Устройство для нагрева пекодоломитовой футеровки сталеразливочных ковшей

Устройство для нагрева пекодоломитовой футеровки сталеразливочных ковшей

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к нагреву футеровки ковшей из пекодоломитовых кирпичей. Устройство содержит газовую горелку, расположенную в крышке ковша и отстоящую от днища ковша на расстоянии 0,7-1,4 Д. Горелка снабжена кислородным патрубком. В крышке выполнен футерованный кольцевой газоотводящий канал, охватывающий горелку и имеющий длину 0,15-0,6 Д. Крышка выполнена футерованной и снабжена фартуком и отсасывающим кольцевым коробом, который соединен отводами с кислородными инжекторами. Последние размещены в огнеупорных амбразурах крышки. Фартук выполнен охватывающим образующую ковша с зазором 0,05-0,2 Д. Огнеупорные амбразуры расположены в футеровке крышки по диаметру 0,4-0,8 Д, где Д - диаметр днища ковша. Изобретение позволяет разливать из ковшей с пекодоломитовой футеровкой высококачественные стали без загрязнения окружающей среды. 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к нагреву футеровки ковшей из пекодоломитовых кирпичей.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для педоколомитовой футеровки сталеразливочных ковшей, содержащее газовую горелку (патент N 2025202, кл. B 22 D 41/02, 1994 г.).

Недостатком прототипа является невозможность его использования для нагрева пекодоломитовой футеровки ковшей как из-за некачественного нагрева футеровки, так из-за неполного обезвреживания выделяющихся из футеровки газов. Низкое качество нагрева пекодоломитовой футеровки при использовании устройства-прототипа объясняется обезуглероживанием футеровки в процессе нагрева, которое обусловлено взаимодействием кислородсодержащих газов с материалом футеровки.

Неполнота обезвреживания выделяющихся из футеровки газов объясняется как неполным их улавливанием (часть токсичных газов поступает через выпарные отверстия в рабочую зону цеха), так и неполным сжиганием в полости ковша (углеводороды типа "бензпирен" в устройстве-прототипе не сжигаются).

Технический эффект при использовании изобретения заключается в возможности применения для футеровки сталеразливочных ковшей эффективного качественного материала (пекодоломита), позволяющего разливать из таких ковшей высококачественные стали без загрязнения окружающей среды.

Указанный технический эффект достигается тем, что устройство снабжено футерованной крышкой, установленной с зазором относительно ковша и имеющей отсасывающий короб с фартуком, охватывающим образующую ковша с зазором, составляющим 0,05-0,2 Д, где Д - диаметр днища ковша, и огнеупорные амбразуры с кислородными инжекторами, размещенные в футеровке крышки по диаметру, составляющему 0,4-0,8 Д, при этом горелка расположена в крышке по оси ковша на расстоянии 0,7-1,4 Д от днища ковша и снабжена кислородным патрубком, в крышке выполнен кольцевой газоотводящий канал, охватывающий горелку и имеющий длину 0,15-0,6 Д, а отсасывающий кольцевой короб соединен отводами с патрубками кислородных инжекторов.

Качество нагрева футеровки обеспечивается применением футерованной крышки, установленной с зазором относительно ковша, установкой газовой горелки по оси ковша на расстоянии 0,7-1,4 Д от днища ковша, выполнением указанной горелки с применением кислорода для снижения газа, а также устройством в крышке кольцевого газоотсасывающего канала, охватывающего горелку.

При указанных особенностях горелки количество продуктов сгорания получается более чем на порядок меньше, чем в устройстве-прототипе, благодаря чему продукты сгорания не омывают боковую поверхность футеровки и не производят ее обезуглероживания. При расположении носика горелки от днища ковша в указанных пределах нагрев днища качественный. При значении указанного ограничения менее 0,7 Д продукты сгорания контактируют с днищем и обезуглероживают футеровку, а при значении более чем 1,4 Д низ ковша отстает при нагреве от верха из-за несимметричности расположения факела.

Качественному нагреву способствует футеровка крышки, которая при нагреве пекодоломитового материала футеровки ковшей разогревается как за счет излучения от газокислородного факела, так и за счет дожигания на ее поверхности выделяющихся из пекодоломитовых кирпичей пирогазов, перемещающихся от периферии крышки к кольцевому газоотсасывающему каналу.

От разогретой таким образом футеровки крышки происходит теплоперенос к поверхности пекодоломитовой футеровки посредством радиации, что для ее нагрева наиболее рационально, так как исключается обезуглероживание.

Обезвреживание токсичных газов внутри объема ковша методом их дожигания обеспечивается футерованным кольцевым газоотводящим каналом, охватывающим горелку и имеющем длину 0,15-0,6 Д. Через указанный кольцевой газоотводящий канал отводятся продукты сгорания и выделившиеся из футеровки ковша при ее нагреве углеводороды, в том числе токсичные.

Экспериментально установлено, что под действием излучения кислородного факела в указанном футерованном канале при указанных значениях его длины происходит полное обезвреживание углеводородов посредством сжигания с образованием углекислоты и воды.

При меньших значениях длины футерованного канала, чем заявляется, дожигание становится неустойчивым, при больших значениях, чем заявлено, без достаточных оснований вырастают габариты устройства.

Улавливание газов, в том числе токсичных, выделяющихся из выпарных отверстий при нагревании футеровки и направление их внутрь объема ковша на дожигание осуществляется посредством фартука, охватывающего ковш с зазором 0,05-0,2 Д и отсасыванием газов посредством кислородных инжекторов. При значениях указанного зазора менее 0,05 Д улавливание газов происходит в неполном объеме, при больших значениях неоправданно растут габариты крышки.

При этом для равномерного отсоса крышка снабжается кольцевым коробом с каналами для отсоса газов, выделяющихся из выпарных отверстий ковша, и отводами, которые соединяются патрубками отсасывающего устройства - кислородными инжекторами с огнеупорными амбразурами, установленными в футерованной крышке по диаметру 0,4-0,8 Д. При указанной конструкции устройства обеспечивается дожигание отсасываемых газов с началом горения уже в огнеупорных амбразурах, где имеется окислитель (кислород) и горючие газы, находящиеся под действием излучения газокислородного факела горелки.

При значении диаметра установки инжекторов менее 0,4 Д полнота дожигания становится неустойчивой, так как газы проскакивают в футерованный кольцевой зазор без контакта с футеровкой крышки.

Значение диаметра установки инжекторов более 0,8 Д выполнять нерационально, так как крышка в этой зоне менее нагрета, чем в центральной части, и зажигание отсасываемых газов в амбразурах инжекторов неустойчиво.

На фиг. 1 схематично изображено устройство для нагрева пекодоломитовой футеровки сталеразливочных ковшей, вертикальный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Сталеразливочный ковш 1 имеет металлический кожух 2 с выпарными отверстиями 3 и футеровку 4 боковых стен 5 и днища 6 диаметром Д из пекодоломитовых кирпичей. Сверху ковш 1 накрыт крышкой 7 с футеровкой 8, на которой по оси ковша 1 установлена газокислородная стрелка 9 с кислородным патрубком 10, носик 11 которой расположен на расстоянии 0,7-1,4 Д от днища 6 ковша 1.

Соосно с горелкой 9 выполнен футерованный кольцевой газоотводящий канал 12, имеющий длину футеровки 0,15-0,6 Д. Крышка 7 по наружному контуру 13 выполнена в виде кольцевого отсасывающего короба 14 с фартуком 15, охватывающим ковш 1 с зазором 0,05-2Д. Отсасывающий короб 14 имеет снизу равномерно расположенные по его диаметру каналы 16, а сверху отводы 17.

На крышке 7 по диаметру 0,4-0,8 Д установлены инжекторы 18 с кислородными соплами 19 и огнеупорными амбразурами 20, которые размещены в футеровке 8 крышки. Кислородные инжекторы 18 соединены своими патрубками 21 с отводами 17 кольцевого короба 14.

Нагрев футеровки 4 из пекодоломитового кирпича производят посредством газокислородной горелки 9, размещенной в ковше 1 по его оси на расстоянии 0,7-1,4Д носика 11 горелки 9 от днища 6 ковша. Отвод продуктов сгорания и газовыделений из футеровки 4 осуществляется через футерованный кольцевой газоотводящий канал 12, охватывающий горелку 9. При этом факел горелки и циркуляционная зона продуктов сгорания, показанная стрелками на фиг. 1, локализованы внутри ковша 1 и дистанцированы от футеровки 4 боковых стен 5 и днища 6 ковша 1. По этой причине футеровка 4 нагревается посредством излучения от газокислородного факела, а ее поверхность не контактирует с продуктами сгорания, что создает благоприятные условия для образования углеродного скелета при отсутствии обезуглероживания футеровки 4.

Горючие газовыделения из футеровки, перемещаясь в сторону кольцевого газоотводящего канала 12, начинают гореть на футеровке 8 крышки 7 в циркуляционном контуре, показанном стрелками на фиг. 1, и окончательно дожигаются в кольцевом газоотводящем канале 12, то есть на элементах, находящихся под воздействием мощного излучения факела от газокислородной горелки 9 и в присутствии свободного кислорода за счет присоса и кислородных инжекторов 18. Экспериментально установлено, что при длине футеровки 0,15-0,6 Д кольцевого газоотводящего канала 12 углеводороды в указанном канале полностью дожигаются до углекислоты и воды.

Газовыделения, имеющие место при нагреве футеровки 4 через выпарные отверстия 3 улавливаются под фартук 15 через рассредоточенные каналы 16 в отсасывающий короб 14, в котором создается разрежение от действия кислородных инжекторов 18. Установлено, что при зазоре между фартуком 15 и образующей ковша 1, равнoм 0,05-0,2 Д, улавливание газов, выделяющихся из выпарных отверстий, происходит в полном объеме.

Из кольцевого отсасывающего короба 14 газы отсасываются через отводы 17 и патрубки 21 кислородными инжекторами 18 и подаются на футеровку 8 крышки 7 через огнеупорные амбразуры 20. При размещении кислородных инжекторов 18 по диаметру вокруг горелки 9, равном 0,4-0,8 Д, происходит зажигание находящихся в газах углеводородов под воздействием излучения факела газокислородной горелки 9 и их дальнейшее полное дожигание в футерованном кольцевом газоотводящем канале 12. При значениях расположения кислородных инжекторов за пределами указанных ограничений установлено, что зажигание горючих газов в огнеупорных амбразурах 20 инжекторов 18 происходит нестабильно (при больших значениях из-за удаленности от факела, при меньших значениях из-за пульсации факела).

В таблице показана зависимость технологических параметров при нагреве пекодоломитовой футеровки 300 т ковшей в предлагаемом устройстве и при нагреве газовоздушными горелками.

Формула изобретения

Устройство для нагрева пекодоломитовой футеровки сталеразливочных ковшей, содержащее газовую горелку, отличающееся тем, что оно снабжено футерованной крышкой, установленной с зазором относительно ковша и имеющей отсасывающий короб с фартуком, охватывающим образующую ковша с зазором, составляющим 0,05 - 0,2 Д, где Д - диметр днища ковша, и огнеупорные амбразуры с кислородными инжекторами, размещенные в футеровке крышки по диаметру, составляющему 0,4 - 0,8 Д, при этом горелка расположена в крышке по оси ковша на расстоянии 0,7 - 1,4 Д от днища ковша и снабжена кислородным патрубком, в крышке выполнен футерованный кольцевой газоотводящий канал, охватывающий горелку и имеющий длину 0,15 - 0,6 Д, а отсасывающий кольцевой короб соединен отводами с патрубками кислородных инжекторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3