Модернизация крышки металлургического ковша

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………….........	3
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ. КРЫШКА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОВША………………………………………………………………………………….	5
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК  …………………………………………..	9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Металлургическая отрасль традиционно является базовой для российской экономики, однако в связи с последним кризисом отечественным компаниям пришлось несладко. Многим из них помогло то, что накануне они успели провести модернизацию производства. Однако для дальнейшего улучшения ситуации необходимо расширять общий объём рудных месторождений и переоборудовать оставшиеся предприятия.

     Значение металлургии для экономики страны сложно преувеличить. В настоящий момент российская металлургическая отрасль обладает мощной минерально-сырьевой базой железных руд, что позволяет не только обеспечивать потребности металлургического производства качественным металлургическим сырьём, но и поставлять на экспорт около 20% подготовленной товарной руды. Металлургическая промышленность является базовой отраслью для российской экономики. Она даёт около 5% в ВВП страны.

      На сегодняшний день Россия занимает четвёртое место в мире по производству стали и третье место по производству стальных труб и по экспорту металлопродукции. Наша страна находится также на  втором  месте по производству аллюминия, а по его экспорту стабильно держит первое  место, так же как и по производству и экспорту никеля. Таким образом, в целом российская металлургическая промышленность - это успешный в инвестиционном отношении сегмент экономики, а её предприятия способны реализовывать крупные проекты, в том числе и за рубежом. Однако у отрасли есть свои серьёзные сложности.

Основные производственные мощности предприятий металлургической промышленности были спроектированы и построены ещё в 1970–1980−е гг., что привело к тому, что большинство агрегатов и уникального оборудования в  металлургической промышленности не использовалось, морально и физически устарело. Кроме того, были утеряны технологии производства прецизионных сплавов широкого сортамента на базе малотоннажного производства, а оборудование длительное время не обновлялось и значительно отстаёт в техническом и  технологическом отношении от зарубежного. Отечественная сырьевая база осваивается медленно и по качеству уступает зарубежной, поэтому металлургические предприятия вынуждены закупать сырьё за границей по мировым ценам.

Модернизация отрасли идёт постоянно, потому что это фактически вопрос выживания металлургов, вопрос конкурентоспособности всей отрасли в условиях глобального рынка, который уже сформировался. Если обратить внимание на нынешние цеха металлургических компаний, то они будут мало похожи на те цеха, что достались частному бизнесу после приватизации отрасли.

Возможно, это прозвучит парадоксально, но главная проблема нашей металлургии - это её российские потребители. Сами металлурги в своём развитии ушли далеко вперёд они уже давно работают в условиях жёсткой конкуренции, их организационные структуры отвечают всем требованиям времени, производительность труда у них растёт, модернизация идёт постоянно, они обеспечены сырьём.

Вопрос модернизации металлургической отрасли стоит довольно остро. Производственные мощности, технологии, техническую базу необходимо обновлять, однако это требует значительных инвестиций со стороны производителей, и этот процесс, по сути, только начался. Нормативная техническая база также устарела, и предприятиям необходимо разрабатывать новые стандарты качества, сопоставимые с современными зарубежными стандартами. Проблема устаревшей нормативно-технической базы стала ещё острее в связи с вступлением России в  ВТО. Впрочем, те предприятия которые будут серьёзно заниматься этим вопросом, получат значительное конкурентное преимущество на рынке. К сожалению, не все готовы к гибкому изменению бизнеса и проактивности в развитии, кроме того, это, конечно, потребует определённых ресурсов.

Только модернизация и техническое перевооружение обеспечит значительное снижение энергопотребления и повысит качество продукции. В будущем компаниям придётся работать над повышением эффективности на всех уровнях реализации бизнес-модели. Рынок становится всё более конкурентным, прибыльность уменьшается. В целом, по словам экспертов, для металлургов ситуация будет развиваться скорее позитивно, поскольку сделает экспортный рынок более открытым. А вот для потребителей металлопродукции, то есть отечественных компаний-производителей, возможны риски – конкуренция с западными компаниями значительно усилится. Но в первую очередь «пострадают» неэффективные предприятия с устаревшим оборудованием.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КРЫШКА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОВША

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к металлургическому оборудованию конвертерных цехов. Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке надежной, относительно простой и принципиально новой конструкции крышки металлургического ковша для длительного использования в металлургическом производстве. Крышка снабжена стальным листовым экраном (5) с равномерно расположенными в нем отверстиями (6) и радиальными ребрами (7), образующими с верхним перекрытием (2) и обечайкой (1) герметичные секторы, и тороидальным коллектором (8) с газоподводящими патрубками (9), количество которых равно количеству ребер (7), установленных на верхнем перекрытии (2), при этом газоподводящие патрубки (9) размещены в герметичных секторах.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к металлургическому оборудованию. Для качественной и оперативной подготовки (сушки, разогрев футеровки) ковша под жидкий металл его накрывают крышкой, что позволяет подготавливать ковш за один вместо трех суток без крышки. Хотя известные металлургические крышки имеют защитный огнеупорный слой (как правило это огнеупорная футеровка), но при относительно больших габаритах крышки и высоких неравномерных как на ее футеровку, так и на ее металлоконструкцию нагрузках, эксплуатационный срок (стойкость) крышки оказывается небольшим, что в конечном счете нарушает ритм работы цеха. Следовательно, рациональное решение вопроса повышения эксплуатационной стойкости крышек ковшей является актуальным.

Известна водоохлаждаемая крышка для металлоприемников по заявке Франции N 2517228, кл. В 22 D 41/00, 1983.

Недостатками являются усложненная конструкция и выпадение теплоизоляционных элементов футеровки из-за коробления металлоконструкции ввиду того, что трудно обеспечить равномерное охлаждение водой всей поверхности крышки.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемой является известная крышка разливочного ковша. Она содержит каркас (периферийная и центральная обечайки, жестко соединенные стальным листовым перекрытием) футерованной огнеупорной кладкой. Крышка имеет несколько отверстий для горелок и каналы по периферии для подачи кислорода в рабочее пространство ковша (заявка Франции N 2582972, кл. В 22 D 35/06, 1968).

Недостатком этой крышки является разгар краев каркаса и футеровки по периферии крышки, коробление каркаса и выпадание огнеупорных элементов футеровки, а также тяжеловесность крышки из-за футеровки, выполненной из огнеупорного кирпича.

Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке надежной, относительно простой и принципиально новой конструкции крышки металлургического ковша для длительного использования ее при эксплуатации в металлургическом производстве.

На рис.1 изображено устройство, разрез; на рис.2 вид А -А на рис.1, разрез.

Устройство (крышка) содержит периферийную стальную обечайку (1) с верхним стальным листовым перекрытием (2) с центральным отверстием, оформленным центральной обечайкой (3) для ввода горелки (4) в ковш.

Крышка снабжена стальным листовым экраном (5) с равномерно расположенными в нем отверстиями (6) и радиальными ребрами (7), образующими с верхним перекрытием (2) и обечайкой (1) герметичные сектора (11), и тороидальным коллектором (8) с газоподводящими патрубками (9). Количество патрубков (9) равно количеству ребер (7), установленных на верхнем перекрытии (2). Газоподводящие патрубки (9) размещены в герметичных секторах (11), которые занимают собой весь слой пространства (10).

 

 

Рисунок 1 Устройство крышки металлургического ковша

 

Крышка металлургического ковша работает следующим образом. Крышку устанавливают на ковш (12) и уплотняют глиной. Подсоединяют тороидальный коллектор (8 рис. 1) при помощи гибкого рукава (шланга) к магистрали с природным газом (не показаны). Затем через центральную обечайку (3) вводят в ковш (12) горелку (4). После этого вводят в ковш вдоль горелки к ее торцу запальник и подают природный газ в горелку и поджигают его, и сразу же подают природный газ в тороидальный коллектор (8), из которого по патрубкам (9) газ попадает в пространственные секторы (11) и из них через отверстия (6) в ковш, под экран (5) крышки, заполняя все пространство под крышкой от стенки ковша (12) до центральной обечайки (3). Последняя выполнена удлиненной вниз, т.е. в рабочее пространство ковша, для того чтобы воспрепятствовать свободному выходу какой-то части газа сразу из-под крышки в атмосферу через зазор между горелкой и обечайкой (3), а также и под воздействием эжекции его отходящими из ковша газами, что явилось бы бесполезным и экологически вредным расходом природного газа, как неуспевшего прореагировать в рабочем пространстве ковша.

Рисунок 2. Устройство крышки металлургического ковша (вид А-А, рис.1)

 

В процессе разогрева футеровки ковша экран (5) тоже нагревается, но только до температуры, не превышающей температуру разложения природного газа (метана) в крышке (в плоских пространственных секторах П) и под крышкой (на внешней поверхности экрана 5). Заметное разложение метана (CH4) начинается при 300oС. При 40С разлагается, примерно, 25% а уже при 70С более 85% Так как газ начинает разлагаться в крышке (на внутренней стороне экрана 5), то средняя температура экрана (5) не превысит 600-65С. А практически температура экрана (5) оказывается равной 500-55C, так как все время примерно 3/4 объема поступающего газа под крышку разлагается именно под ней, отбирая тепло в пространстве под крышкой для полного разложения и создавая при этом защитный тепловой слой из продуктов разложения, чем дополнительно создается тепловой экран, практически окончательно препятствующий поступлению тепла из рабочего пространства ковша к крышке (к экрану 5), и, как следствие этого, препятствует повышению температуры экрана 5 крышки свыше 55С, что при восстановительной атмосфере не способствует разрушению стального экрана крышки. К тому же равномерное охлаждение из-за равномерного распределения газа в крышке (по секторам) всей поверхности крышки (экрана) исключает коробление как стального нижнего экрана крышки, так и ее в целом, т.е. в первую очередь периферийной (1) и центральной (3) обечаек, так же равномерно защищенных (охлаждаемых) природным газом. Разложенный (диссоциированный) и нагретый под крышкой слой (объем) газа под воздействием поступающего все время новых порций газа из отверстий (6) экрана (5) будет вытесняться из-под крышки и продвигаться вниз в рабочее пространство ковша, где смешиваясь с воздушно-газовыми продуктами, поступающими из горелки, будет интенсивно сгорать с максимальной теплоотдачей.

Такая принципиально новая конструкция крышки металлургического ковша позволяет отказаться от футерования ее теплозащитным огнеупорным кирпичом, увеличить ритмичность оборачиваемости ковшей в цехе, снизить энерго- и ресурсозатраты.

Формула изобретения

Крышка металлургического ковша, содержащая обечайку и верхнее листовое перекрытие, имеющее центральное отверстие, отличающаяся тем, что она снабжена стальным листовым экраном с равномерно расположенными в нем отверстиями и радиальными ребрами, образующими с верхним перекрытием и обечайкой герметичные сектора, и тороидальным коллектором с газоподводящими патрубками, количество которых равно количеству ребер, установленных на верхнем перекрытии, при этом газопроводящие патрубки размещены в герметичных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. При выполнении работы использованы материалы с сайта http://www.findpatent.ru/patent/206/2064365.html
2. http://www.promros.ru/magazine/2012/mar/338.phtml

      3.«Промышленник России» - ежемесячный деловой журнал Издательского      Дома РСПП. Март, 2012 год. Статья «Металлургия: модернизация по высшему разряду»