Вогнетривка стінка і металургійна ємність, яка містить таку вогнетривку стінку

1 Вогнетривка стінка (1), придатна, зокрема, для використання в металургійній ємності для безперервного виробництва чорнового заліза в плавильно-відновному процесі в умовах надзвичайно високого термічного навантаження у високоабразивному середовищі розплавленого шлаку з високим вмістом FeO, яка в напрямі ззовні всередину складається зі сталевої сорочки (6), мідної стінки (7) з водяним охолодженням, мідних вкладишів (8) з водяним охолодженням, виступаючих всередину, футерівки (9) з вогнетривкого матеріалу, яка спирається на вкладиші (8) 2 Стінка (1) за п 1, яка відрізняється тим, що вкладиші (8) встановлені з можливістю вертикального переміщення в ній 3 Стінка (1) за п 1 або 2, яка відрізняється тим, що верхні частини вкладишів (8) виступають всередину похило і вгору 4 Стінка (1) за будь-яким із пп 1-3, яка відрізняється тим, що нижні частини вкладишів (8) виступають всередину похило і вниз 5 Стінка (1) за будь-яким із пп 1-4, яка відрізняється тим, що вкладиші (8) розподілені по всій ВИСОТІ СТІНКИ 6 Стінка (1) за будь-яким із пп 1-5, яка відрізняється тим, що мідна стінка (7) з водяним охолодженням складається з панелей (21) 7 Стінка (1) за будь-яким із пп 1-6, яка відрізняється тим, що вкладиші (8) розташовані по висоті в шаховому порядку вздовж всієї ширини і/або всього периметра 8 Стінка (1) за будь-яким із пп 1-7, яка відрізняється тим, що футерівка (9) укладена на вкладиші (8) без будівельного розчину 9 Стінка (1) за будь-яким із пп 1-8, яка відрізняється тим, що футерівка (9) укладена на стінку (7) з водяним охолодженням без будівельного розчину 10 Стінка (1) за будь-яким із пп 1-9, яка відрізняється тим, що футерівка (9) виконана з блоків графіту (10) з коефіцієнтом теплопровідності в діапазоні 60-150 Вт/мК 11 Стінка (1) за будь-яким із пп 1-9, яка відрізняється тим, що футерівка (9) виконана з блоків напівграфіту з коефіцієнтом теплопровідності в діапазоні 30-60 Вт/мК 12 Стінка (1) за будь-яким із пп 1-9, яка відрізняється тим, що футерівка (9) виконана з вогнетривких цеглин 13 Стінка (1) за п 12, яка відрізняється тим, що цеглини (11) є такими, що застосовуються в конвертерах для виробництва сталі або в електропечах для виробництва сталі 14 Стінка (1) за п 12 або 13, яка відрізняється тим, що цеглини (11) є магнезитно-вуглецевими 15 Стінка (1) за будь-яким із пп 1-14, яка відрізняється тим, що в напрямі ззовні всередину футерівка складається з шару графіту (10), укладеного на мідну стінку (7), і шару вогнетривких цеглин (11) 16 Стінка (1) за будь-яким із пп 1-15, яка відрізняється тим, що вона нахилена назовні 17 Стінка (1) за будь-яким із пп 1-16, яка відрізняється тим, що мідна стінка (7) і/або МІДНІ вкладиші (8) виготовлені з червоної МІДІ із вмістом Си більше 99 % і коефіцієнтом теплопровідності в діапазоні 250-300 Вт/мК 18 Стінка (1) за будь-яким із пп 1-17, яка відрізняється тим, що сталева сорочка (16) утворює частину ємності, яка працює під тиском, а проходи (17, 18, 20) через сталеву сорочку (16) і трубопроводи, що підводять і відводять охолоджуючу воду для мідної стінки (7) з водяним охолодженням і мідних вкладишів (8) з водяним охолодженням, ущільнені після складання стінки 19 Стінка (1) за будь-яким із пп 1-18, яка відрізняється тим, що вона стійка до термічного навантаження більше за 300 КВт/м 2 і до шлаку із вмістом біля 10 % (вагових) FeO при температурі біля 1700°С 20 Стінка (1) за будь-яким із пп 1-19, яка відріз О со Ю Ю 55443 4 стінку (1), що виконана за будь-яким із пп 1-20, няється тим, що вона виконана з можливістю яка, в свою чергу, в напрямі ззовні всередину безперервного використання щонайменше 6 МІСЯскладається зі сталевої сорочки (6), мідної стінки ЦІВ (7) з водяним охолодженням, мідних вкладишів (8) 21 Металургійна ємність, зокрема для остаточноз водяним охолодженням, виступаючих всередину, го відновлення в ході плавильно-відновного профутерівки (9) з вогнетривкого матеріалу, яка спицесу, здійснюваного в циклонно-конвертерній печі, рається на вкладиші (8) вогнетривкої стінки яка відрізняється тим, що вона має вогнетривку Винахід відноситься до конструкції вогнетривкої стінки, придатної для використання в металургійній ємності для безперервного виробництва чорнового заліза в плавильно-відновному процесі в умовах надзвичайно високого термічного навантаження у високоабразивному середовищі розплавленого шлаку з високим вмістом FeO Винахід також відноситься до металургійної ємності і до способу безперервного виробництва чорнового заліза, зокрема, для остаточного відновлення в ході плавильно-відновного процесу, здійснюваного в циклонно-конвертерній печі (ЦКП) ВІДПОВІДНО ДО сучасного рівня технологи, чорнове залізо отримують в доменній печі У цьому способі залізняк відновлюють за допомогою коксу Для прямого відновлення залізняку розроблені різні способи, які, однак, ще не застосовуються в промисловому масштабі Найбільш багатообіцяючими є так звані плавильно-відновні процеси у ванні Вузьким місцем в цих способах є термін служби конструкції вогнетривкої стінки металургійної ємності, в якій відбувається відновлення в чорнове залізо Він визначається надзвичайно високим термічним навантаженням і високоабразивним середовищем через присутність FeO при рівні температури біля 1700°С У доменній печі, де такі ж умови є в дещо менш агресивній формі і де термічне навантаження може досягати 300КВт/м2, конструкція вогнетривкої стінки в найбільш навантаженому МІСЦІ, в напрямі ззовні всередину, складається з броньованого покриття і футерівки з вогнетривких цеглин, наприклад, цеглин, вмісних SiC, яка охолоджується охолоджуючими елементами Охолоджуючі елементи, ВІДПОВІДНО до сучасного рівня технологи, являють собою або так звані охолоджуючі плитові холодильники, які знімним чином вставлені в футерівку, як описано в патентній заявці Нідерландів NL 7312549 А, або так звані холодильники сурми, які утворюють стінку з водяним охолодженням між броньованим покриттям і футерівкою Термін служби такої конструкції може досягати приблизно 10 років У Європейській патентній заявці ЕР 0 690 136 А1 описаний пристрій, в якому з'єднання заліза у вигляді частинок плавлять в атмосфері газу Панцирну або броньовану конструкцію цього пристрою охолоджують водою При плавильно-відновних процесах термічне навантаження складає набагато велику величину і в окремих місцях може навіть досягати 2 МВт/м2 Тому відома конструкція стінки доменної печі не може забезпечити прийнятний термін служби Задача винаходу складається в створенні конструкції стінки для технологічного процесу пря мого відновлення, яка має прийнятний термін служби Це досягається по винаходу за рахунок конструкції стінки, яка, в напрямі ззовні всередину, складається з (1) сталевої рубашки, (2) мідної стінки з водяним охолодженням, (3) мідних вкладишів з водяним охолодженням, які виступають в середину, (4) футерівки з вогнетривкого матеріалу, що спирається на вкладиші За допомогою такої основної конструкції, завдяки максимальному термічному контакту між футерівкою і мідною стінкою з водяним охолодженням і вкладишами, можлива реалізація такої вогнетривкої конструкції стінки, в якій досягається низький термічний опір У результаті навіть при високому термічному навантаженні забезпечується цілком стабільна залишкова товщина футеровки, що зумовлює тривалий термін служби Найбільш термічне навантажена область в металургійній ємності, в якій відбувається відновлення залізняку, знаходиться там, де шар розплавленого шлаку, який містить велику КІЛЬКІСТЬ FeO, спливає на поверхню ванни чорнового заліза У цьому МІСЦІ футерівка зношується до рівноважної залишкової товщини, на якій відбувається ствердіння шару шлаку, який діє як несучий і ізолюючий шар Стверджений шар стримує агресивний вплив на футеровку, і тому конструкція здатна чинити опір подальшому впливу Охолодження за допомогою вкладишів підвищує термін служби вогнетривкої конструкції Вкладиші переважно є жвавими у вертикальному напрямі Перевага цієї особливості складається втому, що, будучи змонтованої в холодному стані, вогнетривка конструкція стінки може осідати у вертикальному напрямі під дією власної ваги, так що горизонтальні елементи конструкції максимально зближуються Переважно, верхні частини вкладишів входять у внутрішню частину похило вгору, нижні частини вкладишів входять у внутрішню частину похило вниз, і вкладиші розподілені по всій висоті стінки Перевага цієї особливості складається в тому, що забезпечується міцне з'єднання футерівки з мідною стінкою з водяним охолодженням Переважно, мідна стінка з водяним охолодженням складається з панелей Це полегшує виготовлення і монтаж мідної стінки з водяним охолодженням Переважно, вкладиші розташовані по висоті в шаховому порядку вдовж всієї ширини і/або периметра Це забезпечує той ефект, що проходи для 55443 трубопроводів, що підводять і відводять охолоджуючу воду, рівномірно розподілені по всій сталевій сорочці без окремих скупчень Переважно, футерівка укладена на вкладиші без будівельного розчину, і без будівельного розчину вона спирається на стінку з водяним охолодженням Це допомагає уникнути високих термічних опорів через заповнені розчином з'єднання, за рахунок чого допускається високе термічне навантаження Переважно, футерівка складається з блоків графіту з коефіцієнтом теплопровідності в діапазоні 60 - 150мК і/або блоків полуграфіта з коефіцієнтом теплопровідності в діапазоні ЗО - бОмК Внаслідок високого коефіцієнта теплопровідності досягається низький термічний опір, за рахунок чого допускається високе термічне навантаження У іншому варіанті виконання винаходу футеровка переважно складається з вогнетривких цеглин, більш переважно з таких цеглин, які використовують в конвертерах для виробництва сталі або в електропечах для виробництва сталі, і найбільш переважно цеглини являють собою магнезитовуглецеві цеглини Цеглини цього типу, вживані для виробництва сталі, мають високу МІЦНІСТЬ на стирання Переважно, в напрямі ззовні всередину, футеровка складається з шара графіту, що спирається на мідну стінку, і шара вогнетривких цеглин У цьому варіанті виконання, оскільки рівноважна товщина встановлюється сама собою, футерівка складається з шару зносостійких вогнетривких цеглин і шару графіту з низьким термічним опором Переважно, стінка нахилена в назовні Це поліпшує СТІЙКІСТЬ покриття Крім того, ця форма, що розширяється, забезпечує той ефект, що рівень шару шлаку в металургійній ємності менше змінюється Переважно, мідна стінка і/або МІДНІ вкладиші складаються з червоної МІДІ ІЗ ВМІСТОМ Си > 99% і коефіцієнтом теплопровідності в діапазоні 250 300Вт/мК Це забезпечує прийнятне низький термічний опір цих елементів Переважно, сталева рубашка утворює частину ємності, яка працює під тиском, і проходить через сталеву рубашку і трубопроводи, що підводять і відводять охолоджуючу води для мідної стінки з водяним охолодженням і мідних вкладишів з водяним охолодженням ущільняють після зборки стінки Це забезпечує можливість проведення процесу при надлишковому тиску Переважно, стінка стійка до термічного навантаження більше за 300КВт/м2 і до шлаку із вмістом біля 10% (вагових) FeO при рівні температури біля 1700°С, при цьому стінка має термін служби мінімум 6 МІСЯЦІВ безперервного використання Це забезпечує можливість функціонування стінки в умовах високого термічного навантаження у високоабразивному середовищі з прийнятним терміном служби У іншому аспекті винахід реалізовується в металургійній ємності, зокрема, для остаточного відновлення в ході плавильно-відновного процесу, здійснюваного в циклонно-конвертерній печі (ЦКП), яка включає конструкцію вогнетривкої стін ки по винаходу У наступному аспекті винахід реалізовується в способі безперервного виробництва чорнового заліза, зокрема, для остаточного відновлення в ході плавильно-відновного процесу, здійснюваного в циклонно-конвертерній печі (ЦКП) в металургійній ємності, ВМІСНІЙ конструкцію вогнетривкої стінки по винаходу Далі винахід буде описаний більш детально з посиланнями на не обмежуючі малюнки На фіг 1 показаний вертикальний розріз конструкції вогнетривкої стінки в зборі На фіг 2 показаний вигляд конструкції вогнетривкої стінки по стрілці і фіг 1 На фіг 3 показаний елемент зборки панелі мідної стінки з водяним охолодженням і мідного вкладиша з водяним охолодженням в розібраному стані На фіг 4 показаний елемент зборки панелі мідної стінки з водяним охолодженням і мідного вкладиша з водяним охолодженням в зібраному стані На фіг 5 показана деталь ущільнення проходів і трубопроводів, що підводять і відводять охолоджуючу воду, в сталевій сорочці На малюнках винахід показаний у варіанті виконання, розробленому для металургійної ємності, в якій здійснюють відновлення в чорнове залізо за допомогою плавильно-відновного процесу за допомогою циклонно-конвертерної печі (ЦКП) Однак винахід не обмежений цим застосуванням і може бути використаним також в інших способах відновлення залізняку з високим термічним навантаженням і/або високоабразивним середовищем через присутність FeO На фіг 1 показана конструкція вогнетривкої стінки (1) по винаходу, яка утворює частину металургійної ємності Позицією (2) позначений рівень шару шлаку, який спливає в металургійній ємності над ванною чорнового заліза (3), а позиціями (4) і (5) - мінімальний і максимальний рівні шару шлаку, ВІДПОВІДНО Конструкція вогнетривкої стінки включає сталеву сорочку (6), мідну стінку (7) з водяним охолодженням, МІДНІ вкладиші (8) з водяним охолодженням і футерівку (9), яка в конструкції на фіг 1 складається з графітових блоків (10) і вогнетривких цеглин (11) Як показано на фіг 1, конструкція вогнетривкої стінки нахилена назовні відносно вертикалі V По висоті мідна стінка (7) з водяним охолодженням складається з двох панелей (12) і (13) Кожна панель забезпечена чотирма вкладишами (8) Між кожними двома вкладишами розміщено шість графітових блоків У кожному випадку перед цими графітовими блоками розташована рівна КІЛЬКІСТЬ вогнетривких цеглин Сталева сорочка (6) продовжується вище і нижче конструкції вогнетривкої стінки, і з внутрішньої частини металургійної ємності вона також забезпечена вогнетривкими конструкціями (14) і (15), які в даній заявці не описуються У вагу конструкції вогнетривкої стінки (1) щонайменше частково входить вага вогнетривкої конструкції (15), розташованої під нею Всередині панелей (12) і (13) розміщені трубопроводи охолоджуючої води (16) із з'єднувальними муфта 55443 ми (17) і (18) для підведення охолоджуючої води, яку подають ззовні металургійній ємності через сталеву сорочку (6), і и відведення Всередині вкладишів (8) встановлений трубопровід охолоджуючої води (19) з муфтою (20) для подачі охолоджуючої води ззовні металургійної ємності Видно, що верхні частини вкладишів (8) входять в середину похило вгору, а нижні частини входять в середину похило вниз На відміну від відомої конструкції стінки для доменної печі, в якої футерівка з вогнетривких цеглин укладена на будівельному розчині, футерівка (9) лежить на вкладишах (8) і спирається на стінку (7) з водяним охолодженням без будівельного розчину Стінка (7) з водяним охолодженням і вкладиші (8) виконані з червоної МІДІ із вмістом Си > 99% Графітові блоки (10) мають коефіцієнт теплопровідності в діапазоні 60 150Вт/мК Вогнетривкі цеглини (11) являють собою магнезито-вуглецеві цеглини На фіг 2 показана частина конструкції вогнетривкої стінки без футеровки (9) Ця частина включає чотири панелі (12А), (12В), (13А) і (13В), кожна з яких становить приблизно 2,4м у висоту і 1м завширшки Вкладиші (8) розміщені по висоті в шаховому порядку вдовж периметра Трубопроводи (17) і (18), що підводять і відводять охолоджуючу воду, показані на панелі (21), яка містить чотири внутрішніх охолоджуючих трубопровода (фігЗ) Показано, що для розміщення Фіг. 1 8 трубопроводів (20) вкладиша (8), що підводять і відводять охолоджуючу воду, в охолоджуючій панелі (21) є поглиблення (22), лише один комплект з яких показаний на фіг 3 (на фіг 1 показані 4 вкладиші (8) на кожній панелі) На фіг 4 показана охолоджуюча панель (21) і вкладиш (8) в зібраному стані На фіг 5 показано як трубопровід охолоджуючої води (20) вкладиша (8) проходить через панель (21) і сталеву рубашку (6) Ущільнення виконане за допомогою пластини (24), яку після холодної зборки вогнетривкої стінки приварюють до трубопровода (20) і сталевої рубашки (6) Між панеллю (21) і сталевою рубашкою (6) може бути розміщена бетонна футеровка Простір (25) у вільному зазорі між трубопроводом (20) і панеллю (21), з одного боку, і бетоном (23) і сорочкою (6), з іншого боку, заповнено будівельним розчином або повстю Вогнетривка стінка по винаходу стійка до термічного навантаження більше за 300КВт/м2 і до шлаку із вмістом біля 10% (вагових) FeO при рівні температури біля 1700°С з терміном служби мінімум 6 МІСЯЦІВ Така конструкція забезпечує той ефект, що металургійна ємність, або принаймні її шлакова зона, не потребує частої заміни або ремонту, і термін її служби порівняємо з терміном служби сучасної доменної печі 10 55443 13b Фіг. 2 Фіг. З 11 12 55443 Фіг. 4 Фіг. 5 Підписано до друку 05 05 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24