SU602133A3 - Печна установка периодического действи - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области черной и цветной металлургии, и может быть использовано , в частности, дл  производства технического карбида кремни . Известна печна  установка периодического действи  дл  производства карбида кремни , включающа  металлический корпус, футерованный огнеупорным материалом, токоподводы, соединенные с установленными в стенках печи электродами, между которыми расположен стержень сопротивлени  из углеродистого материала 1. Основными недостатками известной установки  вл ютс  следующие. В св зи с тем, что в процессе реакции объем смеси снижаетс , в печах такой конструкции возникает опасность обрыва электрического контакта, в результате которого во внутреннем пространстве печи образуютс  электродуги, привод щие к местным перегревам, что отрицательно сказываетс  на работе печи. Кроме того, в св зи с тем, что в насто щее врем  из экономических соображений предпочитают пользоватьс  печами большой мощности, что одновременно св зано с их высокой нагрузкой электроэнергией , обусловленное снижением объема щихты и опусканием валика карбида кремни , который очень чаСто пригорает к внутренней стороне головок печи, предъ вл ют высокие требовани  к качеству материала, из которого построена печь, в особенности к ли;:; г.ым стенкам и вмонтированным в них электродам, выполнение которых св зано с большими материальными затратами. Головки печи под действием термнчески.х и механических нагрузок подвергаютс  чрезмерно высокому износу, так что практически после каждого цикла работы печи их необходимо ремонтировать, что влечет за собой остановку работы печи. Целью изобретени   вл етс  повышение срока службы печной, установки и сокращение затрат на ремонт. Цель достигаетс  тем, что электроды предлагаемой печной установки встроены ниже верхнего уровн  пода печи и св заны с концами стержн  сопротивлени , размещенного в реакционном пространстве, с помощью углеродистого материала, имеющего электрическое сопротивление ниже, чем у стержн , и расположенного перпендикул рно к горизонтальной поверхности контакта электродов к оси стержн  сопротивлени . Предусматриваетс  также, что электроды снабжены змеевиками из профилированных труб, соединенных с токоподводом и системой водоохлаждени . В печной установке подовые электроды своими контактными поверхност ми расположены полностью или частично под подом печи, на нем или над ним. Под печи, т.е. поверхнЪсть прилегани  шихты, предпочтительно располагать в одной плоскости с уровнем грунта. Электроды установлены таким образом, что их контактные поверхности наход тс  в той же плоскости, что и уровень грунта или примерно на 10 см ниже этой плоскости, благодар  чему исключаетс  механическое повреждение при разгрузке печи. Смесь между подовыми электродами и стержнем сопротивлени  устанавливаетс  посредством электропроводного материала, дл  чего предпочтительно примен ть материал, обладающий более высокой удельной электропроводностью , чем материал, из которого выполнен стержень сопротивлени . Более высока  электропроводность соединительного звена, однако , может также быть обеспечена за счет уЕзе.пичени  поперечного сечени  соединительного звена относитеьПьно поперечного сечени  стержн  сопротивлени . Решающим при эт Л:  вл етс  то, чтобы возникающа  в соединительном звене теплова  энерги , развиваема  током, была недостаточной дл  образовани  карбида кремни  с тем, чтобы он образовывалс  только в зоне вокруг стержн  сопротивлени . Соединительное звено может быть выполнено из вертикально нанесенной на электроды засыпки из кокса и/или графита, предпочтительно измельченного, или из нанесенного на электроды цельного материала, при этом не об зательно цельный материал наносить на электроды вертикально. В качестве цельного материала, электропроводность которого в зависимости от различных условий  вл етс  удовлетворительной , могут быть, например, использованы керамические элементы с графитовыми сердечниками, металлы или металлические сплавы , точки плавлени  которых лежат выше реакционных температур, или футеровочные массы из углерода и/или графита, которые скреплены , в данном случае откоксованы, при помощи св зующего средства, например пека. Рассто ние между стержнем сопротивлени  и подовыми электродами и соответственно наход ща с  в зависимости от него минимальна  высота соединительного звена выбрано так, что растущий в процессе кампании печи валик карбида кремни  не может вследствие уменьщени  объема щихты бпускатьс  вплоть до соприкосновени  с подом печи и/или с контактными поверхност ми электродов и прирасти к ним, при этом запланированный размер валика карбида кремни  зависит от емкости и подаваемой электрической энергии. Необходима  дл  хода реакции шихта может быть насыпана над электродами и стержнем сопротивлени  в форме естественного конуса , и печь может работать без стенок, т.е. без торцовых и боковых ограничений элементами стенок. Однако печной агрегат может быть также целиком заключен в стены, к которым прилегает щихта, но здесь как с торцовых, так и с боковых сторон могут быть в качестве ограничительных элементов применены простые транспортабельные стенки. Открыта  засыпка шихты в услови х цеха считаетс , однако, нерентабельной вследствие потребности в больщой площади, поэтому подобные печные агрегаты наиболее целесообразно строить и эксплуатировать как стационарные установки на открытом воздухе. В качестве подовых электродов могут использоватьс  снабженные элементами дл  подключени  тока и воды охлаждени  графитовые и/или угольные электроды, которые традиционно примен ютс  в печных агрегатах, как торцовые электроды. Однако в качестве подовых электродов предпочтительно примен ть снабженные элементами дл  подключени  тока и воды охлаждени  электроды с набивочной :ассой из кокса и/или графита, в которые могут быть вмонтированы металлические электропроводники , в частности из меди. В эти -электроды с набивочной массой могут быть вмонтированы охлаждающие патрубки из металла, предпочтительно из меди, при этом в данном случае подвод тока и охлаждающа  система могут быть заключены в общие охлаждаемые металлические трубы, предпочтительно в профилированные медные. В качестве массы дл  набивки электродов предпочтительнее использовать смесь из угл , графита и св зующего средства, которую перед вводом в эксплуатацию электрода коксуют в отжигательной печи путем нагрева до 600°С с целью механического упрочнени  и повышени  электропроводности. В качестве подовых электродов могут быть использованы снабженные элементами дл  подключени  тока и воды охлаждени  электроды из металла, в особенности из меди, в которые в данном.случае введены охлаждающие шланги из металла. Применение электродов с набивочной массой или металлических электродов указанного типа возможно благодар  их установке согласно изобретению как подовых электродов, так как благодар  увеличению пространственного рассто ни  между электродами и зоной собственно нагрева, температура на электродах значительно ниже, чем в известных печных агрегатах с торцовым расположением электродов, при этом соединительное звено, электропроводность которого выще, чем электропроводность собственно стержн  сопротивлени , играет рещающую роль. Дл  охлаждени  подовых электродов примен етс  вод ное охлаждение. На фиг. 1 изображена предложенна  печа  установка, общий вид в плане; на фиг. 2 - азрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б иг. 1; на фиг. 4 - подовый электрод в поеречном разрезе; на фиг. 5 - охлаждаема  асть подового электрода в поперечном разрее; на фиг. 6 - то же, вид сверху; на фиг. 7 - одовый электрод из металла в поперечном разезе .

Подовые электроды 1 с элементами 2 подключени  тока и труба 3 охлаждени  размеидены на дистанции, соответствующей длине печной установки. Подовые электроды с элементами подключени  проложены под уровнем 4 грунта и размещены в монтажной камере 5, заключенной в бетонный кожух. Монтажна  камера обслуживаетс  через люки, накрытые плитами 6. Соединение между подовыми электродами 1 и приложенным горизонтально стержнем 7 сопротивлени  установлено посредством вертикальной засыпки 8 в форме сегмента конуса из измельченного в толчее кокса и/или графита. Сверху находитс  шихта 9, засыпанна  в соответствие с естественным конусом загрузки.

На фиг. 3 показана вертикальна  засыпка 8 на электроды 1 в форме сегмента кокса, а также расположенна  под уровнем 4 грунта монтажна  камера 5, из которой имеетс  доступ к электродам 1 с элементом 2 подключени  тока и трубой 3 охлаждени . Электрод 1 (фиг. 4), выполненный из угл  или графита, расположен под уровнем 4 грунта и св зан с полюсными выступами и охлаждающими трубами 3 дл  подвода воды к охлаждающим карманам 10. Между электродом 1 и бетонным кожухом монтажной камеры 5 проходит уплотненный угольным фетром или асбестовой шерстью температурный пюв. Электрод 1 посредством опорных приспособлений 11 закреплен в полумонтажной камере . На поверхность электрода 1 предпочтительнее наносить слой 12 из чистого графита, который служит дл  более эффективного контактировани  с вертикальной засыпкой 8 в форме конусного сегмента.

Электрод из набивочной массы 1 (фиг. 5) расположен под уровнем 4 грунта в монтажной камере 5, к которой проложен токонесущий провод 2 из профилированных медных щин и трубы 3 охлаждени . На фиг. 6 просматриваютс  примен емые дл  охлаждени  регистры из медных труб.

Электрод 1 из медной плиты с профилированной контактной поверхностью (фиг. 7) раЗ; мещен под уровнем 4 грунта в монтажной камере 5 и содержит полюсные выступы и систему охлаждени . На профилированную медную плиту нанесен защитный слой из массы дл  набивки электродов.

Дл  всех электродов, показанных на фиг. 1-7, наличие монтажной камеры 5 не  вл етс  об зательным, так как она может отсутствовать при расположении сбоку элементов подключени  тока и, в данном случае, охлаждени .

Установка работает следующим образом.

После установки вертикальной засыпки 8 и горизонтального стержн  7 загружаетс  шихта и подаетс  электроэнерги  к подовому электроду 1 с созданием цепи через засыпку и горизонтальный стержень. Теплова  энерги , выдел юща с  вокруг горизонтального стержн , обеспечивает протекание процесса получени  карбида кремни .

Преимуществами предложенной печной установки  вл ютс  следующие.

Отпадает необходимость в головках печи из огнеупорного материала дл  монтажа торцовых электродов.

5За счет предлагаемого расположени  электродов они не подвержены непосредственному воздействию высоких температур в зоне реакции , благодар  чему гарантируетс  их более длительный срок службы, кроме того, оборудование системы охлаждени  требует ,,ньщих материальных затрат.

Масса, расположенна  сверху щихты, обеспечивает как прижатие соединительного звена к электродам, так и плотное прижатие стержн  сопротивлени  к соединительному звену, благодар  чему обеспечиваетс  безупречный контакт , который сохран етс  также при опускании образующегос  валика карбида кремни  за счет снижени  объема шихты.

«Обрыв стержн  сопротивлени  от электрода , который имеет место при торцовом расположении электродов и вследствие плохого контакта приводит к локальным перегревам вследствие образовани  электродуг, здесь практически исключаетс , и соответственно исключаетс  разрушение электрода.

,Кроме того, дл  образующегос  валика карбида кремни  имеетс  больще пространства дл  их перемещени , если он опускаетс  в результате снижени  объема шихты, так как при этом исключаетс  возможность его прирастани  к головкам печи.

Опускание валика и расположенного под

ним материала засыпки происходит более равномерно , благодар  чему исключаетс  образование мостов и пустот.

Claims (2)

1.Печна  установка периодического действи  дл  получени , в частности, карбида кремни , содержаща  токоподводы, соединенные с

электродами, между которыми расположен стержень сопротивлени  из углеродистого материала , отличающа с  тем, что, с целью повышени  срока службы печи и сокращени  затрат на ремонт, электроды встроены ниже верхнего уровн  пода печи и св заны с концами стержн  сопротивлени , размещенного в реакционном пространстве, с помощью углеродистого материала, имеющего электрическое сопротивление ниже, чем у стержн , и расположенного перпендикул рно к горизонтальной контактной поверхности электродов и оси стержн  сопротивлени .

2.Печна  установка по п. 1, отличающа с  тем, что электроды снабжены змеевиками из профилированных труб, соединенных с токоподводом и системой водоохлаждени .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе:

1. Вочка И. Электрическа  плавильна  печь, ОНТИ, 1936, с. 325-328.