SU1113645A1

SU1113645A1 - Melting furnace

Info

Publication number: SU1113645A1
Application number: SU833623048A
Authority: SU
Inventors: Игорь Иванович Игнатов; Борис Бенционович Пельц; Валерий Павлович Давыдов; Евгений Михайлович Пономарев; Владимир Николаевич Курлыкин; Николай Алексеевич Пирогов; Всеволод Григорьевич Кауфман; Юрий Альбертович Зейгарник
Priority date: 1983-07-18
Filing date: 1983-07-18
Publication date: 1984-09-15

Abstract

1. ПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ, боковые стенки которой выше уровн расплава содержат охлаждаемые элементы, одна из поверхностей которых, обращенна внутрь печи, вл етс тепловоспринимающей , а внутренн полость заполнена рабочим охладителем, отличающа с тем, что, с целью улучшени эксплуатационных характеристик печи и повышени безопасности ее эксплуатации, она снабжена системой вторичного охлаждени , выполненной в виде герметичных трубок, расположенных в верхней части внутренней полости охлаждаемых элементов, нижн часть которой заполнена рабо-. чим охладителем на 0,5-0,8 высоты, (Л полости. 00 а: fSi сл1. MELTING OVEN, whose side walls above the level of the melt contain cooled elements, one of the surfaces of which, facing the furnace, is heat-receptive, and the internal cavity is filled with a working cooler, characterized in that, in order to improve the operational characteristics of the furnace and increase safety its operation, it is equipped with a secondary cooling system, made in the form of sealed tubes located in the upper part of the internal cavity of the cooled elements, the lower part of which is lnena work-. by chiller at 0.5-0.8 heights, (L cavity. 00 a: fSi cl

Description

2.Плавильна печь по п. 1 , о т личающа с тем, что система вторичного охлаждени выполнена общей дл всех-охлаждаемых элементов.2. The melting furnace of claim 1, wherein the secondary cooling system is made common to all cooled elements.

3.Плавильна печь по п. 1, отличающа с тем, что система вторичного охлаждени выполнена индивидуальной дл каждого охлаждаемого элемента.3. The melting furnace according to claim 1, wherein the secondary cooling system is made individually for each cooled element.

4.Плавильна печь по п, 1, отличающа с тем, что система вторичного охлаждени расположена вьше верхнего кра боковых стен печи.4. Melting furnace according to claim 1, characterized in that the secondary cooling system is located above the upper edge of the side walls of the furnace.

5.Плавильна печь по п. 1, о т личающа с тем, что охлаждаемые элементы снабжены ребрами жесткости , установленными в их полости5. The smelting furnace according to claim 1, wherein the cooled elements are provided with stiffening ribs installed in their cavity

и жестко соединенными с листом тепловоспринимающей поверхности.and rigidly connected to the sheet of heat-absorbing surface.

6.Плавильна печь по п. 1, отличающа с тем, что часть герметичных трубок системы вторичного охл 1ждени контактирует с тепловоспринимающей поверхностью охлаждаемого элемента.6. A melting furnace according to claim 1, characterized in that a portion of the sealed tubes of the secondary cooling system is in contact with the heat-receiving surface of the cooled element.

Изобретение относитс к металлургии , в частности к конструкции электродуговой плавильной печи, у которой стенки содержат охлаждаемые элементы.The invention relates to metallurgy, in particular, to the design of an electric arc melting furnace, in which the walls contain cooled elements.

Дл увеличени срока эксплуатации стенок плавильной печи она снабжаетс охлаждаемыми элементами, устанавливаемыми выше уровн расплава.To increase the service life of the walls of the melting furnace, it is supplied with cooled elements installed above the melt level.

Известна электродугова плавильна печь, в которой бокова стенка выше уровн расплава, включающа по меньЬей мере один охлаждаемый элемент коробчатого типа, внутренн полость которого заполнена охладителем ;lj .There is a known electric arc melting furnace in which the side wall is above the melt level, comprising at least one cooled box-like element whose internal cavity is filled with a coolant; lj.

Недостатками данной конструкции вл ютс большой расход охладител и опасность прожога охлаждаемого элемента при значительном облучении его электрическими дугами.The disadvantages of this design are the high consumption of the cooler and the danger of burn-through of the cooled element when it is significantly irradiated by electric arcs.

Наиболее близкой к предлагаемому По технической сущности и достигаемому результату вл етс плавильна печь, боковые стенки которой вьше уровн расплава сод ержат охлаждаемые элементы, одна из поверхностей которых, обращенна внутрь печи, вл етс тепловоспринимающей, а внутренн полость заполнена рабочим охладителем. Охладитель под давлением подаетс во внутреннюю полость элемента и непрерывно циркулирует в процессе эксплуатации печи.Closest to the proposed Technical essence and the achieved result is a melting furnace, the side walls of which, above the melt level, contain cooled elements, one of the surfaces of which is turned inside the furnace is heat-receptive, and the internal cavity is filled with a working cooler. The cooler under pressure is fed into the internal cavity of the element and is continuously circulated during operation of the furnace.

Однако данна конструкци печи имеет большой расход воды, проход щей через внутреннюю полость элемента, что значительно увеличивает затраты ..на эксплуатацию печи. Кроме того, приHowever, this furnace design has a high flow rate of water passing through the internal cavity of the element, which significantly increases the cost of operation of the furnace. In addition, when

резком увеличении локальных тепловых потоков, падайщих на тепловоспринимающую поверхность охлаждаемых элементов , возникает опасность прогара стального листа панели, в результате чего вода под большим давлением поступает в рабочий объем печи. За короткое врем поступает в печь большое количество воды, что может привести к взрыву.a sharp increase in local heat fluxes falling on the heat-receiving surface of the cooled elements, there is a danger of burnout of the steel sheet panel, resulting in water under high pressure enters the working volume of the furnace. In a short time, a large amount of water enters the oven, which can lead to an explosion.

Цель изобретени - улучшение эксплуатационных характеристик печи и повышение безопасности ее эксплуатации . чThe purpose of the invention is to improve the performance of the furnace and increase the safety of its operation. h

Поставленна цель достигаетс тем что плавильна печь, боковые стенки которой выще уровй расплава, содержит охлаждаемые элементы, одна из поверхностей которых, обращенна внутрь печи, вл етс тепловоспринимающей, а внутренн полость заполнена рабочи охладителем, снабжена системой вторичного охлаждени , выполненной в виде герметичных трубок, расположенных в верхней части внутренней полости ох|паждаемых элементов, нижн часть которой заполнена рабочим охладителем на 0,5-0,8 высоты полости.The goal is achieved by the fact that the melting furnace, the side walls of which are higher than the melt levels, contains cooled elements, one of the surfaces of which, facing the furnace, is heat-receptive, and the internal cavity is filled with a working coolant, equipped with a secondary cooling system, located in the upper part of the internal cavity of cooled elements, the lower part of which is filled with a working cooler at 0.5-0.8 cavity height.

Система вторичного охлаждени выполнена общей дл всех охлаждаемых элементов.The secondary cooling system is made common to all cooled elements.

Система вторичного охлаждени выполнена индивидуальной дл каждого охлаждаемого элемента.The secondary cooling system is made individually for each cooled element.

Система вторичного охлаждени расположена вьше верхнего кра боковых стен печи. 3 Охлаждаемые элементы снабжены ребрами жесткости, установленными в их полости и жестко соединенными с листом тепловоспринимающей поверх ности. Часть герметичных трубок вторичн го охлаждени может контактировать тепловоспринимающей поверхностью ох лаждаемого элемента. Допустимый водный объем охлаждае мого элемента определ етс зависимо стью S - °« t - температура насыщенного пара при рабочем давлении, V - вод ной объем, м. Учитыва , что рабочий объем стан дартного водоохлаждаемого элемента с ставл ет л/ 0,1 м , а интервал рабочих давлений, обеспеч. эконом ческую целесообразность использовани вакуумированного охлаждающей . Водой тепла, составл ет (6-15)-10 П определ ем предельные значени запо нени элемента охлаждающей водой ;при давлении р 1510 Па 0,05 м ( «ми 200 - 100 при давлении р 6-10 Па 0,08 м макс 160 - 100 Таким образом, заполнение охлаждаемого элемента охладителем производитс на 0,5-0,8 его высоты. На фиг. 1 представлена печь, вид сверху; на фиг. 2 - стенка печи, се чение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 один из охлаждаемых элементов, сече ние Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 и 5 то же, сечение В-В на фиг. 2; на фиг. 6 и 7 - охлаждаемый элемент с различным расположением системы вто ричного охлаждени , сечение А-А на фиг. 1. Плавильна печь содержит несущий корпус 1, к которому с внутренней стороны креп тс охлаждаемые элемен ты 2, устанавливаемые на полку 3, тепловоспринимающа поверхность 4 которых покрыта огнеупорной массой Нижн часть стен печи под охлаждае . мыми элементами 2 выполнена из огне 54 Упорного материала 6, Внутренн полость 7 охлаждаемых элементов 2 заполнена рабочиь охладителем 8 на 0,5-0,8 ее вьюоты. Печь снабжена системой вторичного охлаждени , выполненной в виде герметичных трубок 9, по которым непрерывно циркулирует охладитель. Система вторичного охлаждени расположена в верхней части внутренней полости 7 охлаждаемых элементов 2 без непосредственного контакта с рабочим охладителем 8. Система вторичного охлаждени может быть выполнена как общей дл всех охлаждаемых элементов (фиг.4), так и индивидуальной (фиг.5). В первом случае (фиг. 4) вспомогательный охладитель идет по всему контуру вторичного охлаждени с общим дл всех охлаждаемых элементов подводом и отводом вспомогательного охладител . Во втором случае (фиг. 5) каждый охлаждаемый элемент имеет свой подвод и отвод вспомогательного охладител дл системы вторичного охлаждени . Трубки 9 системы вторичного охлаждени расположены как ниже верхнего кра тепловоспринимающей поверхности 4 охлаждаемых элементов 2, так и выше верхнего кра (фиг. 7). Дл улучшени -охлаждени тепловоспринимающей поверхности 4 часть трубок 9 может контактировать с ее внутренней поверхностью. Дл увеличени жесткости охлаждаемого элемента и величины теплоотдающей охладителю поверхности охлаждаемые элементы 2 могут быть снабжены ребрами жесткости 10, установленными в их полости 7, и жестко соединены с листом тепловоспринимающей поверхности 4. Печь работает следующим образом. В качестве базового объекта берем дуговую сталеплавильную печь с охлаждаемыми элементами ДСП-100И6 с трансформатором 75 МВ7А. Перед началом пуска печи охлаждаемые элементы 2 заполн ют рабочим охладителем на 0,5-0,8 высоты их внутренней полости. Так, при размере охлаждаемых элементов 100x100x10 см и при допустимом давлении в полости элемента 10 кгс/см они заполн ютс охладителем на высоту 600 мм, т.е. на 0,6 высоты их внутренней полости . Диапазон высоты заполнени рабочим охладителем внутренней полости охлаждаемых элементов выбран из уелоВИЯ их безопасной эксплуатации. При . допустимых давлени х (до 12 атм) эта величина составл ет 0, высоты внутренней полости охлаждени элемента . После заполнени охлаждаемых элементов 2 рабочим охладителем 8 их герметично закрывают и в трубки 9 системы вторичного охлаждени подают вспомогательный охладитель, например . воду. Охладитель системы вторичного охлаждени циркулирует непрерывно в процессе работы печи. Печь загружают шихтой и включают электрические дуги. При проплавлении колодцев и расплавлении основной массы шихты величина тепловых потоков на тепловоспринимающую поверхность 4 охлаждаемых элементов-2 не превышает 70 кВт/м, рабочий охладитель 8 нагреваетс , снима тепловой поток со стенки, но еще не кипит. По мере проплавлени колодцев и открыти дуг тепловой поток на стенку увеличиваетс и при его величине около 100 кВт/м рабо чий охладитель закипает. Свободный объ ем внутренней полости 7 охлаждаемых эл ментов 2 заполн етс паром, который, поднима сь вверх, приходит в контакт с трубками 9 системы вторичного охлаждени , конденсируетс на них и образующа с вода стекает вниз в рабочи охладитель 8. Соотношение жидкой и парообразной фазы определ етс пар-« циальным давлением в замкнутой системе внутренней полости охлаждаемого элемента. При дальнейшем плавлении металла и доводке, расплава до заданного состава процесс испарени и конденсации воды и замкнутой полости охлаждающих элементов повтор етс . Применение плавильной печи предложенной конструкции позвол ет значительно снизить расход охладител . Так, если на базовой печи ДСП-100 И6 при использовании обычных охлаждаемых элементов коробчатого типа расход воды 200 м/ч, то при использовании предложенного технического решени расход воды составл ет не более 20 . Кроме того, предложен- на система значительно безопаснее по сравнению с базовой при эксплуатации . В случае прогорани охлаждаемого элемента базовой печи охлаждающа вода под давлением 6 атм хльюет в печь. Резкое увеличение объема пара, образующегос при попадании воды на расплавленный металл, приведет к взрыву и выбросу последнего из печи. В случае эксплуатации печи предложенной конструкции при прогаре охлаждаемого элемента в рабочий объем печи из него вытекает нeзнaчиteльнa часть рабочего охладител и взрьша не будет. Таким образом, предложенна конструкци печи не только снижает затраты на ее эксплуатацию, но и значительно повышает безопасность ее обслуживани . ui.2 Фи9,3The secondary cooling system is located above the upper edge of the side walls of the furnace. 3 The cooled elements are provided with stiffening ribs installed in their cavity and rigidly connected to the sheet of heat-receiving surface. A part of the sealed secondary cooling tubes may come into contact with the heat-receiving surface of the cooled element. The permissible water volume of the cooled element is determined by the dependence S - ° t t is the temperature of the saturated steam at the working pressure, V is the water volume, m. Considering that the working volume of a standard water-cooled element is l / 0.1 m, and the range of working pressures, ensured. economical feasibility of using a vacuum cooling. With water heat, it is (6-15) -10 P that defines the limiting values of the element filling with cooling water; at a pressure of p 1510 Pa 0.05 m ("m 200 - 100 at a pressure p 6-10 Pa 0.08 m max 160 - 100 Thus, the cooling element is filled with the cooler at 0.5-0.8 of its height. In Fig. 1, the furnace is viewed from above, Fig. 2 shows the furnace wall, section A-A in Fig. 1; Fig. 3 is one of the cooled elements, section BB in Fig. 2, and Fig. 4 and 5 is the same, section B-B in Fig. 2, and Fig. 6 and 7 are a cooled element with a different arrangement of the system secondary cooling, section e A-A in Fig. 1. The melting furnace contains a carrying body 1 to which cooling elements 2 are mounted on the inner side, mounted on shelf 3, whose heat-receiving surface 4 is covered with a refractory mass Lower part of the furnace walls under the cooled elements 2 made of fire 54 Resistant material 6, the internal cavity 7 of the cooled elements 2 is filled with a working chiller 8 for 0.5-0.8 its views. The furnace is equipped with a secondary cooling system, made in the form of sealed tubes 9, through which the cooler continuously circulates. The secondary cooling system is located in the upper part of the internal cavity 7 of the cooled elements 2 without direct contact with the working cooler 8. The secondary cooling system can be made both common to all cooled elements (figure 4) and individual (figure 5). In the first case (Fig. 4), the auxiliary cooler goes along the entire secondary cooling circuit with a supply and removal of the auxiliary cooler common to all cooled elements. In the second case (Fig. 5), each cooled element has its own inlet and outlet of the auxiliary chiller for the secondary cooling system. The tubes 9 of the secondary cooling system are located both below the upper edge of the heat-receiving surface 4 of the cooled elements 2, and above the upper edge (Fig. 7). In order to improve the cooling of the heat-receiving surface 4, a portion of the tubes 9 may be in contact with its inner surface. To increase the stiffness of the cooled element and the magnitude of the heat transfer surface of the cooler, the cooled elements 2 can be equipped with stiffening ribs 10 installed in their cavity 7 and rigidly connected to the sheet of heat-receiving surface 4. The furnace works as follows. As a base object, we take an arc steel-smelting furnace with cooled elements ДСП-100И6 with a transformer 75 MV7A. Before the start of the furnace, the cooled elements 2 are filled with a working cooler at 0.5-0.8 times the height of their internal cavity. So, with the size of the cooled elements 100x100x10 cm and with the permissible pressure in the cavity of the element 10 kgf / cm, they are filled with a cooler to a height of 600 mm, i.e. 0.6 of the height of their internal cavity. The range of the filling height of the working cooler of the internal cavity of the cooled elements is selected from the safe use of them. At. permissible pressures (up to 12 atm), this value is 0, the height of the internal cavity of the cooling element. After filling the cooled elements 2 with a working cooler 8, they are hermetically sealed and an auxiliary cooler, for example, is fed into the tubes 9 of the secondary cooling system. water The secondary cooling system cooler circulates continuously during the operation of the furnace. The furnace load charge and include electric arc. When the wells are melted and the bulk of the charge is melted, the amount of heat fluxes to the heat-receiving surface 4 of the cooled elements-2 does not exceed 70 kW / m, the working cooler 8 heats up, removing the heat flux from the wall, but does not boil yet. As the wells are melted and the arcs are opened, the heat flow to the wall increases and, at its value of about 100 kW / m, the working cooler boils. The free volume of the internal cavity 7 of the cooled elements 2 is filled with steam, which, rising up, comes in contact with the tubes 9 of the secondary cooling system, condenses on them and the resulting water flows down into the working cooler 8. The ratio of the liquid and vapor phases is determined Partial pressure in a closed system of the internal cavity of the cooled element. With further melting of the metal and fine-tuning, melting to a given composition, the process of evaporation and condensation of water and the closed cavity of the cooling elements is repeated. The use of a smelting furnace of the proposed design allows to significantly reduce the consumption of the cooler. So, if the flow rate of the basic furnace DSP-100 I6 using conventional cooled box-type elements is 200 m / h, then using the proposed technical solution, the water consumption is no more than 20. In addition, the proposed system is much safer compared to the base during operation. In case of burning of the cooled element of the base furnace, cooling water under pressure of 6 atm is poured into the furnace. A sharp increase in the volume of steam produced when water enters the molten metal will lead to an explosion and release of the latter from the furnace. In the case of operation of the furnace of the proposed design, when the cooled element is burned into the working volume of the furnace, an inaudible part of the working cooler flows out of it and there will not be a boom. Thus, the proposed furnace design not only reduces the cost of its operation, but also significantly increases the safety of its service. ui.2 fi9,3

АА 9 -AA 9 -

к/ X/ to / x /

Риг.7Pig 7

Claims

1. Smelting furnace, the side walls of which above the melt level contain cooled elements, one of the surfaces of which is facing the inside of the furnace is heat-receiving, and the internal cavity is filled with a working cooler, characterized in that, in order to improve the operational characteristics of the furnace and increase the safety of its operation , it is equipped with a secondary cooling system made in the form of sealed tubes located in the upper part of the inner cavity of the cooled elements, the lower part of which is filled with BO. § with a cooler at 0.5-0.8 heights, cavities.

SU ,,,, 1113645

2. The melting furnace according to claim 1, characterized in that the secondary cooling system is made common to all cooled elements.

3. The melting furnace according to claim 1, characterized in that the secondary cooling system is made individual for each element to be cooled.

4. The melting furnace according to claim 1, characterized in that the secondary cooling system is located above the upper edge of the side walls of the furnace.

5. Melting furnace according to π. 1, characterized in that the cooled elements are equipped with stiff ribs> bones installed in their cavity and rigidly connected to a sheet of heat-absorbing surface.

6. The melting furnace according to claim 1, characterized in that part of the sealed tubes of the secondary cooling system is in contact with the heat-absorbing surface of the cooled element.