Водоохлаждаемая панель в виде закрытого короба с водонепроницаемыми стенками для плавильных печей и способ охлаждения в плавильных печах панели в виде короба

 

Изобретение относится к усовершенствованию охлаждения плавильных печей, например сводов, стен печей, а также ковшей. Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения и снижение расхода охладителя. Печь имеет крышку с охлаждаемой посредством жидкости полостью; входное отверстие в пространство для жидкого охлаждающего агента, находящегося под давлением; средство для разбрыэгивария охлаждающего агента на реннюю стенку крышки для поддержания заданной температуры; выходное отверстие для вывода отработавшего охлаждающего агента; средство для установления 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4613212/02 (22) 05.01.89 (31 ) 1 65609 (32) 08. 03,88 (33) US (46) 07.06.92. Бюл. ti 21 (71) Инион Карбид Корпорейшн (US) (72) Внлльям Говард Бервелл (US) (53) 669. 183.211,366(088.8) (56) Патент ФРГ 3027465, кл . Г 27 В 3/24, опублик. 1978. (54) ВОДООХЛА)НДАЕ??АЯ ПАНЕЛЬ В ВИДЕ

ЗАКРЫТОГО KOPOEA С ВОДОНЕПРОНИЦАЕ?%1=

??И СТЕНКА??И ДЛЯ ПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ И

СПОСОБ ОХЛА)1ДЕНИЯ В ПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ

ПАПЕЛИ В ВИДЕ КОРОБА (57) Изобретение относится к усо-. вершенствованию охлаждения плавильных печей, например сводов, стен печей, Изобретение относится к усовершенствованию охлаждения плавильных печей, например сводов, стен, печей, а также ковшей.

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

Па фиг.1 показана печь, вертикальный разрез; на фиг.2 аксонометрическое изображение части нижней стороны крышки печи; на фиг.3 .- крышка электродуговой печи, частично показанная с вырезом и частично с сече нием, вид сверху; на фиг.4 — разрез

А А на фиг.3; на фиг.5 схематичес= кое изображение электродуговой печи, вид сбоку.

< . Ж 17398б1 АЗ (51)5 F 27 B 3/24, F.27 D 1/02

2 а также ковшей. Цель изобретения . повышение эффективности охлаждения и снижение расхода охладителя. Печь имеет крышку с охлаждаемой посредст вом жидкости полостью; входное от° верстие в пространство для жидкого охлаждаюцего агента, находящегося под давлением; средство для разбрыэ= гивания охлаждающего агента на внут= реннюю стенку крышки для поддержания заданной температуры; выходное отверстие для вывода отработавшего ох= лаждаюцего агента; средство для ус= тановления и поддержания разности давления между полостью и выходным отверстием охлаждающего агента для принудительного вывода отработавшего охлаждаюцего агента из полости

2 с и 3 з.п. ф=лы, 5 ил.

Водоохлажцаемая панель содержит а круглую крышку 1, установленную сверху на электродуговую печь 2. Послед () няя имеет кожух 3, облицованный ог о неупорным кирпичом 4 или другим теп - р лоиэолируюцим материалом. Боковая ос стенка печи над уровнем металла мо жет изготавливаться в соответствии с изобретением из внутренней и наружной плит,;использующих систему внутренне го охлаждения с разбрызгиванием, свя- Сд занную с крышкой 1. Крышка 1 печи имеет центральное отверстие 5, .в ко торое входят- три электрода 6 8, а также полость 9 между верхней частью

10 и дном 11 крышки, В полости 9 имеется множество спицеобразных ох

1739061 лаждающих разбрыэгивающих головок 12, в которые охладитель поступает от центрального концентрического коль цеобраэного трубопровода 13 подачи воды, который проходит вокруг отверс тия 5. Направленные вниз разбрызги вающие головки 12 распыляют охлади тель 14 на внутреннюю поверхность 15 дна 11 крышки для поддержания прием лемой температуры крышки во время плавления или другой обработки рас.плавленного материала в печи 2. Ох ладитель удаляется из внутренней крышки через отверстия 16 B спускном трубопроводе 17, который проходит вокруг нижней наружной периферийной части крышки. 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

18.

Водоохлаждаемая панель работает следующим образом.

Во время работы печи 2 расплавлен ная сталь покрывается расплавленным шпаком или другим защитным матерна лом, который стремится выплеснуться нли разбрызгаться в разных направле-. 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 стре 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 носительно 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, под вергается тепловому удару и,напряже нию, которое стремится вызвать ус талость металла и предельное раст= рескивание стальной плиты. Для более надежного улавливания и удержания шпака 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. Высту пы М приварены ко всей внутренней поверхности крышки на некоторых интерва1О лах и они действуют как колпачки или втулки для удержания шпака. Шлак, выплескивающийся из расплава, стремится образовать теплоизоляционное огнеупор ное покрытие 21 вокруг и внутри выс= тупов 20, как показано на фиг.!. He= обходимо отметить, что покрытие 21 не является обязательным для темпе ратурного контроля устойчивого сос тояния наружной стороны дна 11 крыш20 ки, так как система охлаждения разбрызгиванием хорошо справляется с этой задачей. Однако, благодаря шла..ковому покрытию 21, которое образуется на выступах 20, крышка меньше

25 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 нап равлении для сливания шлака через шлаковую летку 23. Прямо напротив сливной летки 23 находится выпускная летка 24 для металла.

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

Как показано на фиг.3 и 4, охла-. дитель 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 охлаждаю= щий агент по отдельным питателям 27, выступающим радиально наружу, на ко= торых установлены разбрызгивающие го= ловки 12. Распределение охладителя

14 вниз на всю верхнюю внутреннюю поверхность 15 дна 11 позволяет охлаждать ее. Количество охладителя, распыленного на поверхности 15, onэЫ ределяется из условия поддержания заданной температуры на внутренней стенке, и она обычно регулируется так, чтобы эта температура была ни1 739861 же 100 С и капельки охлаждающего о агента не превращались в пар при нор" мальных условиях. . Для удаления охлаждающего агента после его распыления на внутреннюю поверхность 15 дна создается дренаж или эвакуация с помощью системы, содержащей спускной трубопровод 17, которьп проходит по периферии крышки

1. Спускной трубопровод 17 изготовлен из прямоугольных трубок, разделенных стенками 28 и 29 на два отдельных отсека, и в нем выполнены отверстия

16 вдоль внутренней стенки трубопровода, в которые поступает использованньпЪ охлаждающий агент с наклонной поверхности 15. Использованный охлаж дающий 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 тру- . бопровода или выходные отверстия 16 охлаждающего агента должны предпочтительно покрываться экраном 30 для предотвращения засорения от ввода трубопровода и блокирования отвода охлаждающего агента. Затем охлаждаю щий агент удаляют через спускное выходное отверстие 18 (фиг.2) из соответствующих отсеков трубопровода 17 для спуска из линий 3 1 и 32 и вытесняют через выходные отверстия 33 и 34 (фиг.5), Чтобы использованньп охлаждающий агент мог быстро удаляться и спус-. каться 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 газообразньп". носитель вду-. вается вовнутрь и нагнетается в промежутке над распыленным охлаждающим агентом для вытеснения охлаждающего агента из выпускного отверстия крьппки. Как показано на фиг.5, источник

35 газа под давлением соединен через линию 36 подачи газа с полостью крышки 1 длч подачи газа типа воздуха или азота. Давление газа в полости

9 крьппки должно поддерживаться промежуточнйм между давлением охлаждающего агента у разбрыэгивающнх го5

20 ловок 12 и давлением использованного, охлаждающего агента на выходных отверстиях 33 и 34 охлаждающего агента так, чтобы Р1>Р21РЗ, 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

Р2 газа составляет от 0,007 до

1,4 кг/см 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.

Для создания управляемого давления газа во внутреннем пространстве

25 крьппки 1 печи обычно необходимо уплотнить различные панели и стенки конструкции крышки для предотвращения излишней утечки газа.

При использовании изобретения

З0 рекометщуется, 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

35 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 сигна45 ла, чтобы печь 2 наклонилась; для поднимания одного из отверстий трубопровода или выходных отверстий 16 охлаждающего агента до уровня, чтобы можно было предотвратить вытекание ис50 пользованного 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

55 9 крьппки, которая может быть достаточной для предотвращения соответствующего выпуска использованного газа. Имеется активатор, который может

17398бf закрыть клапан в поднятой выпускной линии для предотвращения потери внутреннего 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 свое го нормального горизонтального поло жения. Поскольку крышка печи накло кена в любом направлении, жидкий ох-. лаждающий агент стремится вытечь из самой высокой точки отводной и шлако вой спускных линий 31 и 32 соответст венно. Давление газа внутри крышки стремится вытеснить оставшийся охлаждающий агент в спускные линии 31 ипи 32 из самого верхнего канала, за счет чего может понизиться избы точное давление внутри крышки. Дпя 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 шлака, 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. Kas, 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 соответствии 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. Иеобходимо отметить, что крышка 1 печи может быть расчленена на два или более отделов или отсеков, у каждого иэ которых имеется своя собственная система разбрызгивания и выходные отверстия для охлаждающего агента. Таким же образом боковые или донные стенки резервуаров, использующих систему охлаждения по дан5

25 менее варьирующих управляемых темпе30 ратурах.

Изобретение позволяет также соэ35 заданной температуры внутренней

0 стенки; одновременное поддержание

55 ному изобретению, также могут быть расчленены.

Трубчатые выступы 20 задержания шпака, показаны более подробно на фиг.2 и 4 без налипшего шлака. Эти выступы могут быть выполнены иэ полых стальных трубчатых сегментов, например, диаметром 1 и 1/ 2 дюйма (38 мм) и длиной 1 и i/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 шпак 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 нагревается и остужается. Вместе с разбрызгивающей охлаждающей системой крышка 1 печи может сохраняться при дать способ охлаждения печи для расплавленных материалов. Ирн этом способ включает в себя этапы.: инжектирование жидкого. охладителя под давлением через входное отверстие в полость, распыление охладителя на внутреннюю стенку для поддержания разности давления между полостью и выходным отверстием для жидкости, что позволяет вывести использованный охладитель из полости через выходное отверстие.

Использованный охладитель предпочтительно выводится из полости между внутренней и наружной стенками крышки посредством системы, которая иижектирует гаэ типа воздуха или азота с давлением выше атмосфер-. ного, 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 охладитеня наряду со средствами для определения момента, 1739861 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 водоорошаемых 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 очень большой поверхностью, что приводит к большой 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 омыванием.

Таким образом, предлагаемое изоб.ретение позволяет создать простое высакоэффективное 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 и з о б р е т е н и я

1. Водоохлаждаемая панель в виде закрытого короба с водонепроницаемыми стенками для плавильных печей, содержащая средство для подвода охладителя к средству для его разбрыз$ гивания на внутреннюю стенку короба

У 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 и. 1, отличающаяся тем, что на внешней части нижней стенки короба выполнены трубчатые выступы. д 4. Способ охлаждения в плавильных печах панели в виде короба, включающий .ввод при низком давлении охладителя и его разбрызгивание на внутреннюю стенку короба для поддержания необходимой температуры стенки, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения и снижения расхода охладителя, внутрь короба под низким давлением подают гаэ, например воздух

35 или азот, для создания разности давлений во внутренней полости короба и выходном отверстии для удаления охладителя в жидком виде.

5. Способ по п.4, о т л и ч а ю— шийся тем, что разность давления создают за счет подачи газа под давлением ниже давления охладителя и

45 выше давления у выходного отверстия.

1739861 м

1739861

f7

Составитель И.Чепикова

Техред N.дидык Корректор Л.Патай

Редактор Н.Химчук

Заказ Ю13 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101