Устройство высокотемпературного нагрева футеровки ковша

Устройство высокотемпературного нагрева футеровки ковша

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии. Целью изобретения является повышение стойкости футеровки, снижение расхода топлива и чугуна, повышение эффективности нагрева воздуха. Устройство содержит ковш 15, накрытый сверху крышкой 1 с двумя отверстиями 2, над которыми расположены дымовоздухопроводы 4 с газовыми соплами 11, установленными соосно отверстиям. Под газовыми соплами коаксиально отверстиям в крышке расположены цилиндрические вставки 13, оси которых находятся от продольной оси ковша на расстоянии 2/3-3/4 его радиуса и под углом 10-30° к внутренней поверхности стенок ковша. Устройство снабжено регенеративными теплообменниками и позволяет в 4,5 раза снизить расход природного газа, расход чугуна на 20 кг/т, повысить стойкость ковша до 50 наливов. 3 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1576233

А1 (51)5 В 22 Р 41/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2!) 4302049/23-02 (22) 01.07.87 (46) 07.07.90. Бюл. № 25 (71) Липецкое отделение Государственного союзного института по проектированию агрегатов сталеплавильного и прокатного производства для черной металлургии

«Стальпроект» и Институт черной металлургии (72) Д. Д. Козлов, А. Ф. Решетняк, Л. Г. Хозиков, А. И. Постников, С. В. Ленорский, В. А. Сахно, А. Б. Страхов, В. А. Вихлевшук, А. С. Стороженко и С. Л. Соломенцев (53) 621.747.027 (088.8) (56) Заявка Японии № 56-49181, кл. В 22 Р 41/00, 1978.

Патент США № 4364729„ кл. F 27 D 3/00, 1982.

2 (54) УСТРОЙСТВО ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО НАГРЕВА ФУТЕРОВКИ

КОД ША (57) Изобретение относится к металлургии. Целью изобретения является повышение стойкости футеровки, снижение расхода топлива и чугуна, повышение эффективности нагрева воздуха. Устройство содержит ковш

15, накрытый сверху крышкой 1 с двумя отверстиями 2, над которыми расположены дымовоздухопроводы 4 с газовыми соплами 11, установленными соосно отверстиям.

Г1од газовыми соплами коаксиально отверстиям в крышке расположены цилиндрические вставки 13, оси которых находятся от продольной оси ковша на расстоянии 2/3—

3/4 его радиуса и под углом 10 — 30 к внутренней поверхности стенок ковша. Устройство снабжено регенеративными теплообменниками позволяет в 4,5 раза снизить расход природного газа, расход чугуна на

20 кг/т, повысить стойкость ковша до 50 наливов. 3 ил. 3 табл.

1576233

Изобретение относится к металлургическому производству, в частности к устройствам для высокотемпературного нагрева футеровки ковшей, и может быть использовано в плавильных и литейных цехах в черной и цветной металлургии.

Цель изобретения — увеличение стойкости футеровки, снижение расхода топлива и чугуна, повышение эффективности нагрева воздуха.

На фиг. 1 изображено устройство высокотемпературного нагрева футеровки ковшей, продольный разрез; на фиг. 2 — узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3 — график зависимости длины факела от угла атаки стенки ковша.

Крышка 1 с отверстиями 2 и 3, воздуходымопроводами 4 соединена с регенеративными теплообменниками (регенератор) 5 и 6, клапанами 7 — 10 осуществляется поочередная работа регенеративных. теплообменников. Отверстия 2 и 3 в крышке снабжены газовыми соплами 11 и 12 и цилиндрическими вставками 13 и 14. Крышка 1 накрывает ковш 15.

Устройство работает следующим образом.

Клапаны 7 и 10 закрыты,. клапаны 8 и 9 открыты. Воздух подается в теплообменник 6, в котором нагревается до температуры равной 800 — 1000 С.

Природный газ, подаваемый через сопло 1! во вставку 13, инжектирует нагретый воздух, смешивается с ним, горит и в виде факела стелется по футеровке ковша 15.

Одновременно с воздухом через кольцевой зазор между стенкой отверстия 2 и вставкой 13 поступают в зону разрежения продукты сгорания, которые, таким образом, вовлекаются в рециркуляцию. Факел, соприкасаясь со стенкой ковша 15, стелется по ней, затем по дну ковша разворачивается и уходит в отверстие 3 по вставке 14 и кольцевому зазору между нею и стенкой дымовоздухопровода 4. В регенераторе 5 продукты сгорания отдают тепло насадке, при этом их температура с 1300 — 1400 Ñ снижается до 350 — 400 С, и через клапан 9 принудительно удаляются дымососом. Таким образом под крышкой 1 постоянно поддерживается разрежение: с одной стороны у отверстия 2, инжектирующей силой выходяшего из вставки 13 факела, с другой стороны, у отверстия 3 — дымососом. Вследствие этого имеют место незначительные подсосы воздуха через щель между ковшом 15 и крышкой 1, что исключает выбивание продуктов сгорания природного газа в рабочую зону.

Цилиндрическая коаксиальная вставка при работающем газовом сопле служит для смешивания газа с воздухом, увеличения дальнобойности факела и рециркуляции продуктов сгорания. В области, ограниченной цилиндрической вставкой и раскрывающимся факелом, создается разряжение за счет динамики выходящего газового потока. В эту

55 область засасывается воздух, идуший на горение, и восходящий поток продуктов сгорания, проходящий по кольцевому зазору между отверстием в крышке и цилиндрической вставкой.

Расстояние между осями отверстия в крышке и осью ковша 2/3 — 3/4 радиус а ковша способствует организации У-образного, стелющегося по стенкам факела, эффективно прогревающего футеровку ковша.

При этом наиболее полно охватывается факелом вся нагреваемая поверхность. Кроме того, выходящий у стенки факел инжектирует воздух через неплотности между крышкой и ковшом, предотвращая выбивание продуктов сгорания в рабочую зону в отверстии, через которое удаляются продукты сгорания, поддерживается разрежение, также препятствующее выбиванию из-под крышки продуктов сгорания.

Настильность факела, т. е. расположение его над всей поверхностью футеровки ковша — основной вопрос динамики газов.

Как известно, физическая природа настильности состоит в том, что поток, текущий вдоль поверхности, испытывает с ее стороны меньшее торможение, чем со стороны окружающих масс газа, и поэтому этот поток вдоль поверхности распространяется дальше, чем просто в газе (увеличивается дальнобойность факела).

Если поток направить под углом на поверхность, то максимум скоростей смещается к этой поверхности, что способствует настильности факела.

При угле атаки стенки в интервале 0 — 9 и более 30 дальнобойность факела значительно ниже, чем в интервале 10 — 30, в котором дальнобойность достигает максимума. При этом угол раскрытия горячего факела достигает 34 .

Регенеративные теплообменники имеют следующие преимушества: позволяют производить глубокую утилизацию тепла — температура уходящего дыма после утилизации составляет 300 — 350 С; в условиях устройства высокотемпературного нагрева ковшей при температуре уходящего дыма 1300—

1400 С температура подогрева воздуха составит 800 в 1000 С; регенеративные теплообменники, имеющие большую массу. насадки, служат одновременно и аккумуляторами тепла, что позволяет производить высокотемпературный нагрев на подогретом воздухе непрерывно при периодической замене нагреваемых ковшей.

Равномерный нагрев ковшей до 1000—

1200 С повышает стойкость огнеупорной футеровки, поскольку при неравномерном нагреве, вследствие различия в термических характеристиках используемых огнеупоров. стойкость футеровки снижается на 10 — 15Я.

При расстоянии между осью отверстий в крышке и осью ковша менее 4/3 радиуса ковша снижается величина энергетического

1576233

Т а блица 1

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1900 1850 1800 1800 1800 1760 1700 1650 1600 о — угол атаки факелом стенки ковша, — температура дна ковша, С;

T a C.n è ö ÿ

30 31 32 33 34

35 г;г 1600 1650 1700 1750 1800 1800

1750 температура стенки ковша. а б . ! г L, а

1 7/ "4Р 3/4Р R

1 1 /4Р

2/31, 1/ЗГ

1,0

1,0

Vð яй 1,2

0,9 1 — расстояние между горелками, Р

"-V„— уделыпггг расход природного газа, нм /мз объема ковша

Форму.га изобретения

5 фактора и, следовательно, кратность рециркуляции вследствие взаимного торможения газовых потоков противоположного направления. Так, например, если при расстоянии между отверстиями 4/3 радиуса величина энергетического фактора при нагреве ковша природным газом составляет 3, 8, то при снижении расстояния до 1/2R она падает до 2,2.

В заштрихованной области П наблюдается перегрев стенки ковша в зависимости, приведенной в табл. 2.

Высокотемпературный нагрев производился природным газом на подогретом до

400 С воздухе.

Перегрев футеровки сопровождался оплавлением футеровки ковша, т. е. снижается ее стойкость.

Увеличение расстояния между осями отверстий и ковша свыше 3/4 приводит к местИспользование изобретения за счет глубокой утилизации тепла уходящих продуктов сгорания путем высокотемпературного подогрева воздуха, аккумуляции тепла и рециркуляции продуктов сгорания позволит не менее чем в 4,5 раза снизить расход природного газа на высокотемпературный нагрев футеровки ковшей.

Использование высокотемпературного нагрева футеровки сталеразливочных ковшей предполагает обеспечить снижение расхода

Зависимость длины факела Ь от угла атаки стени ковша проверялась на модели.

Результаты измерения представлены в виде графика (фиг. 3). В заштрихованной области 1 при проведении измерений на горячей модели наблюдался перегрев дна ковша. При этом температура имела значения, приведенные в табл. !. ному перегреву футеровк и от 600 до 850" С, к ее разрушению.

Кроме того, расположение горелок вне интервала (2/3 — 3/4) R вследствие снижения величины энергетического фактора и, следовательно, кратности рециркуляции -- приводит к увеличению расхода топлива (табл. 3). чугуна (примерно на 20 кг/т) !! условного

50 топлива (около 2,5 — 3,0 кг,, т) при произво.г стве стали, увеличить оборачиваемость ковшей (примерно в (,5 раза) . создать оптимальные условия для эксплуатации основной и высокоглиноземистой футеровок с высокой (не менее 30 — 50 наливов) стойкоеTbK).

1. Устройство высокотемпературного нагрева футеровки ковша, содержащее крышку

1576233

12 17

1 .2 5 Ф 5 б Р Л

Фиг.

Составитель Л. Шарапова

Редактор С. Патрушева Техред А. Кравчук Корректор М. Кучерявая

Заказ 1814 Тираж 628 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 с двумя отверстиями, которые посредством дымовоздухопроводов соединены с теплообменником, установленные в дымовоздухопроводах коаксиально отверстиям в крышке над ними газовые сопла и ковш, отличающееся тем, что, с целью увеличения стойкости футеровки, снижения расхода топлива и чугуна, оно снабжено расположенными в дымовоздухопроводах под газовыми соплами коаксиально отверстиям в крышке цилиндриП

Я э ческими вставками, оси которых расположены от продольной оси ковша на расстоянии, равном 2/3 — 3/4 его радиуса, и под углом

10 — 30 к внутренней поверхности стенок

2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности нагрева воздуха, теплообменники выполнены в виде регенераторов.