий вкладиш розташований знімно у канавці охолоджувальної плити. Дійсно, якщо металевий вкладиш ушкоджений, він може бути вилучений з охолоджувальної плити й замінений новим. Металевий вкладиш може бути виготовлений зі сталі, переважно з високозносостійкої сталі. Прикладами такої високозносостійкої сталі є Creusabro® або Hardox®. Переважно, металевий вкладиш виготовлений з листового металу для того, щоб легко відповідати точній формі бічної стінки. 1 UA 100895 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Для того щоб гарантувати гарну фіксуючу функцію пластинчастих ребер і структури канавок на лицьовій стороні охолоджувальної плити й гарну теплову стійкість форми охолоджувальної плити, ширина канавки переважно вужче на її вході, ніж в її основі У кращому варіанті здійснення охолоджувальної плити відповідно до даного винаходу канавка має перетин у вигляді ластівчиного хвоста. Середня ширина канавки становить, переважно щонайменше 40 мм і ця ширина краща дорівнює або більше, ніж середня ширина пластинчастого ребра. Однак слід зазначити, що охолоджувальні плити можуть також забезпечуватися канавками різного перетину, такого як, наприклад, прямокутного перетину. Відповідно до першого кращого варіанта здійснення винаходу, металевий вкладиш містить першу ділянку вкладиша, що закриває першу бічну стінку канавки, і другу ділянку вкладиша, що закриває другу бічну стінку канавки. Таким чином, захищені обидві бічні стінки канавки. Переважно, металевий вкладиш містить перемичку, що з'єднує першу ділянку вкладиша з другою ділянкою вкладиша для того, щоб утримувати дві ділянки вкладиша в особливому відношенні одна до одної. Це гарантує те, що ділянки вкладиша щільно з'єднані з їх відповідними бічними стінками. Перемичка може, наприклад, бути утворена безліччю перемежованих сполучних елементів, при цьому сполучні елементи з'єднують першу і другу ділянки вкладиша щонайменше за частиною довжини металевого вкладиша. Однак, переважно перемичка може бути утворена у вигляді третьої ділянки вкладиша, що закриває основу канавки. Така перемичка може бути утворена суцільно з першою й другою ділянками вкладиша. Альтернативно, перемичка може бути з'єднана з першою й другою ділянками вкладиша за допомогою зварювання. Відповідно до другого кращого варіанта здійснення винаходу, металева вставка містить виступаючу грань, що видається з канавки, при цьому виступаюча грань має таку форму, щоб закривати ділянку гребеня ребра. Це забезпечує додатковий захист для гребеня ребра. Відповідно до третього кращого варіанта здійснення винаходу, розташована ближче всього до верхньої/нижньої грані крайня канавка містить металевий вкладиш, що має подовжену ділянку такої форми, щоб закривати гребінь ребра між крайньою канавкою й верхньою/нижньою гранню. Переважно, металевий вкладиш простягається за всією довжиною канавки. Тому єдиний металевий вкладиш може використовуватися для захисту бічних стінок всієї канавки. Однак, при деяких обставинах, може бути переважно підготувати більше короткі металеві вкладиші, при цьому безліч таких більше коротких металевих вкладишів можуть використовуватися для закриття всієї або тільки частини канавки. Переважно, металевий вкладиш установлюється у канавці знімно й може бути з'єднаний у канавці за допомогою відповідності форми або за допомогою інших засобів, таких як болти або гвинти. Переважно, охолоджувальна плита виготовлена щонайменше з одного з наступних матеріалів: міді, мідного сплаву або сталі. Короткий опис креслень Тепер, як приклад будуть описані кращі варіанти здійснення винаходу з посиланням на прикладені креслення, на яких зображені: Фіг. 1 спрощений вигляд у перспективі охолоджувальної плити відповідно до винаходу, Фіг. 2 збільшене зображення канавки, із установленим металевим вкладишем відповідно до першого варіанта здійснення винаходу, Фіг. 3 збільшене зображення канавки, із установленим металевим вкладишем відповідно до другого варіанта здійснення винаходу, Фіг. 4 збільшене зображення канавки, із установленим металевим вкладишем відповідно до третього варіанта здійснення винаходу, Фіг. 5 збільшене зображення металевого вкладиша, виконаного відповідно до одного аспекту винаходу, Фіг. 6 збільшене зображення металевого вкладиша, виконаного відповідно до іншого аспекту винаходу, і Фіг. 7 вигляд у перспективі металевого вкладиша, виконаного відповідно до наступного аспекту винаходу. Опис кращих варіантів здійснення винаходу Охолоджувальні плити використовуються для закриття внутрішньої стінки зовнішнього корпуса металургійної печі, такої як, наприклад, доменної печі або дугової електропечі. Призначенням таких охолоджувальних плит є утворення: (1) тепловідвідного захисного екрана між внутрішньою частиною печі й зовнішнім корпусом печі, і (2) фіксуючого засобу для 2 UA 100895 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 облицювання вогнетривкою цеглою, вогнетривкого торкретування або створення захисного гарнісажу всередині печі. Посилаючись на фіг. 1, слід зазначити, що охолоджувальна плита 10 має виконаний у вигляді панелі корпус 12, що виготовлений, наприклад, з литого або кованого корпусу з міді, мідного сплаву або сталі. Цей виконаний у вигляді панелі корпус 12 має лицьову сторону 14, яку також називають гарячою стороною, яка буде звернена до внутрішньої поверхні стінки печі, і задню сторону 16, яку також називають холодною стороною, яка буде звернена до внутрішньої поверхні стінки печі. Виконаний у вигляді панелі корпус 12 звичайно має форму чотирикутника з парою довгих першої й другої граней 18, 20 і парою коротких верхніх і нижніх граней 22, 24. Більшість сучасних охолоджувальних плит мають ширину у діапазоні від 600 до 1300 мм і висоту у діапазоні від 1000 до 4200 мм. Однак варто розуміти, що висота й ширина охолоджувальної плити, серед усього іншого, може бути підігнана до структурних умов металургійної печі й до обмежень, що виникають з виробничого процесу. Також охолоджувальна плита 10 містить сполучні труби (не показані) на задній стороні 16 для циркуляції охолоджуючої рідини, звичайно води, через розташовані всередині виконаного у вигляді панелі корпусу 12 охолоджуючі канали (не показані). Слід зазначити, що лицьова сторона 14 за допомогою канавок 32 підрозділена на пластинчасті ребра 34. Звичайно, канавки 32 обмежуючі збоку пластинчасті ребра 34, безпосередньо відлиті у виконаному у вигляді панелі корпусі 12. У вигляді виключення, ці канавки 32 можуть також відфрезеровані у лицьовій стороні 14 виконаного у вигляді панелі корпусу 12. Як видно на фіг. 1, пластинчасті ребра 34 простягаються паралельно верхнім і нижнім граням 22, 24 від першої грані 18 до другої грані 20 виконаного у вигляді панелі корпусу 12. Коли охолоджувальна плита 10 встановлена у печі, канавки 32 і пластинчасті ребра 34 розташовані горизонтально. Вони утворюють фіксуючий засіб для фіксації облицювання вогнетривкою цеглою, вогнетривкого торкретування або створення захисного гарнісажу до лицьової сторони 14. Краща геометрія канавок 32 і пластинчастих ребер 34, що гарантує відмінну фіксацію до лицьової сторони 14 для облицювання вогнетривкою цеглою, матеріалу для вогнетривкого торкретування або створення захисного гарнісажу, також показана на фіг. 1. Слід зазначити, що канавки 32 мають поперечний перетин у вигляді ластівчиного хвоста (або роздвоєного хвоста), тобто ширина на вході канавки 32 вужче, ніж ширина в її основі 38. У результаті ребра 34 щодо канавок 32 мають поперечний перетин у вигляді зворотного ластівчиного хвоста (або зворотного роздвоєного хвоста), тобто ширина у гребеня 37 ребра 34 ширше, ніж ширина в його основі. Кут між основою 38 канавки 32 і бічною стінкою 39 ребра 34 звичайно перебуває у діапазоні від 70° до 85°. Для того, щоб забезпечити сильну фіксацію облицювання вогнетривкою цеглою, торкретування або захисного гарнісажу у лицьовій стороні 14, середня ширина пластинчастого ребра 34, вимірювана на половині висоти пластинчастого ребра 34, переважно менше, ніж середня ширина канавки 32, вимірювана на половині висоти канавки 32. Типові значення для середньої ширини канавки 32 перебувають, наприклад, у діапазоні від 40 мм до 100 мм. Типові значення для середньої ширини пластинчастого ребра 31 перебувають, наприклад, у діапазоні від 20 мм до 40 мм. Висота пластинчастих ребер 34 (яка відповідає глибині канавок 32) звичайно становить між 20 % і 40 % загальної товщини виконаного у вигляді панелі корпусу 12. Відповідно до даного винаходу щонайменше одна з канавок 32 забезпечена металевим вкладишем 40, який розташований впритул щонайменше до однієї з бічних стінок 39. Металевий вкладиш виготовлений зі сталі, переважно високозносостійкої сталі.Переважно, для утворення металевого вкладиша може застосовуватися листовий метал. Але варто помітити, що можуть використовуватися й інші метали. Перший варіант здійснення такого металевого вкладиша 40 показаний на фіг. 2. Цей металевий вкладиш 40 містить першу ділянку 42 вкладиша, що закриває першу бічну стінку 39 канавки 32, і другу ділянку 42' вкладиша, що закриває другу бічну стінку 39' канавки 32. Перша й друга ділянки 42, 42' вкладиша з'єднані одна з одною за допомогою третьої ділянки 44 вкладиша, що закриває основу 38 канавки 32. Металевий вкладиш 40 утворений суцільно з листового металу й утворений так, щоб точно відповідати стінкам усередині канавки 32. У показаному на фіг. 2 варіанті здійснення металевий вкладиш 40 установлений врівень з гребенями 37 ребер 34, тобто металевий вкладиш 40 закриває всю висоту бічних стінок 39, 39', але не виступає з канавки 32. Металевий вкладиш 40 утворений так, щоб фіксуватися у нерухливому стані у канавці 32 за рахунок відповідності форми. Альтернативно, для кріплення металевого вкладиша 40 у канавці 32 можуть бути передбачені інші способи з'єднання, наприклад болти або гвинти. 3 UA 100895 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Завдяки металевому вкладишу 40, що закриває бічні стінки 39, 39' ребер 34, останні захищені від ерозії. Якщо, як іноді трапляється, піч експлуатується без покриваючого охолоджувальні плити захисного шару (облицювання вогнетривкою цеглою, торкретування або захисного гарнісажу), перша й друга ділянки 42, 42' вкладиша у значній мірі запобігають матеріалу ребер 34 від видалення внаслідок агресивних умов у печі. Невелике зношування гребеня 37 все ще може виникати, але це зношування не є значним. Переважно, металевий вкладиш 40 розташований у канавці 32 знімно, так що можлива заміна зношеного або ушкодженого металевого вкладиша. Дійсно, як тільки охолоджувальна плита 10 знята з внутрішньої стінки зовнішнього корпуса металургійної печі, металевий вкладиш 40 може бути плавно зрушений з канавки 32 у паралельному канавці 32 напрямку. Резервний металевий вкладиш може потім бути вставлений заново у канавку 32 до того, як буде повторно встановлена охолоджувальна плита 10. Другий варіант здійснення металевого вкладиша показаний на фіг. 3. Цей металевий вкладиш схожий на металевий вкладиш фіг. 2 і не буде описаний докладно. На відміну від металевого вкладиша фіг. 2, металевий вкладиш 40 відповідно до цього варіанта здійснення встановлений не врівень з гребенями 37 ребер 34. Дійсно, кожна з першої й другої ділянки 42, 42' вкладиша містять виступаючу грань 46, 46', що видається з канавки 32. Виступаючі грані 46, 46' мають таку форму, щоб закривати ділянку гребеня 37 ребра 34. Наступний варіант здійснення металевого вкладиша показаний на фіг. 4. Цей металевий вкладиш знову схожий на металевий вкладиш фіг. 2, але виконаний для використання на крайовій канавці 32'. Як показано на фіг. 1 і 4, така крайова канавка 32' може бути, наприклад, канавкою, найближчою до верхньої грані 22. Металевий вкладиш 40 відповідно до цього варіанта здійснення містить на своїй другій ділянці 42' вкладиша подовжену ділянку 48, що має таку форму, щоб закривати гребінь 37 ребра 34 між крайовою канавкою 32' і верхньою гранню 22. Подовжена ділянка 48 містить також крайову ділянку 50, що закриває верхню грань 22. Конструкція металевого вкладиша 40 тепер буде описана більше докладно з посиланням на фіг. 5-7. Металевий вкладиш 40 може бути утворений суцільним з листового матеріалу, як показано на фіг. 5, при цьому листовий матеріал зігнутий для утворення першої, другої й третьої ділянок 42, 42', 44 вкладиша. Згідно фіг. 6 металева вкладка 40 утворена першою, другою й третьою ділянками 42, 42', 44 вкладиша у вигляді трьох окремих частин, які потім зібрані й зварені разом. Перший зварений шов 52 розташований між першою й третьою ділянками 42, 44 вкладиша, а другий зварений шов 52' розташований між другою й третьою ділянками 42', 44 вкладиша. Відповідно до наступного, показаного на фіг. 7 варіанту здійснення винаходу металевий вкладиш 40 утворений першою й другою ділянками 42, 42' вкладиша у вигляді двох окремих частин. Перша й друга ділянки 42, 42' вкладиша утримуються в їх положенні впритул до відповідних бічних стінок 39, 39' за допомогою перемежованих сполучних елементів 54, розташованих уздовж металевого вкладиша 40. Сполучні елементи 54 можуть бути з'єднані з першою й другою ділянками 42, 42' вкладиша за допомогою звареного шва 56. Список посилальних позначень 10 Охолоджувальна плита 12 Виконаний у вигляді панелі корпус 14 Лицьова сторона 16 Задня сторона 18 Перша грань 20 Друга грань 22 Верхня грань 24 Нижня грань 32 Канавка 34Ребро 37 Гребінь 38 Основа 39 Перша бічна стінка 39' Друга бічна стінка 40 Металева вставка 42 Перша ділянка вставки 42' Друга ділянка вставки 44 Третя ділянка вставки 46 Виступаюча грань 46' Виступаюча грань 48 Подовжена ділянка 4 UA 100895 C2 5 50 Ділянка грані 52 Перший зварений шов 52' Другий зварений шов 54 Сполучні елементи 56 Зварений шов ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Охолоджувальна плита для металургійної печі, що містить виконаний у вигляді панелі корпус, який має лицьову сторону й протилежну задню сторону, верхню грань і протилежну нижню грань, і першу бічну грань і протилежну другу бічну грань, при цьому лицьова сторона забезпечена канавками, які простягаються між першою й другою гранями, канавки утворюють пластинчасті ребра на лицьовій стороні, кожне ребро має гребінь і бічні стінки, що примикають, при цьому у канавці між двома сусідніми ребрами розташована основа, яка відрізняється тим, що щонайменше одна з канавок забезпечена металевим вкладишем, який розташований впритул щонайменше до однієї з бічних стінок. 2. Охолоджувальна плита за п. 1, в якій металевий вкладиш виготовлений зі сталі. 3. Охолоджувальна плита за п. 2, в якій металевий вкладиш виготовлений з високозносостійкої сталі. 4. Охолоджувальна плита за одним із пп. 1-3, в якій металевий вкладиш виготовлений з листового металу. 5. Охолоджувальна плита за одним із пп. 1-4, в якій канавки утворені з шириною, що на вході канавки вужче, ніж в основі канавки. 6. Охолоджувальна плита за п. 5, в якій канавки утворені з поперечним перетином у вигляді ластівчина хвоста. 7. Охолоджувальна плита за одним із пп. 1-6, в якій металевий вкладиш містить першу ділянку вкладиша, що закриває першу бічну стінку канавки, і другу ділянку вкладиша, що закриває другу бічну стінку канавки. 8. Охолоджувальна плита за п. 7, в якій металевий вкладиш містить перемичку, що з'єднує першу ділянку вкладиша з другою ділянкою вкладиша. 9. Охолоджувальна плита за п. 8, в якій перемичка утворена множиною перемежованих сполучних елементів, при цьому сполучні елементи з'єднують першу і другу ділянки вкладиша щонайменше за частиною довжини металевого вкладиша. 10. Охолоджувальна плита за п. 8, в якій перемичка утворена у вигляді третьої ділянки вкладиша, що закриває основу канавки. 11. Охолоджувальна плита за одним із пп. 8-10, в якій перемичка утворена суцільною з першою й другою ділянкою вкладиша. 12. Охолоджувальна плита за одним із пп. 8-11, в якій перемичка з'єднана з першою й другою ділянками вкладиша за допомогою зварювання. 13. Охолоджувальна плита за одним із попередніх пунктів, в якій металевий вкладиш містить виступаючу грань, що видається з канавки, при цьому виступаюча грань має таку форму, щоб закривати ділянку гребеня ребра. 14. Охолоджувальна плита за одним із попередніх пунктів, в якій розташована ближче всього до верхньої/нижньої грані крайня канавка містить металевий вкладиш, що має подовжену ділянку такої форми, щоб закривати гребінь ребра між крайньою канавкою й верхньою/нижньою гранню. 15. Охолоджувальна плита за п. 14, в якій подовжена ділянка має таку форму, щоб також закривати верхню/нижню грань. 16. Охолоджувальна плита за одним із попередніх пунктів, в якій металевий вкладиш простягається за всією довжиною канавки. 17. Охолоджувальна плита за одним із попередніх пунктів, в якій металевий вкладиш установлений у канавці знімно. 18. Охолоджувальна плита за одним із попередніх пунктів, в якій металевий вкладиш з'єднаний з канавкою за рахунок відповідності форми або болтами, або гвинтами. 19. Охолоджувальна плита за одним із попередніх пунктів, в якій охолоджувальна плита виготовлена щонайменше з одного з наступних матеріалів: міді, мідного сплаву або сталі. 5 UA 100895 C2 6 UA 100895 C2 7 UA 100895 C2 Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8