Печь с вращающимся подом - RU2379608C1

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к печи с вращающимся подом, более конкретно к печи с вращающимся подом, способной предотвратить выпадение огнеупорной футеровки печи из-за уменьшающего эффекта, связанного с тепловым расширением материала печи.

Предпосылки к созданию изобретения

Печь с вращающимся подом включает в себя наружную периферийную стенку, внутреннюю периферийную стенку и вращающийся под, который размещается между стенками. Вращающийся под включает в себя кольцевую раму пода, теплоизолирующий материал пода, который размещается на раме пода, и огнеупоры, которые размещаются на теплоизолирующем материале пода.

Такой вращающийся под приводится во вращение механизмом привода. Что касается приводного механизма, то, например, имеются зубчатый механизм, в котором ведущая шестерня, ведомая вращающимся валом и помещенная возле нижней части печи, взаимодействует с зубчатой рейкой, закрепленной по окружности на нижней части рамы пода, и механизм, в котором множество ведущих колес установлены в нижней части привода рамы пода на рельсовом пути, который помещен по окружности на полу.

Печь с вращающимся подом, которая имеет такую конструкцию, используется в процессе нагрева металла стальных заготовок и тому подобного или, например, в процессе сжигания горючих отходов. В последнее время привлекают внимание способы производства с помощью печи с вращающимся подом железа прямого восстановления из оксидов железа.

Далее со ссылкой на схематическое изображение, иллюстрирующее известную печь с вращающимся подом, показанную на фиг.5, будет описан пример процесса производства железа прямого восстановления в печи с вращающимся подом.

(1) Оксид железа в форме порошка (железная руда, пыль электросталеплавильных печей и т.д.) и углеродосодержащие восстановители в форме порошка (уголь, кокс и т.д.) смешивают и подвергают окомкованию для получения необожженных окатышей.

(2) Необожженные окатыши нагревают до такой температуры, при которой горючие летучие компоненты, выделяющиеся из окатышей, могут не загораться, с целью удаления содержащейся в окатышах влаги и получения сухих окатышей (сырье 29).

(3) Сухие окатыши (сырье 29) загружают в печь с вращающимся подом 26 с помощью подходящего загрузочного устройства 23. При этом на вращающемся поде 21 образуется слой окатышей толщиной приблизительно в один или в два окатыша.

(4) Слой окатышей подвергается нагреву излучением с целью восстановления путем горения горелки 27, установленной в верхней части внутренней полости печи, для осуществления металлизации.

(5) Металлизованные окатыши охлаждают в охладителе 28. Охлаждение выполняется, например, путем непосредственного обдува окатышей газом или путем непрямого охлаждения с помощью охлаждающей водяной рубашки. За счет охлаждения окатышей достигается механическая прочность, позволяющая им выдерживать манипулирование во время выгрузки и после выгрузки. После этого охлажденные окатыши выгружают с помощью разгрузочного устройства 22.

(6) После того как металлизованные окатыши (железо прямого восстановления 30) будут выгружены, сразу же загружают сухие окатыши (сырье 29) и путем повторения описанного процесса производят железо прямого восстановления.

Печь с вращающимся подом имеет нижнюю теплоизолированную конструкцию, которая образована кольцевой рамой пода, слоем теплоизолирующего материала, помещенным на раму пода, и слоем огнеупоров, помещенным на слой теплоизолирующего материала. На внешней периферийной стороне и внутренней периферийной стороне вращающегося пода угловой огнеупор наружной периферийной стороны и угловой огнеупор внутренней периферийной стороны помещают соответственно с помощью краевых отливок пода.

В процессе работы печи с вращающимся подом в верхнюю часть нижней теплоизолированной конструкции, которая окружена угловыми огнеупорами внешней периферийной стороны и внутренней периферийной стороны вращающегося пода, загружают поверхностные материалы, такие как смесь доломита, железной руды, оксида железа (железной руды, пыли электросталеплавильных печей и т.п.), углеродосодержащих восстановителей (уголь, кокс и т.д.) или материала, предназначенного для переработки, после чего выполняется процесс восстановления.

Соответственно в связи с различиями между материалами, образующими вращающийся под, усложняется взаимовлияние между теплоизолирующей конструкцией нижней части, угловыми огнеупорами и поверхностными материалами и в некоторых случаях могут быть повреждены угловые огнеупоры или теплоизолирующая конструкция нижней части.

Важно, что хотя с поверхностным материалом не возникает проблем во время строительства печи с вращающимся подом и до начала эксплуатации печи с вращающимся подом, если печь с вращающимся подом эксплуатируется и непрерывно используется в течение длительного периода, доломит и железная руда скапливаются, затвердевают и объединяются в одно целое. Объединившиеся доломит и железная руда часто затвердевают по окружности на наружной периферийной части печи, и иногда затвердевший материал формируется по всей печи. Если печь с вращающимся подом охлаждается после объединения поверхности печи так, как описано выше, огнеупоры и теплоизолирующие материалы сжимаются и это ведет к образованию зазоров или трещин.

Для слоя доломита и железной руды, который должен быть поверхностным слоем, нет возможности преднамеренно установить предел расширения, и, таким образом, он растрескивается в тех точках, где наиболее вероятно образование трещин и сама усадка. Если поверхностный слой нагреть снова, поверхностный слой не всегда вернется в то же состояние, что и перед охлаждением, и имеется много участков, на которые оказано воздействие внешними силами, связанными с тепловым расширением. Внешние силы, действующие в связи с тепловым расширением, действуют не только в периферийном направлении, но и в радиальном направлении.

С другой стороны, рама пода структурирована для усадки, однако при повторном нагреве, естественно, поскольку рама пода нагревается, начиная от верхней части, во время повышения нестационарной температуры до стационарного состояния температуры печи, возникает явление расширения только элементов верхней части. Это явление ведет к выдавливанию угловых огнеупоров, помещенных в конечной части внутренней периферийной стороны или другой периферийной стороны вращающегося пода, в связи с чем они могут выпадать из печи, могут плавать, или же при этом может быть поврежден крепежный металлический материал. Известные примеры решения описанных выше проблем описаны со ссылкой на фиг.6 и 7.

На фиг.6 показан местный вид в плане, иллюстрирующий конструкцию пода известной печи с вращающимся подом. В конструкции пода кольцевой вращающийся под 52 размещается между внутренней периферийной стенкой и наружной периферийной стенкой, и промежуточная часть вращающегося пода 52 по направлению внутрь образуется слоем 55 литого огнеупора. На по меньшей мере одной внутренней периферийной стороне или наружной периферийной стороне слоя 55 литого огнеупора непрерывно располагается множество рядов огнеупорных кирпичей 73 и 74 по направлению внутрь и наружу с образованием определенных зазоров 57 и 58 между рядами огнеупорных кирпичей 73 и 74.

Кроме того, печь с вращающимся подом согласно другому известному примеру описана со ссылкой на местный схематический вид 7, иллюстрирующий поперечный разрез печи с вращающимся подом. Печь с вращающимся подом включает в себя вращающееся центральное тело 35 пода, которое имеет раму вращающегося пода 32, теплоизолирующий кирпич 33, который размещается на раме пода 32, и литой огнеупор, который размещен на теплоизолирующем кирпиче 33. Печь с вращающимся подом образована огнеупорами и включает в себя часть 37 определения положения внутренней и наружной части пода, размещенную на раме 32 пода.

В печи с вращающимся подом во внутренней-наружной периферийной части теплоизолирующего кирпича 33 центрального тела пода 35 формируют ступенчатую часть 38 с использованием того же самого теплоизолирующего кирпича, а между теплоизолирующим кирпичом, который образует ступенчатую часть 38, и литым огнеупором 34, окруженным ступенчатой частью, предусматривают допуск на расширение 39. Допуск на расширение 39 имеет размеры 25 мм или больше, предпочтительно 30 мм.

К определяющей положение внутренней и наружной части пода части 37 присоединяют литой огнеупор 40. К наружной окружности литого огнеупора 40 присоединяют L-образный металлический элемент 41, который прикреплен к раме пода 32. На литом огнеупоре 40 помещают определяющий положение огнеупор 42, который формируют путем наложения слоями неорганического волокнистого теплоизолирующего материала. Определяющий положение огнеупор 42 крепят к литому огнеупору 40.

Однако в обычной печи с вращающимся подом, описанной со ссылкой на фиг.6, нет конкретного описания того, насколько большими должны формироваться зазоры 57 и 58 для получения прокладок теплового расширения.

С другой стороны, в известном примере, описанном со ссылкой на фиг.7, описаны конкретные размеры допуска на расширение 39. Однако размеры допуска на расширение 39 являются размерами, которые компенсируются согласно расчетам на основе ширины литого огнеупора 34, равной 2825 мм, и нет возможности применить известный пример в случае, если размеры печи или материал, из которого изготовлена печь, являются иными. Соответственно известный пример не может служить руководством, которое показывает, как определить допуск на расширение. Кроме того, в любом из описанных выше известных примеров существует проблема, связанная со слишком большой сложностью конструкции печи и, следовательно, с трудностями строительства и возрастанием издержек.

В печи с вращающимся подом во время нагрева температура возрастает до 500°С или больше и в некоторых случаях возрастает до 600°С или больше. Затем внешнее усилие, вызванное тепловым расширением, которое воздействует на угловые огнеупоры, действует в поперечном направлении на краевые отливки пода с угловыми огнеупорами, которые поддерживают угловые огнеупоры. Соответственно возникает необходимость в использовании для получения краевых отливок пода с угловыми огнеупорами дорогостоящего сплава, например сплава, соответствующего стандарту ASTM HH. Однако при этом возникает проблема, связанная с кратким сроком службы сплава.

Описание изобретения

Соответственно целью настоящего изобретения является при представлении обобщенных формул, позволяющих надежно определить величину допуска на тепловое расширение в печи с вращающимся подом, получение печи с вращающимся подом, имеющей простую конструкцию пода, при которой под не подвергается повреждениям даже в случае его длительной эксплуатации.

С учетом сказанного авторы изобретения внимательно изучили процесс расширения или сжатия конструкции пода в печи с вращающимся подом. В результате авторы обнаружили, что путем модификации конструкции угловых огнеупоров можно предотвратить повреждение пода с целью предотвратить выпадение угловых огнеупоров наружу от пода или их плавание, для чего и было разработано настоящее изобретение.

В частности, согласно настоящему изобретению печь с вращающимся подом, в которой вращающийся под размещается между наружной периферийной стенкой и внутренней периферийной стенкой, включает в себя кольцевую раму пода, теплоизолирующий материал пода, который размещается на раме пода, множество огнеупоров, которые размещаются на теплоизолирующем материале пода, угловой огнеупор наружной периферийной стороны, который размещается на наружной периферийной части вращающегося пода посредством краевой отливки пода, и угловой огнеупор внутренней периферийной стороны, который размещается на внутренней периферийной части вращающегося пода посредством краевой отливки пода. В печи с вращающимся подом допуск на тепловое расширение Х в радиальном направлении между угловыми огнеупорами наружной периферийной стороны или внутренней периферийной стороны и огнеупорами или между каждым из огнеупоров, определенный следующей формулой 2, установлен равным:

Х=([Х0=] - расстояние между наружной концевой частью краевой отливки пода наружной периферийной стороны и внутренней концевой частью краевой отливки пода внутренней периферийной стороны при рабочей температуре) - ([Х1=] - суммарная длина множества огнеупоров и обоих угловых огнеупоров в радиальном направлении при комнатной температуре): формула 2,

и если ширина углового огнеупора наружной периферийной стороны принята как А, а высота краевой отливки пода углового огнеупора принята как В, удовлетворяется следующее уравнение 1:

Х+А<√(A²+B²): формула 1.

Далее в настоящем изобретении печь с вращающимся подом, в которой вращающий под размещается между наружной периферийной стенкой и внутренней периферийной стенкой, включает в себя кольцевую раму пода, теплоизолирующий материал пода, размещенный на раме пода, множество огнеупоров, размещенных на теплоизолирующем материале пода, угловой огнеупор наружной периферийной стороны, размещенный на наружной периферийной части вращающегося пода посредством краевой отливки пода, и угловой огнеупор внутренней периферийной стороны, размещенный на внутренней периферийной части вращающегося пода посредством краевой отливки пода. В печи с вращающимся подом, в то время как угловой огнеупор внутренней периферийной стороны делится на множество частей в периферийном направлении, допуск на тепловое расширение в периферийном направлении Y задают между разделенными угловыми огнеупорами внутренней периферийной стороны, в то время как допуск на тепловое расширение в периферийном направлении Y определяется следующей формулой 5:

Y=([сумма] длин угловых огнеупоров внутренней периферийной стороны между краевой отливкой пода со стороны контактной поверхности при рабочей температуре) - (сумма длин каждого из разделенных угловых огнеупоров внутренней периферийной стороны между краевой отливкой пода со стороны контактной поверхности при комнатной температуре): формула 5,

в то время как внутренняя периферийная длина L1 и наружная периферийная длина L2 одного разделенного углового огнеупора внутренней периферийной стороны удовлетворяет следующей формуле 3:

L₂>L₁+2y: формула 3.

где y=Y/n и n означает количество частей разделенных угловых огнеупоров внутренней периферийной поверхности.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан вид в вертикальном разрезе, иллюстрирующий печь с вращающимся подом согласно варианту реализации настоящего изобретения;

на фиг.2 показан с частичным увеличением вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий в увеличенном масштабе область, прилегающую к угловому огнеупору наружной периферийной стороны, проиллюстрированную на фиг.1;

на фиг.3 показан вид, соответствующий виду с фиг.2 и иллюстрирующий ситуацию, при которой поверхностный материал расширяется;

на фиг.4 показан схематический фрагментарный вид в плане углового огнеупора внутренней периферийной стороны с целью разъяснения основы формулы 3;

на фиг.5 показан схематический вид, иллюстрирующий известную печь с вращающимся подом;

на фиг.6 показан фрагментарный вид в плане, иллюстрирующий печь согласно известной печи с вращающимся подом;

на фиг.7 показан фрагментарный вид в плане, схематически иллюстрирующий обычную печь с вращающимся подом.

Лучший вариант к реализации изобретения

Далее будет подробно описан лучший вариант реализации изобретения со ссылкой на чертежи.

На фиг.1 проиллюстрирован вариант реализации печи с вращающимся подом согласно настоящему изобретению. Чертеж демонстрирует вид в вертикальном разрезе печи с вращающимся подом согласно варианту реализации. Печь с вращающимся подом 1 включает в себя наружную периферийную стенку 2, внутреннюю периферийную стенку 3 и кольцевой вращающийся под 10, размещенный между стенок. Вращающийся под 10 приводится во вращение устройством привода (не показано).

Вращающийся под 10 включает в себя кольцевую раму пода 4, теплоизолирующий материал 5 пода, который размещается на раме пода 4, и множество огнеупоров 6, которые размещаются на теплоизолирующем материале пода 5. Теплоизолирующий материал пода 5 и огнеупоры 6 образуют теплоизолирующую конструкцию 13 нижней части.

В наружной концевой части вращающегося пода 10 угловой огнеупор 7 наружной периферийной стороны размещается на теплоизолирующем материале 5 пода посредством краевой отливки 11 наружной периферийной стороны. Во внутренней концевой части вращающегося пода 10 угловой огнеупор 8 внутренней периферийной стороны размещается на теплоизолирующем материале 5 пода посредством краевой отливки 12 внутренней периферийной стороны. Большое количество огнеупоров 6 выравнивают между угловым огнеупором 7 наружной периферийной стороны и угловым огнеупором 8 внутренней угловой стороны в радиальном направлении и в периферийном направлении. Угловой огнеупор 7 наружной периферийной стороны и угловой огнеупор внутренней периферийной стороны выше соответствующих огнеупоров 6 и выступают вверх над верхними поверхностями огнеупоров 6. Соответственно в случае повторения работы печи с вращающимся подом 1 поверхностный материал 9, такой как материал, предназначенный для переработки, который введен в печь с вращающимся подом, скапливается на огнеупорах 6, и область между угловым огнеупором 7 наружной периферийной стороны и угловым огнеупором 8 внутренней периферийной стороны покрывается поверхностным материалом 9.

Между угловым огнеупором наружной или внутренней периферийной стороны 7 или 8 и огнеупором 6 или между каждым из огнеупоров 6 устанавливают допуск теплового расширения Х в радиальном направлении. В частности, для по меньшей мере одного или больше зазоров между угловым огнеупором 7 наружной периферийной стороны и большинством огнеупоров 6 наружной периферийной стороны, между каждым из огнеупоров 6, прилегающих друг к другу в радиальном направлении, и между угловым огнеупором 8 внутренней периферийной стороны и большинством огнеупоров 6 внутренней периферийной стороны задают допуск на тепловое расширение, а сумма задается как допуск на тепловое расширение Х в радиальном направлении. Допуск на тепловое расширение Х определяется следующей формулой 2.

Х=([Х0=] - расстояние между наружной концевой частью краевой отливки пода 11 наружной периферийной стороны и внутренней концевой частью краевой отливки 12 пода внутренней периферийной стороны при рабочей температуре) - ([Х1=] - суммарная длина множества огнеупоров 6 и угловых огнеупоров 7 и 8 в радиальном направлении при комнатной температуре): формула 2.

В данном случае «расстояние между наружной концевой частью краевой отливки 11 пода наружной периферийной стороны и внутренней концевой частью краевой отливки 12 пода внутренней периферийной стороны при рабочей температуре» обозначает расстояние между наружной концевой частью краевой отливки 11 пода наружной периферийной стороны и внутренней концевой частью краевой отливки 12 пода внутренней периферийной стороны. Наружная концевая часть краевой отливки 11 пода наружной периферийной стороны является наиболее внешней частью краевой отливки 11 пода внешней периферийной стороны, и внутренняя концевая часть краевой отливки 12 внутренней периферийной стороны является наиболее внутренней частью краевой отливки 12 пода внутренней периферийной стороны. Кроме того, «суммарная длина множества огнеупоров 6 и угловых огнеупоров 7 и 8 в радиальном направлении при комнатной температуре» обозначает сумму длин множества огнеупоров 6 (огнеупорной группы), выровненных в одну линию в радиальном направлении, и углового огнеупора 7 наружной периферийной стороны и углового огнеупора 8 внутренней периферийной стороны в радиальном направлении.

Допуск на тепловое расширение в радиальном направлении Х должен, в случае если ширина углового огнеупора 7 наружной периферийной стороны принята как А, а высота краевой отливки 11 пода принята как В, удовлетворять следующему уравнению 1:

Х+А<√(A²+B²): формула 1.

Смысл формулы 1 описывается со ссылкой на фиг.2 и 3. На фиг.2 показан с частичным увеличением вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий в увеличенном масштабе область, прилегающую к угловому огнеупору 7 наружной периферийной стороны, проиллюстрированную на фиг.1, а на фиг.3 показан вид, иллюстрирующий ситуацию, при которой поверхностный материал 9 подвергается тепловому расширению и нажимает на угловой огнеупор 7 наружной периферийной стороны.

Как показано на фиг.2 и 3, угловой огнеупор 7 наружной периферийной стороны помещают на краевую отливку пода 11 наружной периферийной стороны, и он может наклоняться в направлении наружной окружности с точкой опоры, которой служит верхняя концевая часть наружной концевой части краевой отливки 11 пода наружной периферийной стороны. Здесь термин «наклон» означает в случае, когда угловой огнеупор 7 наружной периферийной стороны отжимается в направлении наружной окружности под воздействием теплового расширения поверхностного материала 9, что в связи с противодействием краевой отливки 11 пода наружной периферийной стороны, закрепленной в нижней части теплоизолирующей конструкции 13, угловой огнеупор 7 наружной периферийной стороны наклоняется верхней концевой частью при том, что наружная концевая часть краевой отливки 11 пода наружной периферийной стороны служит точкой опоры.

Далее согласно фиг.2 описан случай, при котором между наружной периферийной поверхностью 14 наиболее внешнего бокового огнеупора 7 и угловым огнеупором 7 наружной периферийной поверхности устанавливают допуск на тепловое расширение Х в радиальном направлении. Краевая отливка 11 пода наружной периферийной стороны включает в себя нижнюю часть 11а, на которую помещают угловой огнеупор 7 наружной периферийной стороны, и часть наружной стенки 11b, которая отходит вверх от наружной концевой части нижней части 11а. Если поверхностный материал 9, скопившийся на огнеупорах 6, подвергается тепловому расширению, наружная концевая часть поверхностного материала 9 отжимает наружу угловой огнеупор 7 наружной периферийной стороны. Затем угловой огнеупор 7 наружной периферийной стороны наклоняется, причем точкой опоры служит верхний конец части 11b наружной стенки.

Здесь длина прямой линии, которая соединяет точку опоры а и внутреннюю концевую часть b в нижней концевой части углового огнеупора 7 наружной периферийной стороны, описывается как С. Затем движение качания углового огнеупора 7 наружной периферийной стороны, для того чтобы предотвратить выпадение углового огнеупора 7 наружной периферийной стороны из внутренней концевой части b, входит в контакт с наружной периферийной поверхностью 14 огнеупора 6, причем требуется, чтобы допуск на тепловое расширение Х в радиальном направлении и ширина углового огнеупора 7 наружной периферийной стороны находились в отношении, удовлетворяющем следующей формуле 6:

Х+А

С другой стороны, согласно теореме трех квадратов величину С можно вычислить согласно следующей формуле 7:

С=√(A²+B²): формула 7,

где √ означает корень квадратный из формулы в скобках.

Затем из формул 6 и 7 получается следующая формула 1:

Х+А<√(A²+B²): формула 1.

Если объяснить просто, как показано на фиг.2, то описывается случай, при котором допуск на тепловое расширение Х в радиальном направлении устанавливается между наружной периферийной поверхностью 14 большинства огнеупоров 6 наружной периферийной стороны и угловым огнеупором 7 наружной периферийной стороны. Однако при фактической конструкции печи допуск на тепловое расширение Х в радиальном направлении является, как показано формулой 2, суммарной величиной зазоров, образуемых между множеством огнеупоров 6.

В этом случае, даже когда угловой огнеупор 7 наружной периферийной стороны отжимается и наклоняется за счет теплового расширения поверхностного материала 9, внутренняя концевая часть b входит в контакт с наружной периферийной поверхностью огнеупора 6. Тогда огнеупор 6 отжимается к внутренней периферийной стороне и занимает зазор между огнеупорами. Соответственно не возникает проблем, подобных повреждению материала печи или выпадения углового огнеупора 7 наружной периферийной стороны наружу из печи.

Далее описано тепловое расширение вращающегося пода 10 в периферийном направлении. На наружной периферийной стороне вращающегося пода 10 эффект теплового расширения в периферийном направлении не велик, однако на внутренней периферийной стороне, из-за того что эффект теплового расширения в периферийном направлении велик, в печи с вращающимся подом 1 согласно варианту реализации печь с вращающимся подом 1 сконструирована следующим образом.

А именно, угловой огнеупор 8 внутренней периферийной стороны разделяют на множество частей в периферийном направлении. Между разделенными угловыми огнеупорами 8 внутренней периферийной стороны задают допуск на тепловое расширение Y в периферийном направлении, установленный согласно следующей формуле 5. Другими словами, между угловыми огнеупорами 8 внутренней периферийной стороны устанавливают зазор, соответствующий допуску на тепловое расширение Y в периферийном направлении.

Y=([сумма] длин угловых огнеупоров внутренней периферийной стороны между краевой отливкой пода со стороны контактной поверхности при рабочей температуре) - (сумма длин каждого из разделенных угловых огнеупоров внутренней периферийной стороны между краевой отливкой пода со стороны контактной поверхности при комнатной температуре): формула 5,

где «сумма длин угловых огнеупоров внутренней периферийной стороны между краевой отливкой пода со стороны контактной поверхности при рабочей температуре» соответствует длине в периферийном направлении углового огнеупора 8 внутренней периферийной стороны между краевой отливкой пода 12 со стороны контактной поверхности. Кроме того, «сумма длин каждого из разделенных угловых огнеупоров внутренней периферийной стороны между краевой отливкой пода со стороны контактной поверхности при комнатной температуре» соответствует сумме длин каждого из разделенных угловых огнеупоров 8 внутренней периферийной стороны в периферийном направлении по внутренней периферийной стороне.

Кроме того, допуск на тепловое расширение Y в периферийном направлении задают в отношении между одной внутренней периферийной длиной L1 и одной наружной периферийной длиной L2 углового огнеупора 8 внутренней периферийной стороны, который разделяется в периферийном направлении, таким образом, чтобы он удовлетворял следующим формулам 3 и 4:

L₂>L₁+2y: формула 3,

y=Y/n: формула 4,

где n означает количество частей разделенных угловых огнеупоров 8 внутренней периферийной поверхности.

На фиг.4 показан схематический фрагментарный вид в плане углового огнеупора 8 внутренней периферийной стороны с целью объяснения указанной формулы 3. Как ясно можно понять, изучая чертеж, формула 4 обозначает зазор y между угловыми огнеупорами 8 внутренней периферийной стороны, прилегающими друг к другу среди разделенных угловых огнеупоров внутренней периферийной стороны. Внутренняя периферийная длина L1 и наружная периферийная длина L2 углового огнеупора 8 внутренней периферийной стороны являются такими длинами, проиллюстрированными на фиг.4.

В случае нагрева и теплового расширения поверхностного материала 9 большая часть внешнего усилия, развиваемого в радиальном направлении в связи с тепловым расширением, действует в направлении наружной окружности. Однако в отличие от этого в области, прилегающей к угловому огнеупору 8 внутренней периферийной стороны, большая часть внешнего усилия, развиваемого в радиальном направлении в связи с тепловым расширением, действует в направлении внутренней окружности. Соответственно, как показано на фиг.4, так же и в угловом огнеупоре 8 внутренней периферийной стороны наружное усилие в направлении, указанном стрелкой, проиллюстрированное на чертеже, действует со стороны наружной окружности. Поскольку разделенный угловой огнеупор 8 внутренней периферийной стороны имеет веерную форму, движение внутрь в радиальном направлении предотвращается до тех пор, пока удовлетворяются условия упомянутой формулы 3, за счет контакта с другими прилегающими угловыми огнеупорами 8а и 8b внутренней периферийной стороны.

Что касается описанной выше конструкции печи с вращающимся подом 1 согласно варианту реализации, то работа во время эксплуатации описана со ссылкой на фиг.1-4.

После завершения строительства печной конструкции печи 1 с вращающимся подом и при начале эксплуатации сначала нагревают поверхностный материал, загруженный на вращающийся под 10. Затем поверхностный материал 9 подвергается тепловому расширению в радиальном направлении. Под воздействием теплового расширения угловой огнеупор 7 наружной периферийной стороны отжимается к наружной периферийной стороне и наклоняется так, как показано на фиг.3. Однако, поскольку внутренняя концевая часть углового огнеупора 7 наружной периферийной стороны входит в контакт с наружной периферийной поверхностью 14 расположенного далее всего снаружи огнеупора 6, предотвращается выпадение углового огнеупора 7 наружной периферийной стороны.

С другой стороны, угловой огнеупор 8 внутренней периферийной стороны в период прогревания в первоначальной стадии производственного процесса отжимается к внутренней периферийной стороне за счет теплового расширения поверхностного материала 9. Однако, поскольку угловые огнеупоры 8 внутренней периферийной стороны размещаются для того, чтобы удовлетворять требованиям формулы 3, в конце угловой огнеупор 8 внутренней периферийной стороны входит в контакт с прилегающими угловыми огнеупорами внутренней периферийной стороны 8а и 8b и переходит в состояние удержания на месте. После этого момента в поверхностном материале 9 по мере повышения температуры наружное усилие, вызванное тепловым расширением в радиальном направлении, воздействует на наружную периферийную сторону. Соответственно появляется возможность предотвратить смещение углового огнеупора 8 внутренней периферийной стороны наружу из печи или его выпадения.

Затем тепло нагретого поверхностного материала 9 передается посредством теплопроводности огнеупорам 6 в нижнем слое, и если огнеупор 6 нагревается, огнеупор 6 также подвергается тепловому расширению в радиальном направлении. Соответственно нижняя часть углового огнеупора 7 наружной периферийной стороны выталкивается и наклоняется, и угловой огнеупор 7 наружной периферийной стороны возвращается в первоначальное и нормальное положение.

При описанной выше конструкции печи даже в случае воздействия возникшего за счет теплового расширения усилия, отжимающего угловой огнеупор 8 внутренней периферийной стороны внутрь в радиальном направлении, пока позволяет допуск на тепловое расширение Y в периферийном направлении между разделенными угловыми огнеупорами 8 внутренней периферийной стороны, угловые огнеупоры 8 внутренней периферийной стороны могут продвигаться внутрь, и при дальнейшем продолжении теплового расширения за счет контакта разделенных угловых огнеупоров 8 внутренней периферийной стороны между собой предотвращается перемещение угловых огнеупоров 8 внутренней периферийной стороны. В результате внешнее усилие, воздействующее на краевую отливку 12 пода внутренней периферийной стороны, уменьшается, срок службы краевой отливки 12 пода внутренней периферийной стороны, который обычно составляет один или два года, продлевается, и не возникает проблем при проведении испытаний после того, как пройдет два года. Далее, поскольку угловые огнеупоры 8 внутренней периферийной стороны соприкасаются с прилегающими угловыми огнеупорами 8а и 8b внутренней периферийной стороны и находятся в состоянии удерживания в прежнем положении после повышения температуры, краевая отливка 12 пода внутренней периферийной стороны используется только в целях позиционирования угловых огнеупоров 8 внутренней периферийной стороны и отпадает необходимость в изготовлении краевой отливки 12 пода внутренней периферийной стороны из сплава, обладающего большой жесткостью.

Как было описано выше, печь 1 с вращающимся подом согласно настоящему варианту реализации включает в себя кольцевую раму 4 пода, теплоизолирующий материал 5 пода, который размещается на раме 4 пода, множество огнеупоров 6, которые размещаются на теплоизолирующем материале 5 пода, и угловые огнеупоры 7 и 8, которые размещаются на наружной периферийной стороне и на внутренней периферийной стороне вращающегося пода 10 посредством краевых отливок 11 и 12 пода соответственно. Между угловым огнеупором 7 или 8 наружной периферийной стороны или внутренней периферийной стороны и огнеупором 6 или между каждым из огнеупоров 6 установлен допуск на тепловое расширение Х в радиальном направлении. Хотя допуск на тепловое расширение Х в радиальном направлении описывается формулой 2, в отношении между шириной А углового огнеупора 7 наружной периферийной стороны и высотой В краевой отливки 11 пода наружной периферийной стороны удовлетворяется формула 1. Соответственно при простой конструкции предотвращается повреждение печи и предотвращается выпадение углового огнеупора наружной периферийной стороны наружу из печи или его плавание в связи с тепловым расширением.

Далее в печи 1 с вращающимся подом согласно варианту реализации, в то время как угловой огнеупор 7 наружной периферийной стороны разделяется на множество частей в периферийном направлении, угловой огнеупор 7 наружной периферийной стороны может наклоняться в наружном периферийном направлении, причем точкой опоры а является верхняя концевая часть краевой отливки 11 пода наружной окружности. Соответственно даже в случае наклона наружу углового огнеупора 7 наружной периферийной стороны под воздействием теплового расширения поверхностного материала 9, угловой огнеупор 7 наружной периферийной стороны входит в контакт с огнеупором 6 с внутренней стороны, что предотвращает его дальнейший наклон. Таким образом, предотвращается выпадение углового огнеупора 7 наружной периферийной стороны или повреждение краевой отливки 11 пода, на которую опирается угловой огнеупор 7 наружной периферийной стороны.

Кроме того, в печи 1 с вращающимся подом согласно варианту реализации угловой огнеупор 7 внутренней периферийной стороны делится на множество частей в периферийном направлении, и допуск на тепловое расширение Y в периферийном направлении задают между разделенными угловыми огнеупорами внутренней периферийной стороны и в отношении между внутренней периферийной длиной L1 и наружной периферийной длиной L2 углового огнеупора 8 таким образом, чтобы он удовлетворял формулам 3 и 4. Соответственно из-за теплового расширения поверхностного материала даже в случае, если угловой огнеупор 8 внутренней периферийной стороны подвергается воздействию со стороны поверхностного материала 9, за счет контакта угловых огнеупоров внутренней периферийной стороны между собой можно предотвратить выпадение наружу из печи или повреждение угловых огнеупоров 8 внутренней периферийной стороны и краевой отливки 12 пода внутренней периферийной стороны.

Таким образом, в данном варианте реализации при установке допуска на тепловое расширение Х в радиальном направлении, удовлетворяющего формуле 1, с внутренней периферийной стороны вращающегося пода 10 устанавливают допуск на тепловое расширение Y в периферийном направлении, который удовлетворяет формуле 4 и относится к угловым огнеупорам внутренней периферийной стороны при тепловом расширении поверхностного материала 9, в то время как дальнейшее расширение внутренней периферийной стороны предотвращается за счет вхождения в контакт между собой прилегающих друг к другу угловых огнеупоров внутренней периферийной стороны, за счет теплового расширения поверхностного материала 9 в направлении наружной периферийной стороны благодаря тепловому расширению, даже если угловой огнеупор 7 наклоняется, за счет контакта с огнеупорами 6 предотвращается выпадение углового огнеупора 7 внутренней периферийной стороны.

В данном варианте реализации во вращающемся поде 10 при установке допуска на тепловое расширение Х в радиальном направлении на внутренней периферийной стороне устанавливают допуск на тепловое расширение Y в периферийном направлении, однако настоящее изобретение не ограничивается этой конструкцией. Например, в случае когда поверхностный материал 9 наружной периферийной стороны печи с вращающимся подом 10 нагревается особенно легко и т.д., в то время как допуск на тепловое расширение Х в радиальном направлении задан, возможно, что на внутренней периферийной стороне не будет задан допуск на тепловое расширение Y в периферийном направлении. С другой стороны, например, в случае когда поверхностный материал 9 с внутренней периферийной стороны нагревается особенно легко и т.д., то в то время как допуск на тепловое расширение Y в периферийном направлении задан на внутренней периферийной стороне, возможно, что не будет задан допуск на тепловое расширение Х в радиальном направлении.

Далее будут описаны признаки настоящего варианта реализации.

(1) Между угловым огнеупором наружной периферийной стороны или внутренней периферийной стороны и огнеупором или между каждым из огнеупоров задан допуск на тепловое расширение Х в радиальном направлении. В то время как допуск на тепловое расширение Х в радиальном направлении определяется формулой 2, в отношении между шириной А углового огнеупора наружной периферийной стороны и высотой В краевой отливки 11 пода наружной периферийной стороны удовлетворяется формула 1. Соответственно предотвращается повреждение печи и предотвращается выпадение углового огнеупора наружной периферийной стороны с наружной стороны печи или плавание в связи с тепловым расширением.

(2) В то время как угловой огнеупор наружной периферийной стороны делится на множество частей в периферийном направлении, с верхней концевой частью в наружной концевой части краевой отливки пода углового огнеупора наружной периферийной стороны, которая служит точкой опоры, угловой огнеупор наружной периферийной стороны может наклоняться в наружном периферийном направлении. Соответственно даже в случае наклона наружу углового огнеупора наружной периферийной стороны из-за теплового расширения поверхностного материала угловой огнеупор наружной периферийной стороны входит в контакт с огнеупором внутренней части, что предотвращает его дальнейший наклон. Таким образом, не допускается выпадение углового огнеупора наружной периферийной стороны или повреждение краевой отливки пода, на которую опирается угловой огнеупор наружной периферийной стороны.

(3) В то время как угловой огнеупор внутренней периферийной стороны делится на множество частей в периферийном направлении, допуск на тепловое расширение Y в периферийном направлении задан между разделенными угловыми огнеупорами внутренней периферийной стороны. В то время как допуск на тепловое расширение Y в периферийном направлении определяется следующей формулой 5, внутренняя периферийная длина L1 и наружная периферийная длина L2 разделенного углового огнеупора внутренней периферийной стороны удовлетворяет следующей формуле 3:

L₂>L₁+2y: формула 3,

где y=Y/n и n означает количество частей разделенных угловых огнеупоров внутренней периферийной поверхности.

Y=([сумма] длин угловых огнеупоров внутренней периферийной стороны между краевой отливкой пода со стороны контактной поверхности при рабочей температуре) - (сумма длин каждого из разделенных угловых огнеупоров внутренней периферийной стороны между краевой отливкой пода со стороны контактной поверхности при комнатной температуре): формула 5.

Соответственно благодаря тепловому расширению поверхностного материала даже в случае, если угловой огнеупор внутренней периферийной стороны подвергается воздействию поверхностного материала, за счет контакта угловых огнеупоров внутренней периферийной стороны между собой можно предотвратить выпадение из печи или повреждение угловых огнеупоров внутренней периферийной стороны и краевой отливки пода внутренней периферийной стороны.

Промышленная применимость

Настоящее изобретение может применяться в печи с вращающимся подом, в которой вращающийся под размещается между наружной периферийной стенкой и внутренней периферийной стенкой и которая включает в себя кольцевую раму пода, теплоизолирующий материал пода, который размещается на раме пода, множество огнеупоров, которые размещаются на теплоизолирующем материале пода, угловой огнеупор наружной периферийной стороны, который размещается на наружной периферийной части вращающегося пода посредством краевой отливки пода, и угловой огнеупор внутренней периферийной стороны, который размещается на внутренней периферийной части вращающегося пода посредством краевой отливки пода.

Реферат

Изобретение относится к печи с вращающимся подом, способной предотвратить выпадение огнеупорной футеровки печи из-за уменьшающего эффекта, связанного с тепловым расширением материала печи. Между угловым огнеупором наружной периферийной стороны или внутренней периферийной стороны и огнеупором или между огнеупорами устанавливают допуск на тепловое расширение в радиальном направлении X, который определяется формулой Х=[Х0=]-[Х1=], и удовлетворяется следующая формула: X+A<√(A2+B2), где [Х0=] - расстояние между наружной концевой частью краевой отливки пода наружной периферийной стороны и внутренней концевой частью краевой отливки пода внутренней периферийной стороны при рабочей температуре, [Х1=] - суммарная длина множества огнеупоров и угловых огнеупоров в радиальном направлении при комнатной температуре, А - ширина углового огнеупора наружной периферийной стороны, В - высота краевой отливки пода углового огнеупора. Изобретение направлено на получение печи с вращающимся подом, которая имеет простую конструкцию печи, при которой печь не получает повреждений даже в случае, если эксплуатируется в течение длительного времени. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула