Теплоізолююча кришка кисневого конвертера

Винахід відноситься до металургії, а саме до киснево-конвертерного виробництва сталі. Відома теплоізолююча кришка кисневого конвертера [1, стор 228, 229] - прототип, що складається з металевого корпусу і шару вогнетривкої теплоізоляції, виконаного у вигляді ошлакованої футерівки з вогнетривкої цеглини. Ця кришка встановлюється для закриття горловини конвертера при його положенні «на боці» для зменшення теплових втрат від футерівки конвертера (через горловину) в період розігрівання футерівки конвертера, а також в період тривалих міжплавочних простоїв. Використовування вказаної теплоізолюючої кришки дозволяє: 1) зменшити термічне розтріскування вогнетривкої цегли футерівки конвертера, яке виникає за рахунок швидкого охолодження, тобто різкого зниження температури поверхневого шару футерівки в період міжплавочного простою конвертера; 2) зменшити термічне розтріскування вогнетривкої цегли футерівки конвертера, яке виникає за рахунок швидкого нагріву, тобто різкого збільшення температури поверхневого шару остиглого в період тривалого міжплавочного простою футерівки при заливці чавуна в конвертер на подальшій плавці; 3) зменшити окиснення поверхневого шару футерівки і його подальше руйнування за рахунок кисню з підсосів оточуючого повітря в гарячий простір конвертера через горловину в період простою; 4) зменшити тепловтрати від футерівки конвертера за рахунок випромінювання і конвекції через горловину в навколишнє середовище, тим самим зберегти ентальпію (тепловміст) футерівки конвертера, особливо її активного поверхневого теплового шару і, як наслідок, поліпшити тепловий баланс конвертерних плавок, що йдуть за тривалим міжплавочним простоєм. Проте відома теплоізолююча кришка кисневого конвертера має ряд істотних недоліків: 1) кришка має достатньо рівну і «жорстку» робочу поверхню, а торець футерівки горловини конвертера в процесі експлуатації, як відомо, може бути істотно ошлакований, заметалений, мати вибоїни і т.п., тобто є, як правило, нерівним. Тому, навіть при притисненні вказаної кришки до горловини, що зробити на практиці достатньо складно при положенні конвертера «на боці», між конвертером і кришкою матимуть місце зазори і нещільність, через яку підсмоктуватиметься всередину конвертера оточуюче повітря і матимуть місце тепловтрати (випромінюванням і конвекцією) в навколишнє середовище, внаслідок чого, окислюється і руйнується поверхневий шар вогнетривів (зменшується стійкість футерівки) і погіршується тепловий баланс конвертерних плавок, що проводитимуться безпосередньо після тривалого міжплавочного простою; 2) кришка встановлюється тільки при положенні конвертера "на боці", тому вона принципово не може мати герметизуючий шар з дисперсного вогнетривкого матеріалу, оскільки він на ній не триматиметься при вказаному положенні, а просипиться вниз, під конвертер. Крім того, положення конвертера «на боці» в період тривалих міжплавочних простоїв не є оптимальним з погляду максимального придушення конвекції і підсосів оточуючого повітря в робочий простір конвертера, як це має місце, наприклад, при положенні конвертера «горловиною вниз»; 3) кришка має щільний шар вогнетривкої теплоізоляції, виконаний у вигляді кладки з вогнетривкої цеглини і потім ошлакований по робочій поверхні. Коефіцієнт теплопровідності вогнетривкої цеглини достатньо високий (залежно від виду вогнетрива знаходиться в межах l = 1 ¸ 10 Вт/(м .К)), що при тривалих міжплавочних простоях конвертера може привести до відчутни х тепловтрат за рахунок теплопередачі через саму кришку; 4) для виготовлення кришки використовується вогнетривка цеглина, що приводить до її дорожчання (за рахунок вартості власне цеглини і за рахунок виконання кладки). Крім того, при експлуатації кришки в реальних умовах виробництва (перенесення підйомними кранами, можливі удари об горловину конвертера і т.п.) вогнетривка кладка кришки може ушкодитися (розтріскатися або частково обрушитися), що вимагатиме її додаткового ремонту або заміни. Операція виготовлення відомої кришки достатньо тривала і трудомістка: виконати вогнетривку кладку, просушити її, потім ошлакувати поверхню кришки рідким шлаком і витримати до його повного охолодження. В основу винаходу поставлена задача удосконалити конструкцію теплоізолюючої кришки кисневого конвертера, в якій використовування нового матеріалу для вогнетривно-теплоізоляційного шару за рахунок повної герметизації зазора між теплоізолюючою кришкою і горловиною конвертера, зменшення теплопровідності вогнетривно-теплоізоляційного шару, зменшення вартості матеріалу кришки і трудомісткості її виго товлення, а також підвищення її експлуатаційної надійності, дозволить виключити підсос повітря в робочий простір конвертера і втрати теплоти від його футерівки випромінюванням і конвекцією через горловину, зменшити тепловтрати за рахунок теплопередачі через кришку, зменшити витрати на виготовлення і обслуговування кришки, і, зрештою, підвищити стійкість футерівки конвертера, поліпшити тепловий баланс конвертерних плавок (що проводитимуться після тривалих міжплавочних простоїв конвертера) і знизити собівартість одержуваної сталі, Рішення поставленої задачі досягається тим, що в теплоізолюючій кришці кисневого конвертера, що складається з металевого корпусу і шару вогнетривкої теплоізоляції, останній виконаний у вигляді засипки з дисперсного вогнетривкого матеріалу. А також між металевим корпусом і засипкою з дисперсного вогнетривкого матеріалу виконаний проміжний шар вогнетривкої теплоізоляції у вигляді футерівки металевого корпусу. Крім того, як вогнетривкий дисперсний матеріал використовується роздрібнюваний конвертерний шлак. Виконання шару вогнетривкої теплоізоляції кришки у вигляді засипки з дисперсного вогнетривкого матеріалу забезпечує при притисненні кришки до горловини конвертера (в положенні останнього «горловиною вниз») в період тривалих міжплавочних простоїв повну герметизацію робочого простору конвертера від оточуючого повітря, оскільки засипка з дисперсного вогнетривкого матеріалу створює своєрідний «пісочний затвор» на горловині конвертера. Це повністю виключає підсос оточуючого повітря в конвертер, а також тепловтрати від футерівки конвертера випромінюванням і конвекцією через його горловину. Оскільки між частинками матеріалу в засипці є прошарки повітря, ефективний коефіцієнт теплопровідності шара вогнетривкої теплоізоляції кришки (засипки) зменшується в 20 ¸ 100 разів! (в порівнянні з щільним шаром вогнетривкого матеріалу). Це істотно зменшує втрати теплоти від футерівки конвертера за рахунок теплопередачі через кришку. Застосування засипки з дисперсного вогнетривкого матеріалу дозволяє швидко і без значних трудови х витрат виготовити кришку. Для цього достатньо в металевий корпус засипати роздрібнений вогнетривкий матеріал у вигляді шара певної висоти і злегка розрівняти його поверхню. Така кришка не виходитиме з ладу внаслідок ударів і інших механічних дій. Виконання між металевим корпусом кришки і засипкою з дисперсного вогнетривкого матеріалу проміжного шару вогнетривкої теплоізоляції у вигляді футерівки металевого корпусу дозволяє зменшити об'єм засипки з дисперсного вогнетривкого матеріалу. Це є доцільним коли використовується більш дорогий або дефіцитний (на даний момент в цеху) дисперсний вогнетривкий матеріал. Використовування у якості дисперсного вогнетривкого матеріалу для виконання шару вогнетривкої теплоізоляції кришки роздрібнюваного конвертерного шлаку дозволяє зменшити до мінімуму витрати на виготовлення кришки, оскільки конвертерний шлак є найдешевшим матеріалом і є в будь-якому конвертерному цеху в необмеженій кількості. Сутність винаходу пояснюється на фіг. 1, 2, де на фіг. 1 - показана теплоізолююча кришка кисневого конвертера за п. 1 формули винаходу, а на фіг. 2 - теплоізолююча кришка кисневого конвертера за п. 2 формули винаходу. Теплоізолююча кришка кисневого конвертера складається з металевого корпусу 2 і шару вогнетривкої теплоізоляції 3 з дисперсного вогнетривкого матеріалу (фіг. 1). У якості останнього може використовуватися пісок, пісок кварциту, роздрібнювані відпрацьовані (що були у використанні - б/в) вогнетриви, конвертерний шлак, щебінь і т.п. Розмір фракції дисперсного вогнетривкого матеріалу складає від 5 до 100 мм При більш дрібній фракції знижується газовміст шару засипки і різко збільшується її ефективний коефіцієнт теплопровідності. При більш крупній фракції погіршується герметичність (можуть мати місце щілини і дрібні зазори) між горловиною конвертера і кришкою. Висота шару засипки з дисперсного вогнетривкого матеріалу складає не менше 0,02.Dг, де Dг - зовнішній діаметр горловини конвертера (по футерівці). При меншій висоті шара погіршується герметичність робочого простору конвертера. Діаметр кришки доцільно виконувати рівним 1,05 ¸ 1,25 зовнішніх діаметра горловини конвертера. Кришка може додатково містити проміжний шар вогнетривкої теплоізоляції 4 виконаний у вигляді футерівки металевого корпусу (фіг. 2). Ця футерівка може бути виконана у вигляді цегляної кладки (з відбракованої або б/в вогнетривкої або теплоізоляційної цеглини) або у вигляді монолітної (наливної або набивної) футерівки з вогнетривкої маси або вогнетривкого бетону. Пристрій працює таким чином. Кисневий конвертер на початку тривалого міжплавочного простою встановлюється в положення «горловиною вниз». Теплоізолююча кришка, що має металевий корпус 2 і шар вогнетривкої теплоізоляції 3 у вигляді засипки з дисперсного вогнетривкого матеріалу (наприклад, роздрібнюваного конвертерного шлаку) і, при необхідності, проміжний шар вогнетривкої теплоізоляції 4 у вигляді футерівки металевого корпусу кришки, встановлюється під конвертер (за допомогою крана або сталевозного візка) і за допомогою підйомного пристрою (типу домкрата) 5 підіймається вгору до притиснення до горловини конвертера. При цьому краї горловини конвертера входять всередину шара засипки з дисперсного вогнетривкого матеріалу на глибину не менше 0,02.Dг, де Dг - зовнішній діаметр горловини конвертера (по футерівці) і створюється повна герметизація і теплоізоляція робочого простору конвертера в період тривалого міжплавочного простою. Після закінчення міжплавочного простою кришка з конвертера знімається в зворотному порядку і встановлюється поряд із конвертером для подальшого її використовування. Застосування передбачуваної теплоізолюючої кришки кисневого конвертера в період тривалих міжплавочних простоїв останнього дозволить підвищити стійкість футерівки конвертера, поліпшити тепловий баланс конвертерних плавок, що проводяться безпосередньо за тривалим міжплавочним простоєм (знизити питому витрату чавуна на виплавку сталі, угар металу в конвертері і окисленність сталі), зменшити витрати на виготовлення і експлуатацію теплоізолюючої кришки. Джерела інформації 1. The application technique of the converter lining in Kwangyang Steelworks /Dae-Saeng Kim, Jeons-Wou Cho, ChunJans Chung //European Oxygen Steelmfring Congress. - Diisseldorf: EOSC, German Iron and Steel Institute. - 1993. - p. 226-231.