Водоохлаждаемая панель в виде закрытого короба с водонепроницаемыми стенками для плавильных печей и способ охлаждения в плавильных печах панели в виде короба Советский патент 1992 года по МПК F27B3/24 F27D1/02 

Изобретение относится к усовершенствованию охлаждения плавильных печей, например сводов, стен, печек, а также ковшей.

Цель изобретения - повышение эф- фективности охлаждения и снижение расхода охладителя.

На фиг.1 показана печь, вертикаль ный разрез; на фиг,2 - аксонометрическое изображение части нижней стороны крышки печи; на фиг.З - крышка электродуговой печи, частично пока- занная с вырезом и частично с сече- нием, вид сверху; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.З; на фиг.5 - схематичес- кое изображение электродуговой печи, вид сбоку.

Водоохлаждаемая панель содержит круглую крышку 1, установленную свер ху на электродуговую печь 2. Послед - няя имеет кожух 3, облицованный ог- неупорным кирпичом 4 или другим теп- лоиэолирующим материалом. Боковая стенка печи над уровнем металла мо- жет изготавливаться в соответствии с изобретением из внутренней и наружной плит, .использующих систему внутренне- го охлаждения с разбрызгиванием, связанную с крышкой 1. Крышка 1 печи имеет центральное отверстие 5, в которое входят три электрода b - 8, а также полость 9 между верхней частью 10 и дном 11 крышки, В полости 9 имеется множество спицеобразных ох-

VI

ы о

00

о

со

317

лаждающих разбрызгивающих головок 12, в которые охладитель поступает от центрального концентрического колы- цеобраэного трубопровода 13 подачи воды, который проходит вокруг отверс - тия Ь. Направленные вниз разбрызги - вающие головки 12 распыляют охладш- тель 14 на внутреннюю поверхность 15 дна 11 крышки для поддержания прием - лемой температуры крышки во время плавления или другой обработки расплавленного материала в печи 2. Ох«- ладитель удаляется из внутренней крышки через отверстия 16 в спускном трубопроводе 17, который проходит вокруг нижней наружной периферийной части крышкис Выходное отверстие 18 может соединяться с наружной спускной линией и позволяет спускать ох- ладитель из трубопровода 17, Когда в полость 9 крышки вдувается газ через входное отверстие 19, охладитель хоро шо удаляется через выходное отверстие 13.

Водоохлаждаемая панель работает следующим образом

Во время работы печи 2 расплавлен - ная сталь покрывается расплавленным шлаком или другим защитным материа лом, который стремится выплеснуться или разбрызгаться в разных направлен ниях. Поскольку этот расплавленный шпак соприкасается с дном 11 крышки 1, частицы стремятся затвердеть и прилипнуть к нижней стороне крышки. Затвердев, этот шлак действует как теплоизоляционный слой, который мится снизить температуру той части крышки, которую он покрывает Во вре«- мя работы печи шлак может иногда от калываться, например, когда крышка снята или же когда нижняя сторона крышки подвергается воздействию цик«- лических изменений от горячей до от - но сительно низкой температуры. Эта цикличность изменения температуры может происходить, но в меньшей сте- пени, когда прерывается подача элект - рической энергии на электроды для отключения печи В результате этого наружная сторона дна 11 крышки, кото рая обычно выполнена из стальной пла«- ты или аналогичного материала, подг- вергается тепловому удару и напряже - нию, которое стремится вызвать ус талость металла и предельное раст рескивание стальной плиты. Для более надежного улавливания и удержания

, 5 0 5

Q 5

5

0

5

14

шлака на нижней стороне крышки 1 и снижения опасности раскалывания во время термической цикличности или во время снятия крышки с печи множество трубчатых выступов 20 покрывают на ружную сторону дна 11 крышки. Выступы 20 приварены ко всей внутренней по- верхности крышки на некоторых интервалах и они действуют как колпачки или втулки для удержания шлака. Шлак, выплескивающийся из расплава, стремится образовать теплоизоляционное огнеупор - ное покрытие 21 вокруг и внутри выс тупов 2U, как показано на фиг. Т. обходимо отметить, что покрытие 21 не является обязательным для темпе - ратурного контроля устойчивого сос тояния наружной стороны дна 11 крышки, так как система охлаждения раз1- брызгиванием хорошо справляется с этой задачей. Однако, благодаря шлаковому покрытию 21, которое образуется на выступах 20, крышка меньше подвергается нежелательному тепловому напряжению.

Печь 2 поддерживается на цапфах или на оси 22, что позволяет производить наклон печи в любом направлении, показанном стрелкой. Обычно печь может наклоняться в одном направлении для сливания шлака через шлаковую летку 23. Прямо напротив сливной летки 23 находится выпускная летка 24 для металла.

На Лиг.1 крышка 1 печи показана поднятой из своего обычного положения, когда она лежит на ободе 25 печи.

Как показано на фиг.З и 4, охладитель от линии подачи входит в крышку 1 через входное отверстие 26, которое сообщается с трубопроводом 13 разбрызгивания. Трубопровод 13 раз брызгивания проходит внутри печной крышки по существу полностью вокруг отверстия 5 и распределяет охлаждающий агент по отдельным питателям 27, выступающим радиально наружу, на которых установлены разбрызгивающие головки 2, Распределение охладителя 14 вниз на всю верхнюю внутреннюю поверхность 15 дна 11 позволяет охлаждать ее. Количество охладителя, распыленного на поверхности 15, определяется из условия поддержания заданной температуры на внутренней стенке, и она обычно регулируется так, чтобы эта температура была ни-

же 100 С и капельки охлаждающего агента не превращались в пар при нормальных условиях.

Для удаления охлаждающего агента после его распыления на внутреннюю поверхность 15 дна создается дренаж или эвакуация с помощью системы, содержащей спускной трубопровод 17, который проходит по периферии крышки 1. Спускной трубопровод 17 изготовле из прямоугольных трубок, разделенных стенками 28 и 29 на два отдельных отсека, и в нем выполнены отверстия 16 вдоль внутренней стенки трубопро- вода, в которые поступает использо- ванный охлаждающий агент с наклонной поверхности 15. Использованньй охлаж дающии агент должен спускаться как можно быстрее, так, чтобы оставался минимум стоячего охлаждающего агента над поверхностью 15 с целью минимизации взаимовлияния с распылением охлаждающего агента непосредственно на поверхности 5. Все отверстия трубопровода или выходные отверстия 16 охлаждающего агента должны предпочтительно покрываться экраном 30 для предотвращения засорения от ввода трубопровода и блокирования отвода охлалдаюшего агента. Затем охлаждаю щий агент удаляют через спускное выходное отверстие 18 () из соответствующих отсеков трубопровода 17 для спуска из линий 31 и 32 и вытесняют через выходные отрерстия 33 и 34 (фиг.5),

Чтобы использованньй охлаждающий агент мог быстро удаляться и спускаться из полости 9 крышки 1, выполнено средство для установления и поддержания разности давления между полостью крышки и выходным отверстием для охлаждающего агента. В данном случае средство для поддержания разности давления относится к системе, в которой газообразный носитель вдувается вовнутрь и нагнетается в промежутке над распыленным охлаждающим агентом для вытеснения охлаждающего агента из выпускного отверстия крышки. Как показано на фиг.5, источник 35 газа под давлением соединен через линию 36 подачи газа с полостью крышки 1 для подачи газа типа воздуха или азота. Давление газа в полости 9 крышки должно поддерживаться промежуточным между давлением охлаждающего агента у разбрызгивающих го

ловок 12 и давлением использованного охлаждающего агента на выходных отверстиях 33 и 34 охлаждающего агента

так, чтобы , где Р1 равно давлению у головок разбрызгивания охлаждающего агента, Р2 равно давлению газа в полости крышки, а РЗ равно давлению у выходных отверстий,

охлаждающего агента. В нормальных условиях охлаждающая вода подается при нормальном спускном давлении Р1 величиной 2,45 кг/см2 (избыточное) или выше. Предпочтительно давление

5 Р2 газа составляет от 0,007 до

1,4 кг/см3 выше давления РЗ на выходном отверстии охлаждающего агента, которое близко к атмосферному давлению (одна атмосфера) или немного выше, как показано у датчиков 37 и 38 давления.

5

0

5

0

Для создания управляемого давления газа во внутреннем пространстве крышки 1 печи обычно необходимо уплотнить различные панели и стенки конструкции крышки для предотвращения излишней утечки газа.

При использовании изобретения рекомендуется, чтобы спускные линии 31 и 32 были уплотнены с жидким охлаждающим агентом для устранения потерь нагнетаемого газа в полость 9 крышки через выходное отверстие охлаждающего агента. С учетом того, что крышка 1 наклоняется вместе с печью 2 и во время пробивания летки, в данном изобретении также предусмотрено создание системы управления для предотвращения потери давления газа в полости крышки во время наклона комбинированной структуры печи и крышки. В этой системе управления использовано средство для детектирования сигнала, чтобы печь 2 наклонилась; для поднимания одного из отверстий трубопровода или выходных отверстий 16 охлаждающего агента до уровня, чтобы можно было предотвратить вытекание использованного охлаждающего агента в поднятое отверстие трубопровода или выходное отверстие 16 охлаждающего агента, за счет чего создается выпускное отверстие для сжатого газа и эффективная потеря давления в полости 9 крышки, которая может быть достаточной для предотвращения соответствующего выпуска использованного газа. Имеется активатор, который может

5

0

закрыть клапан в поднятой выпускной линии для предотвращения потери в нут- реннего давления, когда печь оказывается наклоненной.

Как показано на фиг.5, датчик 39 наклона соединен с крышкой 1 печи для определения момента, когда крышка печи оказывается отклоненной от нормального горизонтального поло жения. Поскольку крышка печи накло нена в любом направлении, жидкий ох лаждающий агент стремится вытечь из самой высокой точки отводной и шлако1- вой спускных линий 31 и 32 соответст венно. Давление газа внутри крышки стремится вытеснить оставшийся ох- лаждающий агент в спускные линии 31 или 32 из самого верхнего канала, за счет чего может понизиться избыточное давление внутри крышки. Для предотвращения потери давления кла панный контроллер 40 соединен через систему 41 с датчиком 39 наклона. Ес ли датчик наклона сигнализирует, что отводная боковая спускная линия 31 поднялась, что может произойти во время операции сброса ишака, конт роллер 40 посыпает сигнал по схеме 42 закрыть отводной боковой спускной клапан 43, за счет чего предотвра - щается любая потеря давления газа через отводную боковую спускную линию 31. Как только печь снова принимает свое горизонтальное положение контроллер 40 посылает сигнал на открытие клапана 43 спускной линии, возобновляя дренирование с этой стороны крышки 1 печи. Во время отвода расплавленного материала из печи 2 шлаковая боковая дренажная линия 32 поднимается и обнажается, и тогда контроллер подает сигнал по схеме 44 на закрывание шлакового бокового дренажного клапана 45. В соответстви с этим датчик 39 наклона и связанные с ним контроллеры, а также клапаны дренажной линии служат для поддержания заданного давления газа внутри крышки 1 печи во время всех этапов обработки. Необходимо отметить, что крышка 1 печи может быть расчленена на два или более отделов или отсеков у каждого из которых имеется своя собственная система разбрызгивания и выходные отверстия для охлаждающего агента. Таким же образом боковые или донные стеяки резервуаров, использующих систему охлаждения по дау

S

5

0

5

0

5

O

5

ному изобретению, также могут быть расчленены.

Трубчатые выступы 20 задержания шлака, показаны более подробно на фиг.2 и 4 без налипшего шлака. Эти выступы могут быть выполнены из полых стальных трубчатых сегментов, например, диаметром 1 и 1/2 дюйма (38 мм) и длиной 1 и 1/4 дюйма (32 мм), которые приваривают на заданных интервалах вдоль всей нижней стороны крышки 1. Трубчатая конфигурация выступов 20 позволяет шлаку прилипать и к внутренней, и к наружной поверхностям трубок так, что когда шлак накапливается и полностью покрывает выступ, затвердевший шлак прилипает более прочно, чем это было бы в случае сплошного выступа За счет повышенной адгезии предотвращается растрескивание шлака в результате механического удара во время движения крышки и/или теплового удара, когда крышка попеременно нагре- вается и остужается. Вместе с разбрызгивающей охлаждающей системой крышка 1 печи может сохраняться при менее варьирующих управляемых температурах.

Изобретение позволяет также создать способ охлаждения печи для расплавленных материалов При этом способ включает в себя этапы: инжектирование жидкого охладителя под давлением через входное отверстие в полость; распыление охладителя на внутреннюю стенку для поддержания заданной температуры внутренней стенки; одновременное поддержание разности давления между полостью и выходным отверстием для жидкости, что позволяет вывести использованный охладитель из полости через выходное отверстие.

Использованный охладитель предпочтительно вьюодится из полости между внутренней и наружной стенками крышки посредством системы, которая инжектирует газ Типа воздуха или азота с давлением выше атмосферного, но находящегося между давлением охладителя и давлением на выходе охладителя, с целью принудительного вытеснения охладителя. Когда такие крышки применяются в наклоняющих печах, используют множество выходных отверстий для охладителя наряду со средствами для определения момента,

когда одно выходное отверстие оказывается поднятым над другим выходным отверстием. Во время наклона поднятое выходное отверстие закрывается для предотвращения разгерметизации полости крышки.

Способ по данному изобретению является высокоэффективным, поскольку в нем предусмотрено значительно меньшее количество охлаждающей воды чем в водоорошаемьк системах

Охлаждающей жидкостью предпочтительно является вода или жидкость на основе воды, а она разбрызгивается в количестве, при котором капли поглощают тепло благодаря соприкосновению с поверхностью. Капли охлаждающей жидкости, создаваемые системой разбрызгивания, соприкасаются с очель большой поверхностью, что приводит к больрюй эффективности охлаждения. Кроме того, хотя температура охлаждающей жидкости (воды) обычно не доходит до 100°С, если даже и дойдет до такой температуры из-за получения временной точки кипения, она испаряется, за счет чего внутреннее тепло испарения охладителя используется для охлаждения рабочих плит, что приводит к поглощению калорий примерно в десять раз большему, чем при охлаждении смыванием.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет создать простое высокоэффективное охлаждение для внутренних поверхностей типа электродуговой печи, а также плавильных печей других типов, ковшей и аналогичных устройств. Кроме того, относи- тельно низкое давление в полости крышки снижает риск протечки охлаждающего агента в печь. Формула изобрете ния

1. Водоохлаждаемая панель в виде закрытого короба с водонепроницаемы0

5

0

5

0

5

0

5

ми стенками для плавильных печей, содержащая средство для подвода охладителя к средству для его разбрызгивания на внутреннюю стенку короба, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения и снижения расхода охладителя, она снабжена средством для удаления охладителя и средством для поддержания разности давлений в полости короба и выходном отверстии для удаления охладителя.

2.Водоохлаждаемая панель по п.1, отличающаяся тем, что она содержит датчик наклона короба и связанный с ним клапанный контроллер для поддержания заданного давления внутри короба при изменении его,положения .

3.Водоохлаждаемая панель по п.1, отличающаяся тем, что на внешней части нижней стенки короба выполнены трубчатые выступы.

4.Способ охлаждения в плавильных печах панели в виде короба, включаю- щий.ввод при низком давлении охладителя и его разбрызгивание на внутреннюю стенку короба для поддержания необходимой температуры стенки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения и снижения расхода охладителя, внутрь короба под низким давлением подают газ, например воздух или азот, для создания разности давлений во внутренней полости короба

и выходном отверстии для удаления охладителя в жидком виде.

5о Способ по п.4, отличающийся тем, что разность давления создают за счет подачи газа под давлением ниже давления охладителя и выше давления у выходного отверстия.

с- з;

1 .. . ;

.,

7&& &&1-Ј&Ј&г5&&ЈШЈ&лЈь&йЬ&-1&&ЈЬЈ

%

{г

f

А-А

Изобретение относится к усо- вершенствованию охлаждения плавильных печей, например сводов, стен печей, а также ковшей. Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения и снижение расхода охладителя. Печь имеет крышку с охлаждаемой посредст- вом жидкости полостью; входное отверстие в пространство для жидкого охлаждающего агента, находящегося под давлением; средство для разбрыэ- гивария охлаждающего агента на реннюю стенку крышки для поддержания заданной температуры; выходное отверстие для вывода отработавшего охлаждающего агента; средство для ус- тановления и поддержания разности давления между полостью и выходным отверстием охлаждающего агента для принудительного вывода отработавшего охлаждающего агента из полости . 2 с и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

W

,39

-

У 25 1515

Л

Я

35

Ј

10

D1

22

Фиг. 5