Водоохлаждаемый блок горелки для дуговой сталеплавильной печи Российский патент 2025 года по МПК F27B3/22 F27D1/12 

Изобретение относится к области металлургии и касается конструкции водоохлаждаемых блоков газокислородных горелок, устанавливаемых в дуговых сталеплавильных печах (ДСП).

Современные большегрузные ДСП оснащаются комбинированными газокислородными горелками, используемыми для интенсификации плавки путём предварительного нагрева и расправления металлической шихты, а также подачи в печь кислорода для рафинирования металлического полупродукта. Горелки устанавливаются, как правило, в стеновые водоохлаждаемые блоки (кессоны), монтируемые в боковых или эркерных панелях кожуха ДСП. Кессоны имеют собственную систему охлаждения и защищают горелки от высоких тепловых и механических нагрузок. В качестве основных материалов для изготовления водоохлаждаемых блоков применяются, как правило, сталь и медь, последняя используется для изготовления лицевой панели, а в ряде случаев и внешнего корпуса. Используются как литые (монолитные), так и сборные (сварные) конструкции стеновых водоохлаждаемых блоков.

Известен «Кессон для установки сменного технологического инструмента стенки электродуговой печи» (патент РФ на полезную модель №76846), включающий водоохлаждаемый трубчатый корпус с осевым каналом в виде центральной амбразуры, при этом указанный трубчатый корпус выполнен из двух концентричных труб с медным головным наконечником, снабженным проточными каналами, которые сообщены с центральной амбразурой, в межтрубном пространстве корпуса установлены продольные разделительные перегородки с образованием в нем проточных каналов для охладителя. Наличие проточных зазоров в медной головной части кессона позволяет, по мнению авторов, существенно улучшить её охлаждение. В то же время медный наконечник кессона герметично соединен посредством сварки с его корпусом, что не позволяет осуществлять его съём и замену в случае прогара.

В Европейском патенте EP №3480543 предлагаются варианты блоков горелок, содержащих внутренние отдельные водоохлаждаемые элементы, выполненные из стали или другого материала, которые размещены во внешнем медном корпусе. По заявлению авторов, такая конструкция обеспечивает лучшую эффективность охлаждения горелок при снижении расхода меди на изготовление блоков горелок. В то же время такая конструкция отличается высокой трудоёмкостью изготовления и при этом здесь отсутствует возможность съёма лицевой панели для ремонта или замены при её повреждении. Те же недостатки присущи другим известным конструкциям блоков горелок, опубликованных в патентах РФ на изобретения №№2601848, 2503902, 274859 и др.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения выбран патент РФ на изобретение №2634523, по которому панель водяного охлаждения горелки и/или инжектора для установки в электродуговой печи содержит два контура охлаждения воды, проходящие через внутреннюю полость панели, по меньшей мере одно отверстие для установки горелки и/или инжектора и соединитель в виде отсоединяемого гибкого шланга или жёсткой трубы, позволяющий запитывать первый и второй контуры охлаждающей водой последовательно или параллельно в зависимости от требуемой интенсивности охлаждения и наличия технических ограничений по расходу охлаждающей воды. Наличие двух контуров охлаждения позволяет, по заявлению авторов, улучшить распределение охлаждающей воды во внутренней полости панели и повысить эффективность охлаждения. Но в то же время заявленная панель водяного охлаждения горелки и/или инжектора имеет монолитную конструкцию, что не позволяет осуществлять демонтаж лицевой головной части для замены или ремонта при выходе её из строя.

В настоящем изобретении решается техническая задача, связанная с повышением ремонтопригодности водоохлаждаемого блока горелки для дуговой стали плавильной печи путём создания его новой конструкции с отъёмной лицевой панелью.

Поставленная задача решается тем, что предлагается водоохлаждаемый блок горелки для установки в дуговой сталеплавильной печи, содержащий по меньшей мере одно отверстие для установки горелки, первый и второй контуры охлаждения, отличающийся тем, что головная часть блока (лицевая панель) выполнена в виде отдельной детали, состыкованной с корпусом, но при этом не имеющей с ним герметичного соединения, и оснащенной индивидуальным контуром охлаждения (контур охлаждения №2), который запитан последовательно или параллельно с контуром охлаждения корпуса блока (контур охлаждения №1). В оптимальном варианте реализации изобретения лицевая панель водоохлаждаемого блока соединена с корпусом при помощи упоров и шпилек на резьбе с прижимными гайками, что позволяет осуществлять быструю замену вышедшей из строя лицевой панели при низких трудовых и временных затратах.

Лицевая панель водоохлаждаемого блока может быть изготовлена в виде монолитной детали с внутренней полостью охлаждения, изготовленной посредством литья или 3D-печати. Однако в оптимальном варианте реализации она выполнена сборной как минимум из двух деталей, соединенных сваркой, что обеспечивает высокую надежность конструкции и оптимальное распределение потоков охлаждающей воды для наилучшего теплоотвода. Кроме того, в оптимальном варианте она оснащена местом для установки термодатчика с целью контроля её температуры, а также имеет отверстие для установки фурмы для вдувания карбидизатора или пылеугольного топлива.

Конструкция заявленного водоохлаждаемого блока поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен вариант водоохлаждаемого блока с параллельной системой охлаждения корпуса и лицевой панели - общий вид (продольный разрез), вид сверху и поперечный разрез. Водоохлаждаемый блок содержит корпус 1 с патрубками подвода и отвода охлаждающей воды 2 и 3 (образующие контур охлаждения №1), лицевую панель 4 с патрубками подвода и отвода охлаждающей воды 5 и 6 (образующие контур охлаждения №2), соединенную с корпусом посредством упоров 7 и крепёжных шпилек с прижимными гайками 8. Лицевая панель имеет центральное отверстие 9 для установки горелки, отверстие для установки пылеугольного инжектора 10 и место для монтажа термодатчика 11. Таким образом, корпус и лицевая панель имеют каждый индивидуальный контур охлаждения (соответственно №1 и №2), запитанные от общего или разных коллекторов и не связанные друг с другом.

На фиг. 2 представлен вариант конструкции водоохлаждаемого блока с последовательной системой охлаждения корпуса и лицевой панели - общий вид (продольный разрез), вид сверху и поперечный разрез. В таком варианте конструкции блока контуры охлаждения корпуса 1 и лицевой панели 4 (соответственно №1 и №2) связаны друг с другом посредством общего патрубка 2, по которому теплоноситель из полости охлаждения лицевой панели поступает в полость охлаждения корпуса. Таким образом, охлаждение блока осуществляется последовательно: первоначально теплоноситель поступает по патрубку 5 в полость лицевой панели 4, после охлаждения которой отводится по патрубку 2 в полость корпуса 1 и также после его охлаждения отводится в обратный коллектор по патрубку 3 и каналу 6. Крепление лицевой панели к корпусу осуществляется аналогичным образом посредством упоров 7 и шпилек с прижимными гайками 8. Крепление и оснащение лицевой панели аналогичны конструкции, представленной на фиг. 1.

В другом варианте конструкции водоохлаждаемого блока, представленного на фиг. 3, питание и отвод теплоносителя из полости охлаждения лицевой панели 4 (контура охлаждения №2) осуществляется через первый контур охлаждения корпуса 1 посредством соединяющих патрубков 5 и 6, а питание и отвод теплоносителя из полости охлаждения корпуса осуществляется по патрубкам 2 и 3. Таким образом, в представленной конструкции система охлаждения лицевой панели не имеет связи с коллекторами подвода и отвода охлаждающей воды. Крепление и оснащение лицевой панели также аналогичны фиг. 1.

Во всех вариантах конструкций водоохлаждаемых блоков, представленных на фиг. 1-3, корпус и лицевая панель оптимально выполнены с круглым поперечным сечением, кроме того, при необходимости оптимально их изготовление с квадратным или многоугольным поперечным сечением, что не изменяет технической сущности изобретения. В случае прогара и выхода из строя лицевой панели во время эксплуатации водоохлаждаемого блока имеется возможность её оперативного съёма и замены после демонтажа блока горелки или непосредственно на самой печи, остановленной на ремонт.

Изобретение относится к области металлургии и касается конструкции водоохлаждаемых блоков газокислородных горелок, устанавливаемых в дуговых сталеплавильных печах (ДСП). Водоохлаждаемый блок горелки содержит по меньшей мере одно отверстие для установки горелки, первый и второй контуры охлаждения. Блок снабжен корпусом, головная часть водоохлаждаемого блока выполнена в виде отдельной детали - съёмной лицевой панели, состыкованной с корпусом и не имеющей с ним герметичного соединения, корпус водоохлаждаемого блока и съёмная лицевая панель имеют каждый индивидуальный контур охлаждения, соответственно первый контур охлаждения и второй контур охлаждения, при этом второй контур охлаждения съёмной лицевой панели запитан последовательно или параллельно с первым контуром охлаждения корпуса водоохлаждаемого блока. Изобретение позволяет создать водоохлаждаемый блок горелки со съёмной лицевой панелью для быстрой замены при ремонте, а также снизить трудовые и временные затраты. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Водоохлаждаемый блок горелки для дуговой сталеплавильной печи, содержащий по меньшей мере одно отверстие для установки горелки, первый и второй контуры охлаждения, отличающийся тем, что блок снабжен корпусом, головная часть водоохлаждаемого блока выполнена в виде отдельной детали - съёмной лицевой панели, состыкованной с корпусом и не имеющей с ним герметичного соединения, корпус водоохлаждаемого блока и съёмная лицевая панель имеют каждый индивидуальный контур охлаждения, соответственно первый контур охлаждения и второй контур охлаждения, при этом второй контур охлаждения съёмной лицевой панели запитан последовательно или параллельно с первым контуром охлаждения корпуса водоохлаждаемого блока.

2. Водоохлаждаемый блок по п. 1, отличающийся тем, что съёмная лицевая панель соединена с корпусом водоохлаждаемого блока посредством упоров и шпилек на резьбе с прижимными гайками.

3. Водоохлаждаемый блок по п. 1 или 2, отличающийся тем, что съёмная лицевая панель выполнена сборной как минимум из двух деталей, соединенных сваркой.

4. Водоохлаждаемый блок по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что съёмная лицевая панель выполнена с возможностью установки термодатчика.

5. Водоохлаждаемый блок по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что в съёмной лицевой панели выполнено отверстие для установки фурмы для вдувания карбидизатора или пылеугольного топлива.

6. Водоохлаждаемый блок по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что корпус водоохлаждаемого блока и съёмная лицевая панель выполнены с круглым, квадратным или многоугольным поперечным сечением.