Спосіб нагрівання футеровки чавуновозного ковша

Реферат: Спосіб нагрівання футерівки чавуновозного ковша, що включає сушіння футерівки ковша до температури 100-200 °C і наступне її нагрівання до робочої температури подачею газоподібного палива й повітря з коефіцієнтом витрати повітря α=1,05-1,10, при якому нагрівання футерівки до робочої температури, рівної 1250-1300 °C, ведуть у два етапи, при цьому нагрівання на першому етапі до температури 380-420 °C ведуть зі швидкістю 45-55 °C/год. при температурі навколишнього повітря не більше +35 °C, а при температурі навколишнього повітря не менше +5 °C - зі швидкістю 25-35 °C/год., нагрівання на другому етапі до робочої температури ведуть зі швидкістю 85-95 °C/год. при температурі навколишнього повітря більше 35 °C, а при температурі навколишнього повітря не менше +5 °C - зі швидкістю 70-75 °C/год. UA 90429 U (12) UA 90429 U UA 90429 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до чорної металургії й може бути використана для нагрівання вогнетривкої футерівки чавуновозного ковша перед наповненням його рідким чавуном, що надходять при розливанні з доменних печей. Як правило, наповнення чавуном проводиться в остиглий ківш, тому що час транспортування ковшів після розливання чавуну в плавильну піч і доставки ковшів під розливний жолоб доменної печі становить 2-3 години. Відомий спосіб сушіння та розігріву футерівки сталерозливного ковша, що накритий кришкою та має газовідвідний засіб нагрівання, який включає нагрівання футерівки до оптимальної для приймання рідкого металу температури 1600-1640 °C розміщеним усередині ковша пальником на відстані її торця від кришки в межах 0,001-0,2 м з орієнтацією факела в напрямку дна ковша при створенні усередині ковша надлишкового тиску робочого середовища шляхом зміни площі перерізу газовідвідного засобу та відвід конвективним теплообміном робочого середовища за межі ковша, при цьому нагрівання здійснюють у два етапи, причому на першому етапі температуру футерівки підтримують у діапазоні 100-400 °C при забезпеченні усередині ковша протягом 60-80 % часу нагрівання надлишкового тиску, рівного 0,5-30 Па, а на другому етапі температуру футерівки підвищують до 800-1200 °C та протягом решти часу нагрівання підтримують її при надлишковому тиску робочого середовища, рівному 15-150 Па (RU, № 2119844, кл. B22D 41/015, опубл. 10.10.1998 г.). Недоліком цього способу є те, що вогнетривку футерівку ковша нагрівають до температури рідкого металу 1600-1640 °C, що вимагає значної тривалості нагрівання й витрати палива на нагрівання. Створення надлишкового тиску робочого середовища зміною положення кришки ковша ускладнює конструкцію устаткування і його експлуатацію. Крім того, при спалюванні палива в ковші не є можливим здійснювати регулювання співвідношення газ-повітря, що призводить до перевитрати палива. Подача в пальник вентилятором струменя повітря в струмінь газу супроводжується дробленням струменів, не забезпечуючи гомогенного змішування компонентів палива, що приводить до неоптимальної повноти згоряння палива й, крім того, сполучена зі значними енерговитратами по технічному повітрю. Найбільш близьким аналогом пропонованої корисної моделі є спосіб керування процесом нагрівання монолітної вогнетривкої футерівки ковша, що включає сушіння футерівки ковша до температури 100-200 °C, подальше нагрівання футерівки до робочої температури 900-1200 °C шляхом подавання газоподібного палива й повітря для горіння в робочий простір ковша відповідно до технологічних параметрів, заданих на підставі теплового балансу сталерозливного ковша, при цьому газоподібне паливо й повітря для горіння подають із витратою, що забезпечує його спалювання із гранично припустимим коефіцієнтом спалювання палива α=1,05-1,10, у процесі подавання палива здійснюють безперервне вимірювання технологічних параметрів ковша, порівнюють їх із заданими технологічними параметрами й, при відхиленні вимірюваних технологічних параметрів від заданих, здійснюють корегування витрати газоподібного палива і тривалість нагрівання вогнетривкої футерівки за пропонованими залежностями згідно з теплофізичними властивостями вогнетривкої футеровки (UA, № 91416 С2, кл. B22D 41/005, B22D 41/02, B22D 41/12, опубл. 10.10.1998 г.). Відомий спосіб має ряд недоліків: - нагрівання футерівки ковша до невисокої робочої температури 900-1200 °C, що обумовлена спалюванням палива з підвищеним коефіцієнтом витрати повітря до 1,25; - при спалюванні палива не враховуються сезонні коливання температури навколишнього повітря (близько 35 °C у літній і 5 °C у зимовий періоди); - не враховується тривалість повного видалення вологи з футерівки в період сушіння ковша, після якого можна збільшити швидкість нагрівання без її руйнування й збільшення температури кожуха ковша; - високий вміст шкідливих речовин (CO, NOx і ін.) у навколишньому середовищі внаслідок того, що процес сушіння й нагрівання ведуть на стендах у приміщенні разливного прольоту в цеху. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу нагрівання футеровки чавуновозного ковша, в якому за рахунок оптимізації швидкості нагрівання залежно від температури навколишнього повітря забезпечується підвищення рівномірності нагрівання, що приводить до підвищення стійкості футерівки при зниженні витрати газоподібного палива й вогнетривів, а також поліпшує екологічну ситуацію. Поставлена задача вирішується тим, що в способі нагрівання футерівки чавуновозного ковша, що включає сушіння футерівки ковша до температури 100-200 °C і наступне її нагрівання до робочої температури подачею газоподібного палива й повітря з коефіцієнтом витрати 1 UA 90429 U 5 10 15 20 25 30 35 повітря α=1,05-1,10, згідно з корисною моделлю, нагрівання футерівки до робочої температури, рівної 1250-1300 °C, ведуть у два етапи, при цьому нагрівання на першому етапі до температури 380-420 °C ведуть зі швидкістю 45-55 °C/год. при температурі навколишнього повітря не більш +35 °C, а при температурі навколишнього повітря не менше +5 °C - зі швидкістю 25-35 °C/год., нагрівання на другому етапі до робочої температури ведуть зі швидкістю 85-95 °C/год. при температурі навколишнього повітря більше 35 °C, а при температурі навколишнього повітря не менше +5 °C - зі швидкістю 70-75 °C/год. Суть способу пояснюється рисунком, на якому показаний температурний графік режимів сушіння й нагрівання, де: 1 і 2 - час і швидкість нагрівання футерівки при температурі повітря для горіння +35 °C; 3 і 4 - час і швидкість нагрівання футерівки при температурі повітря для горіння +5° С; 5 - температура кожуха ковша°С. Приклад. Пропонований і відомий способи були випробувані у виробничих умовах. Після ремонту футерівку (Аl2О3=40 %, SiO2=60 %) чавуновозних ковшів піддавали нагріванню на стенді, оснащеному АСК ТП за двома варіантами пропонованого способу й по способу - найближчому аналогу. Температуру нагрівання контролювали термопарою, установленою в кришці ковша. Газоподібне паливо, за яке використовували природний газ і вентиляторне повітря, подавали з витратою, що забезпечує α=1,10. Безперервне вимірювання технологічних параметрів у ковші, контроль, порівняння, формування сигналів, керування виконання механізмами здійснювали за допомогою програмного логічного контролера, який по заздалегідь установлених оптимальних співвідношеннях витрат газоподібного палива й повітря забезпечує необхідну швидкість нагрівання й температуру в ковші. Досвідами встановлено, що після капітального ремонту чавуновозного ковша нагрівання футерівки складається із двох етапів. Перший етап - сушіння, другий - нагрівання, що залежить від сезонної температури навколишнього повітря для горіння, яка в зимовий період становить +5 °C, у літній +35 °C. У перший етап температура закінчення сушіння (видалення вологи) становить 380-420 °C, у другий етап 1280-1320 °C, при цьому тривалість сушіння - 7 і 12 годин, нагрівання - 10 і 24 години, відповідно. Для поліпшення екологічної ситуації при нагріванні чавуновозні ковші винесені із зони цеху й установлені на ділянці, де видалення газоподібних продуктів горіння здійснюється через димар цеху. Технологічні параметри й результати нагрівання чавуновозних ковшів по способунайближчому аналогу й пропонованому способу наведені в таблиці. Таблиця Режим нагрівання Найближчий аналог Пропонований спосіб 40 45 50 Tф °С τ г t 1100 350 1300 400 Сс °С/г Ср 20 30 17 24 40 20 50 70 60 50 90 75 Vг 3 м /г 135 110 100 65 ΔVг α СО % 25 1,25 0,02 35 1,05 0,01 Tф і t - максимальна температура поверхні футерівки при нагріванні та сушінні ковша; τ - тривалість нагрівання футерівки; Сс і Ср - швидкість сушіння та нагрівання футерівки; Vг і ΔVг - витрата природного газу та економія; α - коефіцієнт витрати палива; CO - окис вуглецю у вихідних продуктах горіння з ковша; чисельник - дані для температури повітря для горіння +35 °C, знаменник - для температури повітря для горіння +5 °C. Після нагрівання футерівки ковша в нього заливали чавун з доменної печі та направляли до місця заливки. Як видно з таблиці, реалізація пропонованого способу забезпечує підвищення температури нагрівання футерівки до 1300 °C, зниження витрати палива внаслідок зменшення коефіцієнта витрати повітря з 1,25 до 1,05. 2 UA 90429 U 5 Як видно із представленого температурного графіка, процес нагрівання футерівки до 1300 °C іде більш повільно й дозволяє знизити перепад між температурою самої футерівки й температурою рідкого чавуну, що розливається в ківш ємкістю 100 т, що у свою чергу приводить до зниження витрати палива й впливу термоудару, збільшенню стійкості вогнетривів і збільшенню до 580 наливів ковша (замість 450 наливів). Таким чином, використання пропонованого способу забезпечує підвищення рівномірності нагрівання, що приводить до підвищення стійкості футерівки при зниженні витрати газоподібного палива й вогнетривів, а також поліпшує екологічну ситуацію за рахунок оптимізації швидкості нагрівання залежно від температури навколишнього повітря. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Спосіб нагрівання футерівки чавуновозного ковша, що включає сушіння футерівки ковша до температури 100-200 °C і наступне її нагрівання до робочої температури подачею газоподібного палива й повітря з коефіцієнтом витрати повітря α=1,05-1,10, який відрізняється тим, що нагрівання футерівки до робочої температури, рівної 1250-1300 °C, ведуть у два етапи, при цьому нагрівання на першому етапі до температури 380-420 °C ведуть зі швидкістю 4555 °C/год. при температурі навколишнього повітря не більше +35 °C, а при температурі навколишнього повітря не менше +5 °C - зі швидкістю 25-35 °C/год., нагрівання на другому етапі до робочої температури ведуть зі швидкістю 85-95 °C/год. при температурі навколишнього повітря більше 35 °C, а при температурі навколишнього повітря не менше +5 °C - зі швидкістю 70-75 °C/год. Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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 3