Элемент футеровки электропечи

 

Изобретение относится к элементам футеровок электрических печей и может быть :использовано в металлургической и других отраслях промышленности . Цель изобретения - повышение надежности футеровки. Элемент футеровки печи состоит из монолитной огнеупорной части и тепловой изоляции и имеет ребра жесткости большей и меньшей длины, расположенные в шахматном порядке . При этом ребра большей длины расположены с перекрытием рядом расположенных ребер, а ребра меньшей длины расположены перпендикулярно ребрам большей длины и меж- S ду ними. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (58 4 Р 27 D 1/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

:В

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3832755/22-02 (2?) 29 ° 12.84

< i4) 07.01.87. Бюл. Р 1 (1) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский технологический институт электротермического оборудования (72) И.Д. Дорохов, И.В. Воронкин, В.И. Бурцев и А.П. Сеничев (53) 621.783(088.8) (56) Свенчанский А.Д. Электрические. печи сопротивления. Ч. I М., 1975, с. 112, 161, рис. 4-10.

Авторское свидетельство СССР

М 694756, кл. F 27 D 1/02, 1979.

ÄÄSUÄÄ 1281857 А1 (54) ЭЖМЕНТ ФУТЕРОВКИ ЭЛЕКТРОПЕЧИ (57) Изобретение относится к элементам футеровок электрических печей и может быть использовано в металлургической и других отраслях промышленности. Цель изобретения — повышение надежности футеровки. Элемент футеровки печи состоит из монолитной огнеупорной части и тепловой изоляции и имеет ребра жесткости большей и меньшей длины, расположенные в шахматном порядке. При этом ребра большей длины расположены с перекрытием рядом расположенных ребер, а ребра меньшей длины расположены перпендикулярно ребрам большей длины и между ними. 2 ил.

1281857

Изобретение относится к элементам футеровок электрических печей и может быть использовано в металлургической и других отраслях промышленности, 5

Целью изобретения является повышение надежности.

На фиг. 1 изображен элемент футеровки печи, состоящей из монолитной огнеупорной части и теплоизоляции, разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Элемент футеровки печи содержит огнеупорную часть 1, теплоизоляцию

2 (фиг. 1). Огнеупорная часть состоит из пластины 3 и ребер 4 жесткости (фиг. 2), выполненных в виде чередующихся участков переменной длины, причем участки с минимальной длиной одного ребра жесткости перекрываются в свету участками с максимальной длиной других ребер жесткости, Высота ребер жесткости может быть переменной (фиг. 1) или постоян5 ной вдоль любой прямой, проведенной в плоскости пластины.

Наиболее рациональной формой линии, огибающей вершины ребер жесткости, является линия, соответствующая распределению изгибающих моментов в рассматриваемом направлении.

В зависимости от условий опирания изменяется ориентация ребер жесткости. При опирании элемента футеров-35 ки в угловых точках ребра жесткости ориентируют в двух пересекающихся направлениях. При опирании на две противоположные стороны пластины ребра жесткости выполняют перпенди-. 1О кулярными сторонам, на которые происходит опирание. При изготовлении огнеупорной части методом литья и при необходимости транспортировки готового элемента футеровки для обес-g5 печения технологической (при выемке из литейной формы) и транспортной жесткости прямолинейные ребра жесткости целесообразно выполнять в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Проекция оси симметрии ребра жесткости на пластину может иметь вид любой линии, описываемой уравнением с одним неизвестным или их комбинацией.

Теплоизоляция располагается с любой стороны огнеупорной части, т.е. как со стороны, на которой расположены ребра жесткости, так и на противоположной.

При высокой температуре внутри рабочего пространства и при малой толщине огнеупорной пластины температура на ненагреваемой стороне (обращенной к слою теплоизоляции) будет превышать температуру, допустимую для теплоизоляции. В этом случае жесткость обеспечивается конструкцией пластины элемента, а температура до рабочей температуры теплоизоляцйи понижается с помощью, например, пакета пластин такой же толщины и с отверстиями под ребра жесткости или с помощью огнеупорной засыпки.

Элемент футеровки работает следующим образом. !

При подводе тепла со стороны пластины огнеупорной части происходит его термическое расширение, которое передается на жестко связанные с ней ребра 4 жесткости, темпе-. ратура которых, а следовательно; и термические деформации, меньше, чем у сплошного слоя. Чем больше линейный размер пластины, тем больше величина суммарной деформации, возникаю" щей в ней при нагревании ее до определенной температуры. При одностороннем нагревании пластины механические напряжения на холодной ее стороне тем больше (при постоянном градиенте температур), чем больше длина и ширина пластины. Объясняется это следующим образом. Предположим, что среднее расстояние между. двумя соседними атомами материала пластины с размерами ахЬхЬ равно ь и на долю люа Ь

".ой из m u m (— = — = 1 ед.

1 m m

1 длины) единиц длины и произвольном направлении приходится и атомов или на единицу длины и-1 межатомных рас-, стояний, равных A . .Размеры пластины а и Ь, выраженные через указанные величины, соответственно равны m„a(n-1) и m Ь(n-.1). При увеличении темперао туры на 1 С межатомное расстояние увеличивается на величину м . Размеры пластины при этом увеличиваются и становятся равными m (д+Ы)(п-1) и m (а+ы) (n-1), т.е. увеличиваются соответственно на величины m„oL (и-1) и m. aC.(n-1). При одностороннем нагреЯ ве пластины температура пластины на нагреваемой стороне возрастает от

t, до tz, а на другой стороне от t, 1281857 до t ° Размер пластины увеличивается при этом на величины m (t -t, )с .(n-1) и m (й -t )сЕ.(п-1) на нагреваемой

2 о стороне- и m (-t,) cL,(n-1) и m, (t—

) ы.(п-1) на противоположной стороне. Разница между и t< зависит от свойств материала йластины (теплопроводность, температуропровод-. ность) и ее толщины h. При нагревании пластин из одного и того же 10 материала и одних и тех же размеров на равные температуры увеличение длины пластины при.прочих равных условиях зависит от линейных размеров пластины а и Ь. Следовательно, чем больше линейные размеры пластин, тем большая разница удлинений между нагреваемой и ненагреваемой сторонами и тем больше возникают растягивающие усилия на иена- 20 греваемой и сжимающие — на нагреваемой сторонах пластины. С другой стороны, чем больше толщина плас. тины, тем больше перепад температур и большие усилия. Применение ребер жесткости, линейные размеры которых меньше размера пластины, позволяет обеспечить .необходимую жесткость и снизить величину растягивающих усилий на их поверхности при подводе тепла со стороны пластины или достичь практически равномерной температуры по всей толщине огнеупорной части элемента футеровки, при сохранении необходимой жесткости, за 35 счет малой толщины ребер жесткости.

При подводе тепла со стороны ребер жесткости вследствие малой толщины ребер жесткости сплошного слоя происходит практически равномерный 40 нагрев всей огнеупорной части и рас тягивающие механические напряжения, возникающие в материале огнеупорного слоя вследствие малой разности температур в разных частях конструк- 45 ции, оказываются много меньше допустимых, (Размеры, ориентация и форма ребер жесткости и толщин сплошного слоя выбираются с учетом конкретных условий 50 эксплуатаций футеровки, т.е. изменяются в зависимости от ее длины и ширины, веса навешиваемого оборудования, температуры внутрипечного пространства и скорости нагрева, механических характеристик материала огнеупорной части, условия опирания или закрепления пластины и т. .

Чем вьш е скорость нагрева, тем меньше должна быть толщина пластины и толщина ребер жесткости.

Оптимальные размеры ребер жесткости для печей периодического действия, которые характеризуются частыми нагревами и охлаждениями при умеренных скоростях охлаждения, для применяющихся в настоящее время в промышленности огнеупорных материалов являются длина 200-400 мм при толщине

20-50 мм. Высота их и количество определяется из условия прочности.

В целях проверки работоспособности предлагаемого устройства изготовлены два элемента футеровки размерами 600х800х150 мм. Толщина пластины . составляет 50 мм. Участки ребер жесткости с максимальной высотой имеют размеры 220х50х100 мм. Расстояние между соседними ребрами жесткости составляет 25 мм. Размеры участков ребер жесткости с минимальной вы"отой составляют 50xSO мм. Элементы изготавливают методом литья из гидрсмассы (пластичной массы) состава:

30-40X — глина огнеупорная; 60-70X— муллитокремнеземистый волокнистый материал; вода сверх 100Х от сухого вещества 260-300X сверх 100Х сульфитно-спиртовая бражка 2-5Х плотности 1 17 °

Формула изобретения

Элемент футеровки электропечи, состоящий из монолитной огнеупорной части и тепловой изоляции, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности элемента футеровки, он снабжен ребрами жесткости большей и меньшей длины, расположенными в шахматном порядке, при этом ребра большей длины расположены с перекрытием, ребра меньшей длины— перпендикулярно к ребрам большей длины и между я ми.

1281857 х " f J г г J f х J х х х гх- хххг- Jf гхf J

Г гг х ххгг х ххххх +j" х ггх Г Гх ххх хх г х . х хг- х -ff гг гг ггхх Х - ххх (х . гf ffххг гг ггхг х У Гхх Х хх Г

„г хггхггхххг хх г- х баххх хг .хх х г г г .х+ гх гг

Составитель В. Бербенев

Редактор A. Ворович ТехредИ.Попович Корректор С. Иекмар

Заказ 7248/34 Тираж 544 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4