Холодильник доменної печі

Винахід стосується чорної металургії і може бути застосовано в доменному виробництві, а також при виготовленні холодильників на машинобудівних підприємствах. Відомі плитові холодильники доменної печі, виготовленні з чавун у с кулястим графітом, в які залито сталеві труби з вогнетривким покриттям товщиною 0,08...0,25 мм, виготовленим з корунду (Заявка №56-4960. Япония. MПK C21B7/10, опубл. 05.11.85 - прототип). На практиці при виготовленні аналогічних холодильників в якості вогнетривкого покриття сталевих труб використовують маршалітову фарбу, основою якої є кремнезем. (Ю.С.Зайцев, О.В.Филипов Новые технические решения в охлаждении доменных печей. Изд. "Основа" при ХГУ, 1992г.; "Основные положения типовой технологии отливки холодильников доменной печи", ВНИПИЧерметэнергоочистка, 062501-ТУ, 1981г.). Недоліком відомих холодильників є їх низька експлуатаційна надійність, спричинена недостатньо ефективним охолодженням робочої поверхні холодильника та передчасним руйнуванням труб, залитих в тіло холодильника, що викликає необхідність неодноразової заміни холодильників в міжремонтний період експлуатації доменної печи. Це призводить до втрат у виробництві і потребує суттєвих матеріальних витрат. Одною з основних причин зазначеного віще недоліка відомих холодильників доменної печі є те, що в якості вогнетривкого прошарку між тілом холодильника і зовнішньою поверхнею сталевих труб для циркуляції води використовують матеріали (маршаліт, корунд),теплопровідність яких в 20...30 разів нижче ніж теплопровідність чавун у. Тому вогнетривний прошарок із цих матеріалів створює значний термічний опір тепловому потоку від робочого простору печі до охолоджуючої води, яка циркулює в трубах, що приводить до підвищення температури робочої поверхні холодильника і є одною з причин зниження його стійкості. Іншою причиною низької стійкості відомих холодильників є передчасне руйнування сталевих тр уб, залити х у тіло холодильника. Причиною цього є навуглецьовування труб в наслідок дифузії вуглецю чавун у як при відливанні холодильника, так і при його експлуатації. Вогнетривкий прошарок в відомих холодильниках складає (0,08...0,25)мм і не перевищує 0,5 мм, щоб зробити мінімальним термічний опір тепловому потоку. Такий прошарок не забезпечує надійну ізоляцію поверхні сталевих труб від безпосереднього контакту їх з чавуном тіла холодильника. Внаслідок дифузії вуглецю його кількість в поверхневому шарі сталевих тр уб підвищується в 3...8 разів порівнянно до початкової, що приводить до крихкості металу і, як наслідок, до виникнення тріщин в трубах та передчасному виходу з ладу холодильників. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити конструкцію чавунних холодильників доменної печі шляхом використання більш ефективного матеріалу для вогнетривкого прошарку, щоб ізолювати зовнішню поверхню сталевих труб від безпосереднього контакту з чавуном тіла холодильника і оптимізувати співвідношення товщин вогнетривкого прошарку й стінки сталевих тр уб, що забезпечить підвищення експлуатаційної надійності холодильника. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що в відомому холодильнику доменної печі, який має литий корпус з високоміцного чавуну з кулястим графітом, сталеві труби, залиті в корпус, та вогнетривкий прошарок між поверхнею труб і литим корпусом, вогнетривкий прошарок виконано із матеріалу на основі оксиду магнію, а його товщина складає (0,10...0,25) товщини стінки труб. На кресленні схематично зображено заявлений холодильник доменної печі. Холодильник має литий корпус 1, виконаний з високоміцного чавун у з кулястим графітом, сталеві тр уби 2 для циркуляції води, залиті в корпус, та вогнетривкий прошарок 3 для ізоляції зовнішньої поверхні труб. Відмінні від прототипу суттєві ознаки винаходу: вогнетривкий прошарок виконано з матеріалу на основі оксиду магнію, товщина вогнетривкого прошарку складає (0,10...0,25) товщини стінки труб. Суть винаходу полягає в тому, що в запропонованій конструкції холодильника використовується вогнетривкий прошарок Із матеріалу на основі оксиду магнію (оксид магнію та зв'язуючий матеріал), теплопровідність якого в 3...4 рази вище теплопровідності відомих матеріалів, які використовуються для формування прошарку. Це суттєво (в 3...4 рази) знижує термічний опір тепловому потоку від робочої поверхні холодильника до охолоджуючої води, циркулюючої в труба х, що поліпшує умови експлуатації холодильника, підвищує його надійність та довговічність. Використання в якості вогнетривкого прошарку матеріалу на основі оксиду магнію дозволяє підвищити товщин у прошарку без погіршення умов охолодження робочої поверхні холодильника. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак і технічним результатом підтверджується тим , що тільки сукупність усіх суттєви х ознак необхідна і достатня для отримання цього результату, що підтверджується перевіркою дослідами, наведеними нижче. Щоб визначити оптимальні параметри співвідношення товщин вогнетривкого захисного прошарку та стінки труб використали результати експериментів, проведених на модельних зразках холодильників при "гарячому" моделюванні, що наведені в таблиці. Таблиця № досліду Збільшення Температура Співвідношення h і Товщина кількості охолоджуючої води товщини стінки труби вогнетривкого вуглецю в залитих тр убах, на виході з труби, прошарку (h), мм (d ) °С % абс. 1 0,5 0,10 0,12 47 2 3 4 0,9 1,5 0,4 0,15 0,25 0,08 0,09 0,10 0,28 45 44 48 Примітка Середнє значення 3х дослідів -"-"-" 5 відомий холодильник 1,8 0,3 0,10 40 -" 0,08...0,50 0,02...0,10 0,54...0,86 35...40 -" Як бачимо з дослідів, наведених в таблиці, найбільший позитивний ефект (мінімальне значення навуглецьовування сталевих тр уб та термічного опору вогнетривкого прошарку) досягається тільки при використанні холодильників, конструктивні елементи яких знаходяться в межах заявляємого винаходу (досліди 1...3). При експлуатації холодильників, в яких співвідношення h / d нижче 0,1, значно зростав навуглецьовування сталевих тр уб (дослід 4), а при експлуатації холодильників, в яких співвідношення h / d більш ніж 0,25, зростає термічний опір тепловому потоку від робочої поверхні холодильника до охолоджуючої води, що циркулює в труба х (дослід 5). Це приводить, при інших рівних умовах, до зниження температури охолоджуючої води. Використання запропонованого винаходу в промисловості забезпечить суттєвий економічних ефект в наслідок підвищення експлуатаційної надійності та збільшення строку безаварійної роботи холодильників.