Котел-охладитель конвертерных газов

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для охлаждения конверторных газов. Котел-охладитель содержит подъемный газоход с газоплотной охлаждаемой крышкой, которая установлена на вертикальных направляющих с возможностью вертикального перемещения, стаканы, закрепленные по сторонам крышки, и возвратные пружины, установленные с возможностью взаимодействия со стаканами. Стаканы установлены на вертикальных направляющих с возможностью свободного вертикального перемещения совместно с крышкой. На вертикальных направляющих смонтированы амортизаторы для взаимодействия со стаканами в рабочем положении крышки и закреплены опорные диски для взаимодействия с возвратными пружинами в аварийном положении крышки после взрыва в конвертере. При этом возвратные пружины смонтированы на вертикальных направляющих и расположены относительно опорных дисков на расстоянии, обеспечивающем свободное вертикальное перемещение стаканов с крышкой на высоту до образования между подъемным газоходом и крышкой зазора, площадь которого достаточна для сброса давления после взрыва в конвертере до безопасной расчетной величины. Использование изобретения обеспечивает повышение надежности конструкции котла-охладителя за счет повышения эффективности сброса давления при взрыве в конвертере. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Заявляемый объект относится к металлургии и может быть использован для охлаждения конверторных газов.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому объекту является выбранный в качестве прототипа котел, содержащий подъемный газоход с газоплотной охлаждаемой крышкой, которая установлена на вертикальных направляющих уголках с возможностью вертикального перемещения. По периметру крышки закреплены стаканы, в которых расположены возвратные блоки пружин (патент RU на полезную модель №70961 U1, МПК F22B 31/02, опубл. 20.02.06, Бюл. №5).

У заявляемого объекта и прототипа совпадают следующие существенные признаки. Устройства содержат подъемный газоход с газоплотной охлаждаемой крышкой, которая установлена на вертикальных направляющих с возможностью вертикального перемещения, стаканы, закрепленные по сторонам крышки, и возвратные пружины, установленные с возможностью взаимодействия со стаканами.

Анализ технических свойств прототипа, обусловленных его признаками, показывает, что получению ожидаемого технического результата при использовании прототипа препятствуют следующие причины. При взрыве в конвертере под давлением взрывной волны крышка котла вертикально перемещается в направляющих не свободно, а преодолевая усилия возвратных пружин, которые сжимаются в стаканах, закрепленных по периметру крышки, и накапливают энергию взрывной волны. При этом сброс давления в газоходе через плавно увеличивающийся зазор между крышкой и газоходом осуществляется недостаточно эффективно, что, в ряде случаев, может привести к разрушению конструкции котла-охладителя из-за превышения безопасной расчетной величины давления. Кроме того, после сброса давления крышка под воздействием возвратных пружин, которые накопили энергию взрывной волны, возвращается в рабочее положение и при этом с большой скоростью мощно ударяет по заполненному уплотняющим материалом газоплотному затвору и газоходу, что, в ряде случаев, может привести к нарушению газоплотности затвора и к разрушению конструкции газохода. Указанные недостатки снижают надежность конструкции котла-охладителя конвертерных газов при взрыве в конвертере.

В основу заявляемого объекта поставлена задача создать такой котел-охладитель конвертерных газов, в котором усовершенствования путем введения новых элементов позволяют при использовании заявляемого объекта обеспечить достижение технического результата, заключающегося в повышении надежности конструкции котла-охладителя конвертерных газов за счет повышения эффективности сброса давления при взрыве в конвертере.

Заявляемый котел-охладитель конвертерных газов содержит подъемный газоход с газоплотной охлаждаемой крышкой, которая установлена на вертикальных направляющих с возможностью вертикального перемещения, стаканы, закрепленные по сторонам крышки, и возвратные пружины, установленные с возможностью взаимодействия со стаканами. Отличительной особенностью является следующее. Стаканы установлены на вертикальных направляющих с возможностью свободного вертикального перемещения вместе с крышкой. На вертикальных направляющих смонтированы амортизаторы для взаимодействия со стаканами в рабочем положении крышки и закреплены опорные диски для взаимодействия с возвратными пружинами в аварийном положении крышки после взрыва в конвертере. При этом возвратные пружины смонтированы на вертикальных направляющих и расположены относительно опорных дисков на расстоянии, обеспечивающем свободное вертикальное перемещение стаканов с крышкой на высоту до образования между подъемным газоходом и крышкой зазора, площадь которого достаточна для сброса давления после взрыва в конвертере до безопасной расчетной величины.

В частных случаях выполнения заявляемый объект характеризуется тем, что возвратные пружины расположены относительно опорных дисков на расстоянии, обеспечивающем свободное вертикальное перемещение стаканов с крышкой на высоту до образования между верхом подъемного газохода и крышкой зазора, площадь которого составляет 0,04 м² на тонну садки конвертора.

При использовании заявляемого объекта обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении надежности конструкции котла-охладителя конвертерных газов за счет повышения эффективности сброса давления при взрыве в конвертере.

Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь. Установка стаканов на вертикальных направляющих с возможностью свободного вертикального перемещения совместно с крышкой, закрепление на вертикальных направляющих опорных дисков для взаимодействия с возвратными пружинами в аварийном положении крышки после взрыва в конвертере, установка возвратных пружин на вертикальных направляющих и их расположение относительно опорных дисков на расстоянии, обеспечивающем свободное вертикальное перемещение стаканов с крышкой до образования между подъемным газоходом и крышкой зазора, площадь которого является достаточной для сброса давления после взрыва в конвертере до безопасной расчетной величины, позволяет обеспечить то, что при взрыве в конвертере под давлением взрывной волны крышка котла перемещается в вертикальных направляющих свободно, не преодолевая усилия возвратных пружин, и поэтому очень быстро. При этом сброс давления в газоходе через резко увеличившийся до расчетной величины зазор между крышкой и газоходом осуществляется достаточно эффективно, не допуская повышения давления до предельно допустимой величины. После сброса давления крышка, продолжая движение по инерции, а не под воздействием взрывной волны, взаимодействует с возвратными пружинами, которые, практически, не накопили энергию взрывной волны и только амортизируют остановку крышки в верхнем положении. Из верхнего положения крышка, практически под действием своего веса, возвращается в рабочее положение и благодаря амортизаторам, смонтированным на вертикальных направляющих для взаимодействия со стаканами в рабочем положении крышки, плавно, практически без удара, опускается на газоплотный затвор газохода. Эффективный сброс давления взрывной волны в практически мгновенно образовавшийся зазор расчетной величины между поднявшейся крышкой и газоходом и плавное, без мощного удара, возвращение крышки в рабочее положение предотвращают нарушению целостности газохода и газоплотности затвора, что обеспечивает повышение надежности конструкции котла-охладителя конвертерных газов при взрыве в конвертере.

Сущность заявляемого объекта поясняется чертежами, на которых изображено:

- на фиг.1 - общий вид котла-охладителя конвертерных газов, установленного над конвертером;

- на фиг.2 - вид А сверху на фиг 1;

- на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2 при рабочем положении крышки;

- на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2 при аварийном положении крышки.

На представленных чертежах использованы следующие обозначения:

1 - газоход;

2 - крышка;

3 - стакан;

4 - стакан;

5 - стакан;

6 - стакан;

7 - возвратная пружина;

8 - вертикальная направляющая;

9 - вертикальная направляющая;

10 - вертикальная направляющая;

11 - вертикальная направляющая;

12 - амортизатор;

13 - опорный диск;

14 - затвор;

15 - нож;

16 - гибкий элемент для подвода охладителя;

17 - гибкий элемент для отвода охладителя;

18 - конвертер;

L - расстояние между возвратной пружиной и опорным диском;

H - высота подъема крышки.

В конкретном примере заявляемый котел-охладитель конвертерных газов содержит подъемный газоход 1 с газоплотной охлаждаемой крышкой 2. По сторонам крышки 2 закреплены стаканы 3, 4, 5 и 6. Внутри стаканов с возможностью взаимодействия с ними соответственно установлены возвратные пружины, например, 7 в стакане 4. Стаканы 3, 4, 5 и 6 соответственно установлены на вертикальных направляющих 8, 9, 10 и 11 с возможностью свободного вертикального перемещения совместно с крышкой 2.

На вертикальных направляющих 8, 9, 10 и 11 смонтированы амортизаторы для взаимодействия со стаканами в рабочем положении крышки 2, например амортизатор 12 внутри стакана 4, и закреплены опорные диски для взаимодействия с возвратными пружинами в аварийном положении крышки после взрыва в конвертере, например, опорный диск 13 внутри стакана 4.

При этом возвратные пружины смонтированы на вертикальных направляющих и расположены относительно опорных дисков на расстоянии, обеспечивающем свободное вертикальное перемещение стаканов с крышкой до образования между подъемным газоходом и крышкой зазора Н, площадь которого достаточна для сброса давления после взрыва в конвертере до безопасной расчетной величины. Например, возвратная пружина 7 внутри стакана 4 на вертикальной направляющей 9 расположена относительно опорного диска 13 на расстоянии L.

Газоплотность крышки 2 обеспечивается затвором 14, в котором размещен прикрепленный к крышке нож 15 и уплотняющий материал. Подвод охладителя к крышке 2 и отвод охладителя осуществляются с помощью гибких элементов 16 и 17. Котел охладитель конвертерных газов установлен над конвертером 18.

В конкретном примере выполнения возвратные пружины 7 расположены относительно опорных дисков 13 на расстоянии L, обеспечивающем свободное вертикальное перемещение стаканов 3, 4, 5 и 6 с крышкой 2 на высоту Н до образования между верхом подъемного газохода 1 и крышкой 2 зазора, площадь которого составляет 0,04 м² на тонну садки конвертора.

В конкретном примере выполнения для конвертера садкой 160 т с котлом-охладителем конвертерных газов ОКГ-160 необходимую высоту подъема крышки 2 при взрыве в конвертере 18 определяют по эмпирической зависимости, в основу которой положено условие, что площадь противовзрывного клапана определятся из расчета 0,04 м² на тонну садки конвертора при давлении взрыва 0,4 кг/см²:

,

где

H - высота подъема крышки, м;

K - коэффициент, равный 0,04 м на тонну садки конвертора;

Q - садка конвертера в тоннах, т;

P - периметр отверстия в газоходе под крышкой, м.

Для конкретного примера: Q=160 т; P=16,9 м; H=0,38 м.

Для обеспечения свободного подъема крышки на высоту Н, равную 0,38 м, расстояние L между возвратными пружинами 7 и опорными дисками 13 должно быть не менее 0,38 м.

Котел-охладитель конвертерных газов работает следующим образом. Конвертерные газы из конвертера 18 попадают в подъемный газоход 1 с газоплотной охлаждаемой крышкой 2, охлаждение которой осуществляется охладителем, который подается через гибкие элементы 16 и 17. При взрыве в конвертере 18 взрывная волна, поднимаясь по подъемному газоходу 1, воздействует на крышку 2, которая совместно со стаканами 3, 4, 5 и 6 свободно, почти мгновенно, поднимется по вертикальным направляющим 8, 9, 10 и 11 на высоту Н, равную 0,38 м. При этом через резко увеличившийся до расчетной величины зазор между крышкой 2 и газоходом 1 эффективно осуществляется сброс давления в газоходе без превышения допустимой расчетной величины. После сброса давления крышка 2, продолжая движение по инерции, а не под воздействием взрывной волны, взаимодействует с возвратными пружинами 7, которые практически не накапливали энергии взрывной волны и только амортизируют остановку крышки в верхнем положении. Из верхнего положения крышка 2 с ножом 15, практически под действием своего веса, опускается по вертикальным направляющим вниз и благодаря амортизаторам 12 плавно опускается в рабочее положение на газоплотный затвор 14 газохода 1.

1. Котел-охладитель конвертерных газов, содержащий подъемный газоход с газоплотной охлаждаемой крышкой, которая установлена на вертикальных направляющих с возможностью вертикального перемещения, стаканы, закрепленные на сторонах крышки, и возвратные пружины, установленные с возможностью взаимодействия со стаканами, отличающийся тем, что стаканы установлены на вертикальных направляющих с возможностью свободного вертикального перемещения совместно с крышкой, на вертикальных направляющих смонтированы амортизаторы для взаимодействия со стаканами в рабочем положении крышки и закреплены опорные диски для взаимодействия с возвратными пружинами в аварийном положении крышки после взрыва в конвертере, при этом возвратные пружины смонтированы на вертикальных направляющих и расположены относительно опорных дисков на расстоянии, обеспечивающем свободное вертикальное перемещение стаканов с крышкой на высоту до образования между подъемным газоходом и крышкой зазора, площадь которого достаточна для сброса давления после взрыва в конвертере до безопасной расчетной величины.

2. Котел-охладитель по п.1, отличающийся тем, что возвратные пружины расположены относительно опорных дисков на расстоянии, обеспечивающем свободное вертикальное перемещение стаканов с крышкой на высоту до образования между подъемным газоходом и крышкой зазора, площадь которого составляет 0,04 м² на тонну садки конвертера.