close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2335718

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
RU
(19)
(11)
2 335 718
(13)
C2
(51) МПК
F27B 1/00 (2006.01)
C21C 1/08 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2006141925/02, 27.11.2006
(72) Автор(ы):
Пашков Владимир Васильевич (RU),
Сел нин Иван Филиппович (RU),
Клопов Виктор Иванович (RU),
Бедарев Сергей Александрович (RU)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
27.11.2006
(45) Опубликовано: 10.10.2008 Бюл. № 28
(73) Патентообладатель(и):
Пашков Владимир Васильевич (RU),
Сел нин Иван Филиппович (RU),
Клопов Виктор Иванович (RU)
в кислородную зону подают подогретым до 450550°С в равных количествах на двух горизонтах с
рассто нием между ними l 12=(17,5ч20)% от
диаметра вагранки. Способ позвол ет заменить
кокс на антрацит дл выплавки чугунов и оксидных
материалов. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.
R U
2 3 3 5 7 1 8
(57) Реферат:
Изобретение
относитс к
литейному
производству и производству минераловатных
изделий. Способ включает загрузку шихтовых
материалов в шахту вагранки и подачу дуть в
кислородную зону. Уровень загрузки материалов в
. Дутье
вагранке составл ет
Страница: 1
RU
C 2
C 2
(54) СПОСОБ ВАГРАНОЧНОЙ ПЛАВКИ ЧУГУНА И ОКСИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА АНТРАЦИТЕ
2 3 3 5 7 1 8
Адрес дл переписки:
654080, Кемеровска обл., г. Новокузнецк, ул.
Кирова, 79, кв.14, И.Ф.Сел нину
R U
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: SU 1573321 А1, 23.06.1990. SU 1218281
А, 15.03.1986. RU 2248332 С1, 31.07.2003. RU
95109586 А1, 10.04.1997.
RUSSIAN FEDERATION
RU
(19)
(11)
2 335 718
(13)
C2
(51) Int. Cl.
F27B 1/00 (2006.01)
C21C 1/08 (2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2006141925/02, 27.11.2006
(72) Inventor(s):
Pashkov Vladimir Vasil'evich (RU),
Seljanin Ivan Filippovich (RU),
Klopov Viktor Ivanovich (RU),
Bedarev Sergej Aleksandrovich (RU)
(24) Effective date for property rights: 27.11.2006
(45) Date of publication: 10.10.2008 Bull. 28
(73) Proprietor(s):
Pashkov Vladimir Vasil'evich (RU),
Seljanin Ivan Filippovich (RU),
Klopov Viktor Ivanovich (RU)
2 3 3 5 7 1 8
R U
supplied into oxygen zone as heated up to 450-550°C
in equal amounts at two horizons with distance
between them I12=(17.5ч20)% from cupola diameter.
EFFECT: method makes it possible to replace
coke for anthracite for smelting of cast iron and
oxide materials.
3 cl, 1 tbl
Страница: 2
EN
C 2
C 2
(57) Abstract:
FIELD: technological processes; metallurgy.
SUBSTANCE: method includes charging burden
materials in cupola body and supply of blow into
oxygen zone. Level of materials charging in
Blow is
cupola amounts to
2 3 3 5 7 1 8
(54) METHOD OF CAST IRON AND OXIDE MATERIALS CUPOLA HEAT ON ANTHRACITE
R U
Mail address:
654080, Kemerovskaja obl., g. Novokuznetsk,
ul. Kirova, 79, kv.14, I.F.Seljaninu
RU 2 335 718 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
Изобретение относитс к литейному производству и производству минераловатных
изделий, где примен ютс шахтные печи малого диаметра одинаковой конструкции, и
предназначено дл плавки шихтовых материалов на антраците.
Известен ваграночный способ плавки чугуна и оксидных материалов на коксе [См.
И.Ф.Сел нин, Г.Л.Маркс. Ваграночный процесс с оптимальным распределением дуть по
высоте зоны горени / И.Ф.Сел нин, Г.Л.Маркс, Новокузнецк, СибГГМА, 1997, 218 с.].
Плавка ведетс на коксовой постели или холостой колоше высотой Нхк=1000-1200 мм от
уровн вдувани воздуха. Сверху коксовой холостой колоши загружают послойно в шахту
вагранки рабочие коксовые колоши и колоши из шихты, которые необходимо проплавить
(металл или доменный шлак). Уровень загрузки материалов в печь от уровн подачи дуть где Дв - внутренний диаметр вагранки (Сел нин
имеет высоту
И.Ф. Об определении расчетным путем высоты шахтных печей / И.Ф.Сел нин,
А.И.Степанов, Г.Л.Маркс и др. // Изв. вузов. Черна металлурги , 1997, №2, с. 10-13).
Наиболее близким к за вленному вл етс способ плавки на антраците, как заменителе
ваграночного кокса (Баринов Н.А. Водоохлаждаемые вагранки / Н.А.Баринов. М.,
Машиностроение, 1960, с.123).
Больша высота уровн загрузки и высока температура куска топлива в кислородной
зоне вагранки не позвол ет вести технологически устойчиво плавку на антраците,
теплотворна способность которого в 1,1-1,2 раза выше, зольность в 1,3-1,5 раза ниже,
а стоимость в 4-5 раз меньше соответствующих показателей кокса.
Основной недостаток способа плавки на антраците - низка термическа стойкость,
вследствие чего он при быстром нагреве в вагранке и большом давлении столба
металлической шихты растрескиваетс на мелкие куски, которые уменьшают свободное
сечение вагранки и привод т к нарушению хода плавки. Растрескивание происходит за
счет высоких механических и термических напр жений по объему куска топлива в
кислородной зоне, где поверхность куска разогреваетс до 2000-2100°С [См. И.Ф.Сел нин,
Г.Л.Маркс. Ваграночный процесс с оптимальным распределением дуть по высоте зоны
горени . Новокузнецк, 1997, с.50].
Задачей изобретени вл етс разработка способа плавки на вагранке, позвол ющего
полностью заменить кокс на антрацит дл выплавки чугунов и оксидных материалов, не
наруша технологического режима плавки.
Поставленна задача решаетс следующим образом: в способе ваграночной плавки на
антраците, включающем загрузку материалов в шахту вагранки и подачу дуть в
кислородную зону, согласно изобретению уровень загрузки шихтовых материалов в
вагранке составл ет
где Дв - диаметр вагранки, причем дутье в
кислородную зону подаетс подогретым до 450-550°С в равных количествах на двух
горизонтах с рассто нием между ними l12=(17,5ч20)% от диаметра вагранки. В качестве
шихтовых материалов используютс материалы дл плавки чугуна и минераловатных
изделий.
В способе плавки оксидных материалов высота уровн загрузки меньше
недостаточна дл прогрева доменного шлака и горных пород до температуры плавлени ,
котора составл ет ~1200°С. Температура шихты
выход щей из зоны нагрева шихты,
45
определ етс выражением [См. И.Ф.Сел нин, Г.Л.Маркс. Ваграночный процесс с
оптимальным распределением дуть по высоте зоны горени . Новокузнецк, 1997, с.76-89]:
50
где Z - безразмерный коэффициент, посто нный дл данных конкретных условий;
и
- температура шихты и газа на входе в зону подогрева; Wг, Wш - теплоемкости потоков
Страница: 3
DE
RU 2 335 718 C2
газа и шихты; ? и F - коэффициент и площадь теплообмена между газом и шихтой.
5
10
15
20
25
?0 - скорость газа в пустой шахте; Дш - средний размер кусков шихты (шлака и
металла); ? - порозность сло шихты; Нв - высота уровн загрузки шихтовых материалов.
При одинаковом диаметре вагранок дл плавки чугуна и шлака в формулах (1-5)
измен ютс только высота уровн загрузки Hв и диаметр кусков шихты (Дшл), остальные
параметры остаютс посто нными.
Дл способа ваграночной плавки чугуна дл подогрева шихты до температуры
плавлени Тпл?1200°С - Нв=4 м [Сел нин И.Ф. Об определении расчетным путем высоты
шахтных печей / И.Ф.Сел нин, А.И.Степанов, Г.Л.Маркс и др. // Изв. вузов. Черна металлурги , 1997, №2, с.10-13]. Средний размер кусков металлической шихты дл работающих вагранок составл ет Дм?0,2 м, средний размер кусков чугуна и шлака,
загружаемого в вагранку по предлагаемому способу дл получени расплава,
составл ет Дш?0,065ч0,085 м.
Учитыва , что в (1-5) переменными вл ютс только диаметр куска шихты и высота
уровн загрузки, после преобразований, при ??F=const, получаем требуемое соотношение:
где индексы «м» и «шл» соответствуют металлической и шлаковой шихте.
где
30
- высота холостой колоши; Нвn - полна высота уровн загрузки
печи. Подставл ем (7) в (6) и значени Нвм=4 м; Дм=0,2 м; Дшл=0,065ч0,085 м имеем дл минимальной высоты уровн загрузки кусков шлака:
дл максимальной высоты уровн загрузки:
35
что соответствует полной высоте уровн загрузки в пределах:
Высота загрузки меньше
не дает полного прогрева шихты до
40
температуры плавлени , наиболее крупные куски Дш>0,085 м будут проваливатьс в горн
печи, резко захолажива шлаковый расплав.
увеличивает нагрузку со стороны столба шихты
Высота загрузки больше
45
на холостую колошу из антрацита, последний начинает интенсивно истиратьс и
растрескиватьс , мелочь угл вместе с расплавом шлака образуют мощные козырьки над
фурмами, сопротивление столба материалов резко возрастает, уменьшаетс снабжение
вагранки дутьевым воздухом, вагранка идет на захолаживание.
Второй уровень вдувани должен быть расположен на уровне конца кислородной зоны
от первого уровн вдувани . По данным З.Ф.Чуханова (Некоторые проблемы топлива и
энергетики. - М.: АНСССР, 1961, с.203), длина кислородной зоны:
50
где Дк - средний размер кусков топлива,
Re - критерий Рейнольдса,
А=const.
Значение критери Re не зависит от вида примен емого топлива. Поэтому Lк~Дк.
Страница: 4
RU 2 335 718 C2
5
10
В соответствии с ГОСТ 24774-81 вагранки средней производительности имеют
внутренний диаметр 900, 1100, 1300 мм. Дл коксовой вагранки длина кислородной зоны
равна 350-400 мм [Сел нин И.Ф., Степанов А.И. К расчету объема зон горени в шахтных
печах / Изв. вузов. Черна металлурги , 1987, №12, с.12-14], что соответствует Lк=(0,350,40)Дв, где Дв - диаметр вагранки. Куски антрацита при опускании в кислородную зону
частично истираютс и дроб тс , их средний размер пор дка в два раза меньше размера
кусков кокса, что соответствует рассто нию между уровн ми вдувани , то есть длине
кислородной зоны L12=Lк=(0,175-0,20)Дв.
Третий уровень вдувани дл вагранок, работающих на антраците, устраивать
нецелесообразно, так как небольша высота холостой колоши, равна не
,
15
20
25
30
35
40
45
50
позвол ет кислороду из дуть этого уровн полностью прореагировать с верхним слоем
кокса, шихта в этой области захолаживаетс и эффективность технологии плавки падает.
Рассто ние между двум уровн ми вдувани 17,5% от внутреннего диаметра вагранки,
т.е. менее 175 мм, неэффективно вследствие сокращени общей высоты кислородных зон,
т.е. зоны нагрева.
Рассто ние более 20% от внутреннего диаметра вагранки, т.е. более 200 мм между
фурменными по сами, также неэффективно, так как в этом случае эндотермическа реакци восстановлени СО2+С=2CO-Q углеродом кокса успевает развиватьс в области
между первым и вторым уровн ми вдувани , что приводит к снижению эффективной
температуры источника тепла и к уменьшению температуры перегрева расплава шлака.
Осуществление способа по сн етс с помощью чертежа, на котором изображены шахта
1 вагранки, первый уровень 2 вдувани , второй уровень 3 вдувани , высота уровн (Нхк)
уровн загрузки, высота (НВ) уровн загрузки
холостой колоши, полна высота
шихтовых материалов, слой 4 шихтовых материалов, слой 5 топлива, фурменна коробка
6.
Проведенный анализ горени топлива показал, что чем больше высота кислородной
зоны и меньше высота редукционной зоны, тем больше перегреваетс капл расплава при
движении от по са плавлени до горна.
Высота восстановительной зоны уменьшаетс до минимума или практически будет
отсутствовать, если на границе между кислородной зоной (175-200 мм от первого уровн вдувани ) установить второй уровень с площадью сечени всех отверстий на 5-10%
меньше, чем соответствующий параметр первого уровн .
Первый уровень вдувани имеет площадь сечени отверстий 52-57%, верхний 48-43%
от общей площади сечени фурменных отверстий.
Такое соотношение позвол ет подавать примерно одинаковое количество дуть в оба
горизонта зоны горени топлива, так как высота столба шихты от второго уровн вдувани на 5-10% меньше, чем от первого, количество дуть , поступающего от одного
центробежного вентил тора, пропорционально гидравлическому сопротивлению или длине
тракта газового потока от первого и второго р дов фурм.
Подогрев дуть в коксовой вагранке интенсифицирует теплообмен в зоне перегрева
капель расплава [И.Ф.Сел нин, Г.Л.Маркс. Ваграночный процесс с оптимальным
распределением дуть по высоте зоны горени . Новокузнецк, 1997, с.80-87].
На стойкость кокса против механического истирани и термического растрескивани подогрев дуть не вли ет.
Стойкость антрацита против растрескивани в кислородной зоне повышаетс при
подогреве дуть .
Плотность и модуль упругости антрацита на 30-40% выше, чем у кокса. Кусок кокса
имеет большое количество пор, которые образуютс в куске угл в процессе коксовани за счет удалени влаги и летучих. Поры кокса уменьшают его плотность и модуль
упругости по сравнению с антрацитом.
Поэтому дл уменьшени термических напр жений в кусках антрацита необходимо
резко уменьшить градиенты температуры на его поверхности, что возможно осуществить
Страница: 5
RU 2 335 718 C2
при подогреве дуть .
Подогрев дуть способствует протеканию реакции
5
10
15
20
25
30
35
вместо реакции
что уменьшает температуру поверхности кокса в кислородной зоне, температурные
градиенты и уменьшает веро тность растрескивани антрацита.
В изобретении предлагаетс дутье подогревать до 450-550°С.
Подогрев дуть ниже 450°С недостаточен дл эффективного подавлени реакции (II) и
развити реакции (I). Температура поверхности куска антрацита в кислородной зоне
остаетс высокой, пор дка 2000°С, что вызывает высокие температурные градиенты
поверхности, увеличивает веро тность растрескивани куска топлива.
Подогрев дуть свыше 550°С нецелесообразен, так как на малых шахтных печах
устанавливаютс радиационно-конвективные рекуператоры, у которых свыше этой
температуры теплообменные трубы из жаростойкой стали быстро выход т из стро .
Кауперы, дающие более высокий нагрев воздуха, эффективно работают только име большие габариты, сравнимые с габаритами доменных печей, и они могут быть
установлены дл обслуживани шахтных печей большого диаметра.
Экспериментальные плавки проводили на вагранке Новокузнецкого предпри ти ЗАО
«Изолит». Вагранка имела внутренний диаметр 1250 мм и два загрузочных отверсти на
высоте 3,5 и 5,5 м от уровн основного р да фурм. Вагранка предназначена дл приготовлени оксидного расплава из отвального доменного шлака и горной породы диабаза дл производства минеральной ваты. В качестве топлива примен ли антрацит
марки А и тощие угли марки ТПКО ОАО ОФ «Разрез Красногорский» (Юг Кузбасса).
Вагранка оборудована радиационно-конвективным рекуператором, позвол ющим
подогревать дутье до 550°С.
При замене кокса на антрацит на холодном дутье было установлено, что в конце
плавочной кампании над фурмами образуютс козырьки, состо щие из шлака и угольной
мелочи. Давление дуть и соответственно сопротивление столба шихты возрастает с 400
до 1200 мм в начале и в конце кампании.
Дл исключени этих нежелательных влений в соответствии с за вленным способом
плавки на антраците была уменьшена высота загрузки вагранки и было применено
подогретое дутье.
В таблице приведены данные по времени работы вагранки до выбивки в зависимости от
температуры подогрева дуть .
Таблица
Основные параметры плавочной кампании
Температура подогрева дуть , °С Без подогрева 100 200 300 450 550
40
Врем плавочной кампании, сутки
0,3
0,8 1,5 3,0 4,5 5,0
Предлагаемый способ позвол ет снизить затраты на приготовление оксидного расплава
на 12-15%, повысить температуру расплава на 25-30°С, что благопри тно сказываетс на
эксплуатационных показател х минерального волокна.
45
Формула изобретени 1. Способ ваграночной плавки на антраците, включающий загрузку шихтовых
материалов в шахту вагранки и подачу дуть в кислородную зону, отличающийс тем, что
уровень загрузки шихтовых материалов в печи составл ет
где Дв 50
диаметр вагранки, причем дутье в кислородную зону подают подогретым до 450-550°С в
равных количествах на двух горизонтах с рассто нием между ними (17,5ч20)% от диаметра
вагранки.
Страница: 6
CL
RU 2 335 718 C2
2. Способ по п.1, отличающийс тем, что в качестве шихтовых материалов используют
материалы дл плавки чугуна.
3. Способ по п.1, отличающийс тем, что в качестве шихтовых материалов используют
материалы дл плавки минераловатных изделий.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Страница: 7
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
174 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа