Рабочее окно двухванной сталеплавильной печи Советский патент 1982 года по МПК F27B3/10 

(54) РАБОЧЕЕ ОКНО ДВУХВАННОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ

ПЕ

1

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к устройству рабочих окон стале11лавильнь1х печей.

По основному авт. св. № 727952 известно рабочее окно двухванной сталеплавильной печи, содерхсацее раму с проемом расположенную на ней заслонку с зазором, прикрепленные к раме параллельно боковым торцам заслонки коллекторы с соплами, боковые стенки которых располохсе1а1 по отношению к раме под углом 4570 С и снабжены двумя дополнительными соплами, расположенными на каждом коллекторе, нижние из которых находятся на расстоянии от верхнего среза проема, равном 0,1-0,3 его ширины, направленными под углом 15-40 к горизонтали и 10-45° в плане. Боковые стенки проема ракы, прилегающие к заслонке, выполнены закругленными по радиусу, равному 4-7 диаметра сопла коллектора, а геометрические оси сопел пересекаются с рамой на расстоянии от среза проема, равном 0,8-1,2 радиуса закругления боковых кромок Cuv

Однако известно, что наибольшее выбиваиие дымовых газов из рабочего окна имеет место в верхней его части. Объясняется это тем, что давление дымовых газов по высоте проема окна возрастает снизу вверх приблизительно по линейному закону,

10 вследствие геометрического напора горячих дымовых газов. В известном устройстве при подводе воздуха свер ху распределение воздуха по соплам по длине коллектора может быть либо

15 относительно равномерным при достаточной площади поперечного сечения коллектора, либо неравномерным, если эта площадь мала. В последнем случае максимальные значения скоро20сти истечения воздуха из сопел будут наблвдатся в нижней части коллектора. Такое распределение воздуха по соплам коллектора невыгодно и дпя 9 обеспечения полной отсечки дымовых газов требует значительного увеличения расхода воздуха на завесу. Кроме того, при такой подаче воздуха нижняя часть коллекторов, подвергающаяся более интенсивному нагреву при скачивании ишака через порог, практически не охпаждается воздухом завесы, что приводит к прогару коллекторов и резко ухудшает эффективность работы завесы. Объясняется это тем, что при подаче воздуха сверху скорость воздуха в коллекторе уменьшается в направлении свер- ху вниз, так как по мере раздачи воз духа по соплам его расход уменьшается. Осуществить подвод воздуха в коллектор снизу конструктивно сложно из-за отсутствия необходимых для это го габаритов рамы рабочего окна. Кро ме того, при таком подводе воздуха стойкость подводящего трубрпровода, Подвергающегося интенсивному нагреву во время скачивания шлака и постоянным ударам заволочных мульд и лома при завалке шихты, составляет всего несколько плавок. Все это приводит к частым поломкам подводящего трубопровода и требует остановки печи для его ремонта. Цель изобрете1шя - повышение эффективности работы аэродинамической завесы и стойкости коллекторов. Поставленная цель достигается тем, что в рабочем окне двухванной сталеплавильной печи каждый коллектор выполнен с перегородкой, располо женной по длине коллектора в его полости, отстоящей от низа коллектора на расстоянии, равном 1,2-1,5 ширины коллектора, и делящей коллектор две части, причем полость с соплами имеет в верхней части площадь сечени в 1,4-1,8 раза большую, чем в ее ниж ней части. 1 Такое разделение коллектора верти кальной перегородкой, установленной в его полости, обеспечивает необходимое распределение воздуха по соплам с максимальными значениями скорости истечения из сопел в верхней части кохшектора. В результате этог необходиьый для обеспечения надежной отсечки запьшенных дымовых газов, выбивакщихся из рабочего окна, расход воздуха на завесу сокращается в ,,6 раза. 44 Кроме того, разделение коллектора перегородкой на две вертикальные полости увеличивает стойкость и надежность коллекторов, так как при одинаковых габаритах коллектора, по сравнению с известным, скорость течения воздуха в полостях увеличивается примернб в два раза, что значительно повьш1ает коэффициент конвективной теплоотдачи. Улучшается и охлаждение нижней части коллектора за счет интенсивного омывания воздухом, в то время как в известном устройстве скорость тече1шя воздуха в нижней части коллектора близка к нулю. На фиг. 1 показано рабочее окно, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Рабочее окно двухванной сталеплавильной печи содержит раму 1 с проемом, заслонку 2, коллекторы 3, имеющие боковые стенки 4, снабженные соплами 5. Боковые стенки 4 установлены по отношению к раме под углом 1 45-70. Коллекторы 3 помимо основных сопел 5 снабжены, дополнительными соплами 6, направленными под угломо(1 15-40. Каждый коллектор выполнен Е пере- городкой 7, расположенной в его полости, отстоящей от низа коллектора на расстоянии (1,2-1,5) В, где В - ширина коллектора. Перегородка 7 делит коллектор 3 на две полости, причем полость с соплами 8 в верхней части коллектора имеет поперечное сечение в 1,4-1,8 раза большее, чем в ее нижней части. Устройство работает следующим об- разом. Из цеховой магистрали сжатьй воздух по трубопроводу 9 поступает в полость с соплами 8 снизу. При поднятии заслонки струи воздуха, истекакмцие из сопел, создают в проеме окна аэродинамическую завесу и препятствуют выбиванию запыленных дымовых газов из рабочего пространства в цех. При закрытом окне воздух из сопел поступает в зазор между рамой и заслонкой и создает аэродинамическое уплотнение щели по-всей высоте проема раьял. Горизонтальная щель между рамой и заслонкой в верхней части окна уплотняется струями воздуха, истекакяцего из дополнительных сопел 6. Расход воздуха на завесу одного окна составляет 1500 при 59 открытой заслонке и 600-800 м/ч при закрытом окне . Разделение коллектора вертикальной, перегородкой, установленной в его полости, обеспечивает эффективную работу завесы и повышает стойкость коллекторов. Вертикальная перегородка делит коллектор на две полости, причем полость с соплами им ет площадь поперечного сечения в верхней части в 1,4-1,8 раза большую чем в ее нижней части. Выбранное соотношение площадей поперечного сечения полости с сопла и является оптимальным и обеспечивает нужное распределение воздуха по соплам коллектора с максимальным значением скорости истечения в верхней части окна, где выбивание дымовых газов также максимальное. Объясняется это тем, что в предложенном устройстве полость с соплами по высоте коллектора имеет неравномерное поперечное сечение и воздух в полость подается снизу. Благодаря этому динамический напор воздуха в ПОЛОСТИ с соплами,по мере его раздачи по соапам, уменьшается, а статистическое давление увеличивается. Скорость истечения воздуха из верхнего сопла коллектора увеличивается при этомв 2 раза по сравнению со скоростью истечения из нижнего сопла т.е. обеспечивается максимальное зна ение скорости истечения воздуха завесы в зоне наибольших выбросов дымовых газов из рабочего окна. Такое распределение воздуха по соплам коллектора снижает расход воздуха на за весу в предложенном устройстве ,в 1,4 1,6 раза, по сравнению с известным, и улучшает тепловую работу печи. Предложенное рабочее окно было ис следовано на воздушной модели двухванной печи. Испытания показали, что . оно обеспечивает эффективное устранение выбросов газов из рабочего окна при более низких расходах воздуха за счет получения необходимого 1распределения воздуха по соплам. В таблице приведены данные модели рования. Из таблицы видно, что в пред ложенном устройстве максимальное значение скорости истечения воздуха достигалось из сопел в верхней части окна, где выбивание газов также максимальное. При этом скорость исте чения из верхнего сопла была в 2 раза больше, чем у нижнего сопла. 4 В известном устройстве максимальное значение скорости истечения обеспечивалось в нижней части окна, где выбивание газов были незначительные. Такое нерациональное распределение скорости по сопламВ известном устройстве требует повьшенных расходов воздуха в завесу. В предложенном устройстве практически полное устранение выбросов из окна обеспечивалось при расходе 1500 воздуха, в то время как в известном устройстве достаточно полное ycTpaHetme выбросов достигалось при подаче 2000 . Сокращение подачи воздуха в завесу пред.-. :. ложенного окна улучшает тепловую работу двухванной печи. Кроме того, разделение коллектора перегородкой, установленной от низа коллектора на расстоянии равном 1,2-1,5 ширины коллектора, увеличивает стойкость коллекторов. Объясняется это тем, что при одинаковых габаритах коллектора по сравнению с известным скорость течения воздуха в полостях увеличивается примерно в два раза, что значительно повышает коэффициент конвективной теплоотдачи. Улучшается и охлаждение нижней части коллектора за счет интенсивного омывания его стенок воздухом, в то время как в известном устройстве скорость течения воздуха в нижней части коллектора близка к нулю. Оптимальность выбранного расстояния установки перегородки от низа коллектора подтверждается следующим. При установке перегородки от низа коллектора на расстоянии меньшем, чем 1,2 щири1{ы коллектора из-за уве- личения скорости потока воздуха в месте поворота его на 180 возра-t стст сопротивление и потребуется повысить давление воздуха в цеховой магистрали. Иметь в этом случае необходимый запас давления не всегда Удается, так как на большинстве металлургических заводов существует дефицит сжатого воздуха и в завесах используется турбинный воздух низкого давления (40-100 кПа). Установка перегородки от низа Коллектора на расстоянии большем, чем 1,5 ширины коллектора, снижает стойкость коллекторов, так как при этом уменьшается скорость омлвания стенок нижней части коплекто- ра 1$ коэффициент конвекционной теплоотдачи падает.

7

Производственные испытания на двухванной печис Коммунарского металлургического завода показали, что предложенное устройство надежно в работе и обеспечивает практически полное устранение выбросов запыленных дымовых газов из открытых и закрытых окон двухванной печи при расходах воздуха в 1,4-1,6 раза более низких , чем в известном устройстве Повысилась стойкость коллекторов, чт обеспечило надежную работу уплотнения в течение всей кампании печи. Таким образом,, получено решение важной социальной и технической проПредложенное 70 80 90 100 ПО 120 130

ИзвестПО 100 90 ное140 130 120

Сопло 1 расположено в нижней части коллектора, а сопло 15 - в верхней части коллектора.

Формула изобретения

Рабочее окно двухванной сталеплавипьной печи по авт. св. № 727952, отличающееся тем, что, с целью повьшения эфс1)ективности аэродинамического уплотнения и стойкости коллекторов, каждый коллектор выполнен с перегородкой, делящей полость коллектора на две части и

48

блемы, открывающее возможность существенного увеличения выплавки стали в стране за счет ввода в действие новых высокопроизводительных двухванных агрегатов.

Наряду с улучшением условий труда предлагаемое устройство повьшает эффективность тепловой работы печи. Сокращаются потери тепла с отходящими дымовыми газами за счет уменьшения поступления холодного воздуха в печь. Это обеспечивает снижение удельного расхода чугуна 3-5 кг/т стали.

70 2000 130

80

расположенной на расстоянии 1,2-1,5 ширины коллектора от его нижнего 1конца, причем полость, сообщенная

с соплами, имеет в верхней части площадь поперечного сечения в 1,4-1,8 раза большую, чем в ее нижней части.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

J. Авторское свидетельство СССР № 727952, кл. F 27 В 3/10, 1978. 140 1500 90

Фиг. f

Л-А