Устройство для охлаждения футеровки печи

007283 Настоящее изобретение относится к устройству для охлаждения футеровки печи, охарактеризованному родовым понятием, отражающим назначение, с которого начинается изложение нижеприведенного пункта 1 формулы. При использовании в промышленности печей, в особенности, при производстве металлов, причем таких, как печи взвешенной плавки, доменные печи, электропечи или другие металлургические реакционные печи, в них применяют охлаждающие элементы, которые, как правило, выполняют преимущественно из меди. Обычно охлаждающие элементы охлаждаются водой, и поэтому они снабжены системой каналов для циркуляции охлаждающей воды. В этом случае тепло от огнеупорных кирпичей, образующих футеровку камеры печи, отводится через корпус охлаждающего элемента к охлаждающей воде. Условия работы печей крайне экстремальные, и охлаждающие элементы подвержены, помимо прочего,значительным коррозийным и эрозийным воздействиям, обусловленным атмосферой печи или контактам с расплавленным металлом. Например, кирпичная кладка, образующая футеровку стенок отстойной камеры в печи взвешенной плавки, защищена охлаждающими элементами, задача которых заключается в поддержании температуры кирпичной кладки достаточно низкой для того, чтобы замедлить износ кирпичей, обусловленный упомянутыми выше причинами. Однако со временем кирпичная кладка становится тоньше, и может возникнуть ситуация, когда расплавленный металл контактирует с охлаждающим элементом, выполненным из меди. Обычно при непосредственном контакте с расплавом медный охлаждающий элемент не выдерживает воздействия расплавленного металла (в особенности, в случае текущего или турбулентного расплава) и начинает плавиться, что в результате приводит к повреждениям и к значительному снижению экономичности. Задачей настоящего изобретения является создание устройства для охлаждения футеровки печи с охлаждающим элементом, позволяющим избежать недостатки известного аналога. Настоящее изобретение охарактеризовано признаками, изложенными в приложенных пунктах формулы изобретения. Конструктивное выполнение устройства согласно данному изобретению имеет несколько заметных преимуществ. За счет выполнения по меньшей мере части поверхности охлаждающего элемента из стали предлагаемый охлаждающий элемент выдерживает контакт с расплавом значительно лучше, чем известные устройства (конструкции охлаждающих элементов) - аналоги заявленного изобретения. С помощью данного изобретения получается охлаждающий элемент с повышенной стойкостью, в особенности в тех случаях использования, когда возможен контакт охлаждающего элемента с расплавленным металлом. Охлаждающий элемент может быть выполнен полностью из стали, что является выгодным с точки зрения технологии изготовления. Возможно выполнение корпуса охлаждающего элемента из меди, которая имеет высокую теплопроводность, и в этом случае на поверхности охлаждающего элемента могут быть размещены стальные элементы. За счет размещения стальных элементов в местах крепления, например, в пазах, выполненных в корпусе охлаждающего элемента, получается хорошо выполняющая свои функции и весьма эффективная конструкция соединения стальных плит. Когда стальная поверхность сформирована с помощью нескольких отдельных элементов, обеспечивается исключительно эффективная конструкция как с точки зрения технологии изготовления, так и с точки зрения эксплуатации. В целом данное изобретение повышает производительность и безопасность работы (печи). Настоящее изобретение раскрыто ниже более подробно со ссылками на приложенные чертежи, на которых фиг. 1 - поперечное сечение охлаждающего элемента, выполненного в соответствии с данным изобретением; фиг. 2 - поперечное сечение стенки обычной печи взвешенной плавки, в которой используется охлаждающий элемент, выполненный в соответствии с данным изобретением; фиг. 3 - поперечное сечение корпуса охлаждающего элемента согласно изобретению; фиг. 4 - поперечное сечения одной из деталей (одного из элементов) конструкции в соответствии с данным изобретением; фиг. 5 - поперечное сечения другой детали конструкции в соответствии с данным изобретением; фиг. 6 - охлаждающий элемент в соответствии с настоящим изобретением. Охлаждающий элемент в соответствии с данным изобретением, предназначенный, в особенности,для использования в металлургии применительно к печам и тому подобным устройствам, включает корпус 1, снабженный системой каналов 2 для циркуляции охлаждающей воды. В соответствии с предлагаемым изобретением по меньшей мере часть поверхности охлаждающего элемента, которая может контактировать с расплавленным металлом, выполнена из стали. Охлаждающий элемент может быть полностью изготовлен из стали, или же корпусная часть может быть выполнена, например, из меди, и в таком случае на поверхности корпуса установлен по меньшей мере один стальной элемент. В соответствии с иллюстрирующими фигурами чертежей охлаждающий элемент включает в себя корпус 1, снабженный системой каналов 2 (см. фиг. 3) для циркуляции охлаждающей воды. Как правило,корпус 1 охлаждающего элемента изготовлен, например, из меди. Преимущественно корпус 1 охлаждающего элемента изготавливают, например, посредством литья, такого как литье в форму. В корпусе 1-1 007283 сформирована система каналов для циркуляции хладагента. Обычно система каналов 2 выполнена путем обработки металла, например, путем сверления, или же она может быть образована при литье. Со стороны поверхности 4 корпуса 1, обращенной внутрь печи, или по меньшей мере на части указанной поверхности обычно выполняют пазы 3, в которых могут быть размещены детали керамической футеровки печного объема, как правило, огнеупорные кирпичи. По меньшей мере часть поверхности 4 охлаждающего элемента со стороны печной камеры снабжена элементами 5, 6 конструкции, которые изготовлены из стали и, как правило, из высоколегированной стали. Стальные элементы 5,6 прикрепляют к корпусу 1 охлаждающего элемента таким образом, чтобы между корпусом и стальными элементами был обеспечен хороший тепловой контакт, и в этом случае охлаждающее действие хладагента, циркулирующего в системе каналов 2 охлаждения элемента, предотвращает внедрение расплавленного металла, например меди,в сталь, из которой изготовлены элементы 5, 6 конструкции. В примере выполнения, иллюстрируемом на фигурах, на поверхности охлаждающего элемента выполнены пазы 7, 8, 9, преимущественно горизонтальные, в которых размещены контактирующие части 10, 11 стальных элементов, фиксируемые в пазах(см. фиг. 4 и 5). Обычно стальной элемент 5, 6 конструкции выполнен таким, чтобы он с помощью профилированных контактирующих частей был надежно зафиксирован в пазах 7, 8, 9 корпуса. Пазы 7, 8, 9 могут быть выполнены, например, сужающимися от их основания в направлении поверхности элемента,в этом случае ширина основания пазов больше их ширины на уровне поверхности элемента. В типичных воплощениях изобретения ширина паза на уровне поверхности корпуса на 2-10 мм уже ширины основания паза. Допустимый зазор между пазами и стальными плитами выбран таким, чтобы стальные плиты могли быть вставлены в пазы с торцов, с боковой стороны корпуса элемента. Стальные элемента 5, 6 могут быть просто вставлены в пазы, изготовленные для них заранее, или же они могут быть прикреплены к корпусу иным подходящим образом. В предпочтительном воплощении изобретения стальные элементы прикрепляют к корпусу с помощью диффузионного соединения. Согласно другому предпочтительному воплощению весь охлаждающий элемент изготовлен из стали. Такое выполнение конструкции элемента имеет преимущество с точки зрения технологии изготовления. Предпочтительно изготовление охлаждающего элемента литьем, например, из термостойкой литой стали. Как правило, охлаждающий элемент размещают в стенах печи с тем, чтобы, по меньшей мере, участок стены, где возможен контакт с расплавленным металлом, был снабжен стальной поверхностью, как правило, образованной стальными элементами 5, 6. Как показано на фиг. 2, охлаждающий элемент размещен в зоне стыка 16 футеровок 14 и 15 пода 12 и боковой стены печи, соответственно, или в непосредственной близости от указанного стыка футеровок. На фиг. 2 печная камера 17 расположена с левой стороны от охлаждающего элемента. Обычно поверхность охлаждающего элемента, которая выполнена из стали, расположена, например, в печи взвешенной плавки, на уровне нахождения граничной поверхности, разделяющей конвертерную медь и шлак. При этом форма и размеры охлаждающего элемента зависят от габарита и типа печи. Охлаждающий элемент в соответствии с приложенными фигурами содержит, по существу, плоскую заднюю (относительно камеры печи) стенку, в которой смонтированы соединительные патрубки 18, 19 системы охлаждающих каналов 2. Со стороны 4, обращенной к печной камере 17, нижняя часть охлаждающего элемента имеет клинообразную форму сечения, сужаясь в направлении нижнего торца. За счет такого выполнения охлаждающий элемент лучше вписывается в кирпичную футеровку 14 криволинейного пода 12 печи. В верхней части охлаждающего элемента выполнены пазы для огнеупорной кладки футеровки 15 печной стены. При установке такого охлаждающего элемента по месту, в стене печи,стальная поверхность элемента расположена в средней части элемента вдоль его высоты. Охлаждающий элемент в соответствии с настоящим изобретением может быть использован в нескольких различных объектах. Одним из типичных объектов использования охлаждающего элемента в соответствии с данным изобретением являются, например, боковые стены отстойной камеры печи взвешенной плавки. Типичные размеры охлаждающего элемента, изготовленного согласно данному изобретению, следующие: ширина 0,25-1 м, длина 1-2 м, толщина корпуса 100-200 мм, при этом толщина части корпуса,выполненной с пазами, составляет примерно половину (от указанной толщины корпуса). Конечно, предлагаемый охлаждающий элемент может служить в качестве охлаждающего элемента и в некоторых других печах, используемых, в частности, при производстве металлов в процессах их рафинирования. Форма и размеры охлаждающего элемента зависят от особенностей выбранного объекта, в котором предполагается использовать охлаждающий элемент. Предпочтительное воплощение данного изобретения представляет собой такое применение, где предлагаемый элемент служит в качестве охлаждаемого разгрузочного элемента (течки), используемого,в частности, для пропускания расплава. В этом случае поверхностный слой (образованный, в частности,стальными элементами) может быть расположен, например, в той части поверхности, которая вступает в контакт с расплавленным металлом. В предпочтительном воплощении настоящего изобретения стальная поверхность охлаждающего элемента выполнена из термостойкой высоколегированной стали с высоким содержанием хрома, составляющим, как правило, примерно 20-30%, предпочтительно 24-28%.-2 007283 Приемлемость материала в каждом отдельном случае использования в соответствии с данным изобретением определяется, кроме того, и остальными компонентами, входящими в состав высоколегированной стали. При практическом осуществлении данного изобретения может быть использована промышленная сталь марки GX40CrNiSi27-4, являющаяся термостойкой, высоколегированной литой сталью. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для охлаждения футеровки печи для производства металлов, образованной керамическими футеровочными элементами, включающее металлические охлаждающие элементы, содержащие корпус (1), снабженный системой каналов (2) для циркуляции охлаждающей воды, и расположенные так,что находятся в контакте с футеровкой печи, отличающееся тем, что, по меньшей мере, участок поверхности охлаждающего элемента со стороны печной камеры, расположенный в зоне нахождения граничной поверхности между металлом и шлаком, снабжен по меньшей мере одним стальным элементом, контактирующим с футеровки печи в указанной зоне. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен, в основном, из меди. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен, в основном, из стали. 4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что на участке охлаждающего элемента, который может контактировать с расплавленным металлом, размещен по меньшей мере один стальной элемент (5, 6). 5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что охлаждающий элемент имеет поверхности для соединения, например пазы (3), предназначенные для керамической футеровки, например кирпичной футеровки. 6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что на корпусе (1) охлаждающего элемента имеются места соединения, например пазы (7, 8, 9), предназначенные для присоединения стальных элементов (5, 6). 7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что стальной элемент (5, 6) включает в себя контактирующую часть (10, 11), которая выполнена для обеспечения стыковки с местами соединения,например пазами (7, 8, 9), в корпусе (1) охлаждающего элемента. 8. Устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что стальные элементы присоединены к корпусу с помощью диффузионного соединения. 9. Устройство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что используемая сталь является термостойкой, высоколегированной литой сталью. 10. Устройство по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что содержание хрома в стали составляет примерно 20-30%, предпочтительно 24-28%.