Робочий простір 100-т печей з водооохолодженням

*ДСП-100И6, 100И7 и 100И8 — дугові сталеплавильні печі, відповідно, зі звичайним випуском металу, з сифонним і з еркерним; ДСП БМЗ - піч з сифонним випуском Білоруського металургійного заводу.

Високоінтенсивні технології виплавки сталі в надпотужних дугових сталеплавильних печах (ДСП) і позапічної обробки висувають дуже високі вимоги до вогнетривів, які використовуються для футеровки ДСП і сталерозливних ковшів. Футеровка електросталеплавильних печей може бути основною і кислою.

Футеровка всіх ділянок крім своду складається з теплоізоляційного, арматурного і робочого шарів. Робочий шар подини основної печі виконують із набивних магнезитових мас, арматурний шар - з декількох рядів магнезитової цегли, а для виготовлення теплоізоляційного шару використовують шамотну цеглу й аркуші азбесту. Для виготовлення робочого шару подини та відкосів кислих печей використовують кремнеземисті маси на різних в`яжучих, арматурного шару - динасову цеглу. Футеровку робочого шару стін основних печей виконують із хромітопериклазової або периклазовуглецевої цегли, кислих печей - кварцового футеровочного піску. Склепіння ДСП виконують із периклазохромітових (МgО≥65%; Сr₂О₃ 7...18%) або мулітокорундових (А1₂О₃>62 %) виробів. Випускний отвір виконують із блоків з плавленого або кристалічного периклазу. На надпотужних дугових сталеплавильних печах часто використовують водоохолоджувані елементи кладки стін і своду, що дозволяє скоротити витрату вогнетривів, знизити час простоїв і збільшити продуктивність печі.

У першої вітчизняної водоохолоджуваної печі (ДСП-100И6) розміри робочого простору такі ж, як у звичайних печей з вогнетривкою футеровкою. Створені пізніше печі ДСП-100И7 і 100И8, а також піч БМЗ мають ванну більшої глибини при меншому її діаметрі; величина відношення діаметра до висоти ванни D_B/H_B також менше (менше 4,0), ніж у печей з вогнетривкою футеровкою (4,5…5,5). Таке зміна розмірів ванни стало наслідком винесення операцій з рафінування і доводці сталі з печі в ківш, оскільки при цьому відпала необхідність мати на печі велику поверхню контакту метал-шлак і малу глибину ванни, які були обов'язкові для забезпечення повноти процесів рафінування в разі їх проведення в печі. Зменшення діаметра ванни і виконання стін водоохолоджуючих печей циліндричними дозволило зменшити діаметр кожуха, особливо в його верхній частині, і тим самим скоротити площу водоохолоджуючих поверхонь склепіння та стін і відповідно знизити тепловтрати з охолоджувальною водою. Зменшилася також довжина короткої мережі і відповідно електричні втрати. Діаметр робочого простору (D_{p. п}) таких печей приблизно дорівнює:

, (2.8)

де - діаметр ванни на рівні укосів, а - товщина футеровки нижній частині стін під панелями (для 100-т печей 500мм).

Систему охолодження печей формують із окремих елементів, що полегшує контроль їхнього стану й обслуговування. У найбільш гарячих зонах на мідні елементи попередньо наносять шар вогнетривкої обмазки товщиною до 50мм. Робота печі на спінених шлаках сприяє утворенню гарнисажа, що забезпечує довгострокову роботу охолоджуваних елементів стін печі. Їхня стійкість досягає 8,5…15 тис. плавок. Застосування водоохолоджуємих елементів стін печі в 10…15 разів знижує витрата вогнетривів, зменшує на 10-15% витрату графітованих електродів, спрощує зміст профілактичних і капітальних ремонтів і збільшує робочий ресурс печі більш ніж на 20%.

Водоохолоджуєме склепіння виконане у вигляді послідовно розташованих спіральних секторів з водоохолоджуємих труб, що утворять порожній тороід. Різний крок розташованих труб стосовно головного вихідного патрубка ініціює в печі вертикальний, низькошвидкістний й однорідний потік газу, зменшуючи тим самим захват твердих часток у системі газовідсосу й збільшуючи теплообмін у печі між гарячими газами, що відходять, і металобрухтом, що не розплавився.

Застосування водоохолоджуємого склепіння підвищує строк його служби, полегшує розміщення в ньому отворів під газовідводимий патрубок і під тічку для присадки сипучих і кускових матеріалів. Для охолодження стін і зводу печі витрата води становлять 6…9 т/м²·год. Застосування системи випарного охолодження печі дозволяє додатково одержувати до 7 т/год. сухої енергетичної пари.

Завдяки примусового охолодження відпала необхідність підвищення стійкості стін печі за рахунок їх виконання похилими або циліндрично-конічними, тому зверх потужні печі виконують циліндричними. На печах ДСП-100 И7 і И8 використають ванни більшої глибини при зменшенні її діаметру. Величина співвідношення Дв/Нв також зменшується (4,0). Зменшився і діаметр кожуха печі, особливо в верхній частині.Це приводить до зниження площі поверхні для охолодження зводу та стінок і відповідно тепловтрати процесу. Діаметр робочого простору печі дорівнює:

Двід + 2б,

де Двід - діаметр печі на рівні укосов; б – товщина футеровки в нижній частині печі (біля 500мм).