Снабженный водяным охлаждением агрегат для обработки вакуумированием жидкой стали

 

Изобретение относится к агрегату для обработки вакуумированием жидкой стали. Агрегат состоит из нижней части с погружными трубами, средней части с загрузочным устройством и верхней части с соединительной тубой для отвода отходящих газов, расположенной под прямым углом к центральной оси агрегата, а также имеет средство для охлаждения отходящих газов и внешний металлический кожух, при этом нижняя и средняя части агрегата облицованы изнутри футеровкой из огнеупорного материала, а верхняя часть агрегата и соединительная труба для отвода отходящих газов имеют систему водяного охлаждения. Средство для охлаждения отходящих газов выполнено в виде газоохлаждающей линии, примыкающей к соединительной трубе для отвода отходящих газов. Изобретение обеспечивает надежное состыкование оснащенного системой водяного охлаждения металлического кожуха со снабженным огнеупорной футеровкой участком агрегата. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к агрегату для обработки вакуумированием жидкой стали, состоящему из нижней части с погружными трубами, средней части с загрузочным устройством и верхней части с соединительной трубой для отвода отходящих газов, расположенной под прямым углом к центральной оси агрегата, а также имеющему средство для охлаждения отходящих газов и внешний металлический кожух, при этом нижняя и средняя части агрегата облицованы изнутри футеровкой из огнеупорного материала, а верхняя часть агрегата и соединительная труба для отвода отходящих газов имеют систему водяного охлаждения.

Агрегат вышеуказанного типа для обработки стали описан в JP-A 04-103713 и предназначен для последующей обработки (рафинирования) стали, например для вакуумной дегазации жидкой стали, при которой погружные трубы, имеющиеся в нижней части агрегата, опускают в ковш, заполненный жидкой сталью, которая всасывается под действием вакуума внутрь указанного агрегата, а по завершении обработки снова сливается в ковш. В цилиндрической средней части агрегата предусмотрены расположенные наклонно соединительные патрубки для подачи легирующих добавок и для подсоединения нагревательного устройства с горелкой.

Поскольку в агрегатах для обработки жидкой стали возникают очень высокие температуры, их по меньшей мере в нижней части облицовывают изнутри футеровкой из огнеупорного материала. Что же касается верхней части агрегата, то согласно JP-A 04-103713 предлагается снабжать ее металлический кожух системой водяного охлаждения, допуская непосредственное воздействие изнутри на эту верхнюю часть преобладающих в агрегате условий технологического процесса.

В агрегатах вышеописанного типа для обработки стали существует дополнительная проблема, связанная с необходимостью охлаждать в достаточной мере отходящие газы, для чего в JP-A 04-103713 не предлагается ничего другого, как устанавливать за агрегатами газоохладитель, наличие которого приводит к соответствующему усложнению конструкции.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача обеспечить в агрегате вышеуказанного типа для обработки стали требуемое охлаждение отходящих газов при возможно минимальном усложнении его конструкции.

Указанная задача решается с помощью агрегата для обработки вакуумированием жидкой стали, состоящего из нижней части с погружными трубами, средней части с загрузочным устройством и верхней части с соединительной трубой для отвода отходящих газов, расположенной под прямым углом к центральной оси агрегата, а также имеющего средство для охлаждения отходящих газов и внешний металлический кожух, при этом нижняя и средняя части агрегата облицованы изнутри футеровкой из огнеупорного материала, а верхняя часть агрегата и соединительная труба для отвода отходящих газов имеют систему водяного охлаждения. Согласно изобретению средство для охлаждения отходящих газов выполнено в виде газоохлаждающей линии, примыкающей к соединительной трубе для отвода отходящих газов.

Предпочтительно обращенную внутрь агрегата поверхность внешнего металлического кожуха, оснащенного системой водяного охлаждения, плакировать слоем обладающего высокой теплопроводностью материала. Целесообразно плакирующий слой выполнить из меди.

Предпочтительно внешний металлический кожух на участке, предназначенном для водяного охлаждения, выполнить с двойной стенкой и снабдить присоединительными патрубками для подвода охлаждающей воды и отвода нагретой воды.

Предпочтительно также внешний металлический кожух на участке, предназначенном для водяного охлаждения, выполнить из отдельных прилегающих друг к другу труб для пропускания охлаждающей воды.

В предпочтительном варианте выполнения агрегата оснащенный системой водяного охлаждения внешний металлический кожух в месте его фланцевого соединения со средней и нижней частями агрегата, футерованными огнеупорным материалом, имеет с внутренней стороны изоляцию, охватывающую ограниченный переходный участок и выполненную из огнеупорного материала.

При этом целесообразно, чтобы толщина изоляции, расположенной на переходном участке, была меньше толщины футеровки средней и нижней частей агрегата.

Целесообразно также, чтобы оснащенный системой водяного охлаждения внешний металлический кожух в месте его фланцевого соединения со средней и нижней частями агрегата, футерованными огнеупорным материалом, был смещен внутрь агрегата на величину, равную разнице в толщине изоляции и футеровки.

Таким образом, в соответствии с изобретением предлагается выполнять оснащенный системой водяного охлаждения металлический кожух так, чтобы он проходил за пределы соединительной трубы для отвода отходящих газов и образовывал примыкающую к этой соединительной трубе агрегата газоохлаждающую линию.

Для более эффективной теплопередачи от внутреннего пространства агрегата к системе водяного охлаждения металлического кожуха в одном из вариантов выполнения изобретения предлагается плакировать обращенную внутрь агрегата поверхность металлического кожуха, оснащенного системой охлаждения, слоем покрытия из обладающего высокой теплопроводностью материала, предпочтительно медью. Связанное с наличием такого плакирующего покрытия преимущество состоит в возможности избежать образования настыли на водоохлаждаемом участке кожуха, поскольку настыль, образующаяся из-за скачкообразного изменения в интенсивности отвода тепла, отбираемого системой водяного охлаждения, под действием уже незначительного собственного веса снова отделяется от стенок агрегата и падает внутрь него. Поэтому в зависимости от конкретного конструктивного исполнения предлагаемого в изобретении агрегата вышеописанным покрытием может быть плакирована только верхняя часть агрегата или же дополнительно и его средняя часть.

В простейшем случае водяное охлаждение можно реализовать за счет выполнения металлического кожуха с двойной стенкой на том его участке, который предназначен для водяного охлаждения, и оснащения на этом участке присоединительными патрубками для подвода охлаждающей воды и отвода нагретой воды.

В другом варианте металлический кожух на участке, предназначенном для водяного охлаждения, можно выполнить из вертикально проходящих труб, при этом в такой трубчатой конструкции трубы, которые могут иметь, например, круглое или квадратное сечения, образуют полость для пропускания охлаждающей воды.

С целью обеспечить достаточно надежное состыкование оснащенного системой водяного охлаждения металлического кожуха со снабженным огнеупорной футеровкой участком агрегата согласно еще одному варианту выполнения изобретения оснащенный системой водяного охлаждения металлический кожух в месте его фланцевого соединения с имеющей футеровку из огнеупорного материала частью агрегата может иметь с внутренней стороны изоляцию, охватывающую ограниченный переходный участок и выполненную из огнеупорного материала. При этом толщина такой изоляции, расположенной на переходном участке оснащенного системой водяного охлаждения металлического кожуха, может быть меньше толщины футеровки примыкающей к нему части агрегата.

В этом варианте выполнения изобретения оснащенный системой водяного охлаждения металлический кожух в месте его фланцевого соединения с имеющей футеровку из огнеупорного материала частью агрегата можно сместить внутрь агрегата на величину, равную разнице в толщине изоляции и футеровки, что позволяет исключить наличие у футеровки уступов и сделать ее гладкой в "слабом" месте агрегата, а именно в зоне фланца.

Ниже изобретение более подробно поясняется описанием примеров вариантов выполнения агрегата для обработки стали со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые показывают: на фиг. 1 - схематичное изображение известного агрегата для обработки стали с водоохлаждаемой верхней частью, на фиг. 2 - показанный отдельно в сечении участок перехода от водоохлаждаемой верхней части к снабженной огнеупорной футеровкой средней части агрегата по фиг.1, на фиг.3 - еще один известный вариант выполнения агрегата для обработки стали с водоохлаждаемыми стенками верхней и средней части, на фиг. 4 - выполненный согласно изобретению агрегат с газоохлаждающей линией, подсоединенной к соединительной трубе для отвода отходящих газов.

Показанные на фиг. 1-3 варианты выполнения агрегата для обработки не подпадают под объем изобретения, а служат лишь для наглядного пояснения предлагаемого в изобретении решения.

Схематично показанный на фиг.1 агрегат 10 для обработки стали состоит из нижней части 11 с присоединенными к ней погружными трубами 12, средней части 13, которая сверху установлена на нижнюю часть и соединена с ней с помощью фланцевого соединения 21 и которая имеет загрузочные устройства 14, а также верхней части 15, которая имеет расположенный под прямым углом к центральной оси агрегата 10 соединительную трубу 16 для отвода отходящих газов, к которой в показанном на чертеже варианте присоединен газоохладитель 17. Между соединительной трубой 16 и газоохладителем 17 расположен компенсатор 18. Весь агрегат имеет внешний металлический кожух 19, при этом нижняя часть 11, а также средняя часть 13 агрегата 10 облицованы изнутри футеровкой 20 из огнеупорного материала. Как схематично показано на фиг.1, верхняя часть 15 имеет только металлический кожух 19, который снабжен изображенной на фиг.2 системой водяного охлаждения.

Как более детально показано на фиг.2, кожух агрегата выполнен в верхней части 15 с двойной стенкой, образованной внешним металлическом кожухом 19 и внутренним металлическим кожухом 22, между которыми остается полость 23 для пропускания охлаждающей воды. Для защиты корпуса агрегата в зоне фланцевого соединения 21 и примыкающего к нему участка системы водяного охлаждения металлический кожух 19 имеет на переходном участке, примыкающем к фланцевому соединению 21, внутреннюю изоляцию 26. Поскольку толщина этой изоляции 26 меньше толщины всей футеровки 20, которой облицована примыкающая средняя часть 13 агрегата 10, верхняя часть 15 несколько смещена внутрь агрегата на величину, соответствующую разнице в толщине изоляции 26 и огнеупорной футеровки 20. На фиг.2, в частности, видно, что футеровка 20 выполнена в виде постоянной футеровки 24, которая нанесена на металлический кожух 19 средней части 13 и к которой с внутренней стороны примыкает рабочий слой 25 футеровки. В отличие от этого изоляция 26 верхней части 15 выполнена аналогично постоянной футеровке 24 нижней части 11.

На фиг. 3 показан вариант, согласно которому не только верхняя часть 15 имеет металлический кожух 19 с водяным охлаждением, но и такое же исполнение имеет средняя часть 13 вплоть до ее фланцевого соединения 21, которым она соединена с нижней частью 11, которая имеет далее футеровку 20 из огнеупорного материала. В этом варианте выполнения на участке средней части 13 дополнительно предусмотрен плакирующий слой 30, например, из меди, которым плакирована обращенная внутрь агрегата поверхность как средней части 13, так и верхней части 15 и который предотвращает образование настыли, которое на участке перехода к металлическому кожуху 19 агрегата обусловлено скачкообразным изменением в интенсивности отвода тепла, отбираемого в этом месте системой водяного охлаждения.

Как показано на фиг.4, за счет оснащения средней части 13, а также верхней части 15 агрегата водоохлаждаемым кожухом 19 температуру отходящих газов удается понизить настолько, что можно полностью отказаться от применения обычного газоохладителя, присоединив к верхней части 15 газоохлаждающую линию 27, также снабженную водоохлаждаемым металлическим кожухом 19 такого же конструктивного исполнения, что и кожух средней 13 и верхней 15 частей.

Формула изобретения

1. Агрегат (10) для обработки вакуумированием жидкой стали, состоящий из нижней части (11) с погружными трубами (12), средней части с загрузочным устройством (14) и верхней части (15) с соединительной трубой (16) для отвода отходящих газов, расположенной под прямым углом к центральной оси агрегата, а также имеющий средство для охлаждения отходящих газов и внешний металлический кожух (19), при этом нижняя и средняя части агрегата облицованы изнутри футеровкой (20) из огнеупорного материала, а верхняя часть агрегата и соединительная труба (16) для отвода отходящих газов имеют систему (23) водяного охлаждения, отличающийся тем, что средство для охлаждения отходящих газов выполнено в виде газоохлаждающей линии (27), примыкающей к соединительной трубе (16) для отвода отходящих газов.

2. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что обращенная внутрь агрегата поверхность внешнего металлического кожуха (19), оснащенного системой водяного охлаждения, плакирована слоем обладающего высокой теплопроводностью материала.

3. Агрегат по п. 2, отличающийся тем, что плакирующий слой выполнен из меди.

4. Агрегат по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что внешний металлический кожух (19) на участке, предназначенном для водяного охлаждения, выполнен с двойной стенкой и снабжен присоединительными патрубками для подвода охлаждающей воды и отвода нагретой воды.

5. Агрегат по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что внешний металлический кожух (19) на участке, предназначенном для водяного охлаждения, выполнен из отдельных прилегающих друг к другу труб для пропускания охлаждающей воды.

6. Агрегат по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что оснащенный системой водяного охлаждения внешний металлический кожух (19) в месте его фланцевого соединения (21) со средней и нижней частями агрегата, футерованными огнеупорным материалом, имеет с внутренней стороны изоляцию (26), охватывающую ограниченный переходный участок и выполненную из огнеупорного материала.

7. Агрегат по п. 6, отличающийся тем, что толщина изоляции (26), расположенной на переходном участке, меньше толщины футеровки (20) средней и нижней частей агрегата.

8. Агрегат по п. 7, отличающийся тем, что оснащенный системой водяного охлаждения внешний металлический кожух (19) в месте его фланцевого соединения (21) со средней и нижней частями агрегата, футерованными огнеупорным материалом, смещен внутрь агрегата на величину, равную разнице в толщине изоляции (26) и футеровки (20).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4