Электротермическая ванная печь для металлургической обработки цветных металлов

уменьшения содержания в них влаги. Металлургическую стадию до получения Металла в необработанной элементарной форме посредством упомянутых стадий осуществляют обычными способами в отдельных печах, либо в одной печи, как, например, применяют в наиболее современных способах, однако в любом случае применяют слоистые жидкие фазы, в которых нижняя фаза состоит из необработанного элементарного металла, а верхняя фаза состоит из одного или нескольких слоев жидкого шлака, в котором протекают реакции, ведущие к получению необработанного элементарного металла.Над жидкой фазой расположена газообразная фаза, образованная в результате окисления посредством реакций окисления и восстановления.Температуры процесса очень высокие, и они обычно определяются необходимостью поддержания шлака в расплавленном состоянии для достижения благоприятного массопереноса между различными жидкими фазами, причем эти температуры могут достигать 1400-15 00 С.Поэтому очевидно, каким сильным механическим, химическим и термическим напряжением подвергаются эти печи. Жидкий шлак и газообразная фаза являются очень агрессивными средами для конструкционного материала при рабочей температуре и таким образом огнеупорные и металлические материалы, находящиеся в контакте с такими средами в процессе, необходимо периодически ремонтировать или заменять.Поэтому необходимо конструировать все детали печи таким образом, чтобы их можно было заменять без удаления смежных деталей, либо поддерживать детали конструкции при температурах, которые значительно ниже рабочих температур,посредством охлаждения охлаждающими средами.Необработанный элементарный металл, так и жидкий шлак, имеют очень вь 1 сокий удельный вес и поэтому напор жидкой фазы величиной только два метра может создавать напряжение на под с нагрузкой, эквивалентной 10-20 метрических тонн/кв. метр.Высокие температуры создают серьезные проблемы расширения и уплотнения,потому что жидкая фаза является очень тягучей, и она способна просачиваться под элементы футеровки и благодаря ее высокой плотности поднимать их, повреждая таким образом футеровку пода и стенок, которая будет плавать на поверхности жидкой фазы. Поэтому важно, чтобы такие элементы конструкции были компактными и непроницаемыми.Из-за токсичности и агрессивности газообразной фазы печь должна иметь исключительную герметичность и работать под небольшим вакуумом, причем каждый поток выходящего газа контролируется и направляется в установки для его обработки.Из-за механических, химических и термических напряжений размеры и производительность печи для обработки цветных металлов значительно ограничены.Результатом таких напряжений является также низкий срок службы печи из-за необходимости проведения частых операций по ремонту и обновлению печи,которые требуются для таких печей. Также операции требуют, чтобы работа установки прекращалась на значительное время, потому что выключение и повторное включение печи до достижения полностью рабочих условий должны осуществляться очень постепенно.На фиг 1 представлен частичный вид в разрезе боковой части печи на фиг 2 увеличенный частичный вид сечения А-А на фиг 1 на фиг. 3 - вид, частично в разрезе частей угловой зоны печи на фиг 4 - общее расположение установки на фиг 4 а сечение А-А на фиг. 4 на фиг 4 Ь - сечение В-В на фиг. 4 на фиг 4 с - сечение С-С на фиг 4 на фиг 4 с 1 - показывает несколько Материалов, обычно применяемых для изготовления печи Цифры соответствуют тем, которые применяются в описании для указания сравнительных материалов.Печь, согласно изобретению, устраняет упомянутые недостатки и представляет собой ванную печь, представляющую собой прочную металлическую конструкцию, которая несет следующие элементы конструкции печи, которые будут описаны далее.А - под В - блоки плит, расположенные по периметру С - металлическая лента для содержания жидкой фазы В - вертикальные стенки и свод.Печь имеет прямоугольное сечение, под вогнутый в форме перевернутой арки.Фиг 1 показывает разрез через нижнюю боковую стенку печи, а фиг 2 показь 1 вает вид в горизонтальной проекции а плоскости А-А. Опорная конструкция 1 представляет собой прочную рещетчатую раму из горизонтальных и вертикальных стальных брусьев.Под печи состоит из ряда поперечно расположенных опор 2, на которых лежит металлическая конструкция 3 в форме перевернутой арки, снабженная продольными трубопроводами 4, по которым подается охлаждающая среда для поддержания конструкции пода при температуре, которая ниже температуры жидкого металла,лежащего сверху Этой охлаждающей средой может быть воздух с принудительной подачей.На металлической конструкции 3 расположены постоянный слой 5 из графитовых кирпичей и металлическая уплотняющая плита 6, которая действует как настил для верхнего изнащивающего слоя 7 в форме перевернутой арки.Слои 5 и 7 и плита 5 проходят в блоки плит, расположенные по периметру,которые будут описаны ниже. Изнащивающийся слой 7 состоит из огнеупорных кирпичей хромомагнезитового типа, которые действуют как ключ свода. В предпочтительной конструкции огнеупорные кирпичи слоя 7 выполнены с одним или несколькими боковыми стыками 8, которые входят в одну или несколько связь 1 вающих полостей на противоположной поверхности смежного кирпича. Любые зазоры между кирпичами слоя 7 могут быть заполнены огнеупорным раствором, причем это зависит от точности граней кирпичей.Четыре блока 9 плит в форме металлического бруса большой толщины по существу С-образного сечения расположены на основании четырех вертикальных стенок печи.Каждый блок плиты может быть выполнен как одно целое либо из множества последовательно расположенных отрезков.Внутри ребра бруса проходят продольные трубопроводы 10, по которым циркулирует вода под давлением для охлаждения блока плиты.Блоки 9 плит соединены с основанием опорной конструкции 1 посредствоммножества шарнирных опор 11, которые позволяют блокам плит перемещаться в горизонтальном направлении в плоскости фиг 1 под действием расширения пода и особенно изнашивающего слоя 7.Постоянный слой 5 из графитовых кирпичей проходит посредством элемента 12 до позиции, расположенной смежно с внутренней поверхностью блока плиты подобно Металлической плите 5, которая изгибается вверх для сцепления с этой поверхностью.Изнашивающийся слой 7 оканчивается элементами 13, 14, на которых плита изгибается вверх.Если между кирпичами слоя 7 заливается жидкий Цементный раствор, то этот раствор не должен находиться на элементе 13, чтобы возможно было скольжение между элементом 13 и последним элементом 15 слоя 7 в результате теплового расширения. Элемент 15 имеет верхнюю поверхность, которая слегка углублена, чтобы он, мог скользить под металлическим листом, как будет описано в следующем абзаце, под действием теплового расширения.Блоки 9 плит сильно прижаты к поду посредством множества упругих элементов, например, пружин 16, которые упираются в продольные элементы опорной конструкции 1. Поведение пода в условиях процесса заслуживает некоторого рассмотрения.Из-за температурных колебаний под расширяется и сужается, но эффект давления пружин 16 такой, что составные элементы слоя 7 всегда удерживаются в сжатом виде и точно соединяются вместе.Пружины 16 амортизируют тепловое расширение и сжатие пода без образования зазоров. Если, с другой стороны, необработанный элементарный металл в жидком состоянии будет проникать между порами слоя 7, то в этом ему будут препятствовать стыки 8, которые обеспечивают дополнительное уплотнение лабиринтного типа.Если все же жидкий металл будет доходить до плиты 6 он не сможет поднять кирпичи слоя 7 из-за сопротивления, создаваемого слоем конфигурацией в форме перевернутой арки и стыками 8. Другая гарантия обеспечивается тем фактом, что когда постоянный слой 5 состоит из графита, который является хорошим проводником тепла и охлаждается воздухоохлаждаемой стальной конструкцией, то плита 6 поддерживается при температуре, которая ниже температуры затвердевания металла, и поэтому она затвердевает и не создает дополнительное осевое усилие вверх на кирпичи слоя 7. Любой металл, просачивающийся по периферии элементов 13 и 14, будет затвердевать при контакте с плитой и блоками 9, которые охлаждаются водой, проходящей по трубопроводам 10. Как показано на фигурах, выпуклая часть пода с футеровкой из огнеупорных кирпичей не опирается на два блока 9 в позиции,расположенной прямоугольно к показанной на фиг 1 и 2, которые образуют основание торцевых стенок печи. Выпукло-вогнутая часть, которая не защищена между металлическим листом для жидкой фазы и подом, заполнена и защищена огнеупорнь 1 ми кирпичами, которые образуют вертикальную стенку, лежащую на поду.Такая конструкция показана на фиг. 3 и 4 в позиции 50.Уплотнения по углам конструкции требуют отдельного упоминания.Блоки 9 из металлических плит, расположенные на четырех сторонах периметрапода, могут смещаться наружу под действием теплового расширения. При ИХ движении наружу будут образовываться отверстия в четырех углах, в результате будут возникать зазоры, через которые может просачиваться жидкий металл. Как показано на фиг 3, для предотвращения просачивания жидкого металла в четырех углах пода помещены четыре водоохлаждаемых стальных уголка 17, которые жестко прикреплены к опорной конструкции 1.В последнем ряду огнеупорных кирпичей 13 и 14, образующих слой 7, и на неподвижных уголках оставляют полости 18 на расширение для исключения создания осевого усилия на эти неподвижные элементы. В предпочтительной конструкции эти полости заполнены прокладкой из минеральной ваты, которая компенсирует расширение.Металлический слой, расположенный над блоками 9, представляет собой наиболее напряженную зону печи как в отношении химического воздействия, поскольку она находится в контакте с жидким шлаком, образующим очень агрессивную фазу, в котором протекают химические реакции восстановления, ведущие к получению элементарного металла, так и в отношении конструкционного аспекта, поскольку изза гидростатического напора в поперечном направлении и тепловых напряжений в этом жидком шлаке происходит интенсивная теплопередача.Металлический слой изготовлен из литых металлических блоков 19 в форме пустотелого параллелепипеда или короба и снабжена охлаждающими трубопроводами 10, через которые подается вода под давлением.Фиг 1 показывает один ряд литых блоков 19, однако слой может состоять из более, чем одного ряда блоков, соединенных вертикально. Блоки 19 прочно соединены с расположенными между ними уплотняющими прокладками посредством болтов и гаек 20, образуя прочный параллелограмм, который образует несущую конструкцию по периметру печи и противостоит гидростатическому напору.Литые блоки 19 удерживаются на месте посредством ряда распорок 21, например, в форме стальных швеллерных секций, прикрепленных к раме 1 для удержания слоя из блоков 19 в неподвижном положении в горизонтальной плоскости, но с определенной свободой скольжения для следования движению блоков 9 в вертикальном положении.Литые блоки 19 удерживаются на блоках 9 при помощи прокладки 22.В предпочтительной конструкции прокладка 22 изготовлена из графита с металлической сердцевиной, причем она помимо обеспечения уплотнения для ванны жидкого металла, допускает соответствующее относительное движение в горизонтальном направлении между металлическим слоем, который остается неподвижным, и металлическими блоками плиты, которые перемещаются под действием теплового расширения пода.В предпочтительной конструкции блоки 19 изготовлены из меди или сплавов меди.На их наружной поверхности, которая обращена в сторону ванны жидкого металла, блоки 19 содержат ряд выступов и пазов 23, например, в форме ласточкина хвоста, в которые входят огнеупорные плитки 24 с внутренним профилем соответствующим пазам 23 для образования слоя 25 с высокой стойкостью к химическому воздействию жидкого шлака. Высота ленты, содержащей жидкую