CN103131819A - 一种转炉氧枪和下料口的冷却结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转炉氧枪和下料口的冷却结构，包括：氧枪套和下料口套，氧枪套包括：与转炉烟道壁焊接连接的环形的氧枪套下联箱，沿所述氧枪套下联箱的环形端面圆周密集排列氧枪套支管，密集排列的氧枪套支管的另一端与同为环形的氧枪套上联箱连接；下料口套包括：与转炉烟道壁焊接连接的环形的下料口套下联箱，沿所述下料口套下联箱的环形端面圆周密集排列连接下料口套支管，密集排列的下料口套支管的另一端与同为环形的下料口套上联箱连接。由于冷却效果增加，使下料口和氧气的故障率减小，减少了维修时间，提高了生产率。设备寿命也明显提高，降低了生产成本。重要的是通过余热锅炉将热量有效利用，即减少了热污染排放，还提高了热能利用率。

Description

一种转炉氧枪和下料口的冷却结构

技术领域

本发明涉及一种转炉氧枪和下料口的冷却结构，是一种炼钢转炉上的设备，是一种工作在1600℃以上的转炉氧枪和下料口的冷却结构。

背景技术

氧枪和下料口是转炉正常生产的关键设备，其工作状态直接影响到炼钢工序的正常运行。氧枪和下料口的主要作用是转炉冶炼期间，通过下料口向转炉加入辅原料并通过氧枪向转炉中吹氧。由于氧枪和下料口长期处于1600℃高温工作环境中，必须有效的冷却，才能正常的工作。传统的氧枪和下料口采用采用8 mm厚的钢板，焊接形成水箱式的氧枪套和下料口套。这种水箱式的氧枪套和下料口套通过与热交换器的水循环，将热量带走，保护氧枪和下料口正常工作。循环水进行冷却方式由于冷却水流速较低，不能满足正常的冷却要求。由于冷却不良，使氧枪和下料口经常过热而发生故障，严重制约了转炉生产节奏。一旦出现故障，处理时间较长影响了生产。频繁的事故还影响了设备使用寿命。同时传统水箱式的氧枪套、下料口套的冷却循环水其热量很难回收，通常只能排放到大气中，形成热污染排放，影响了环境。

发明内容

为克服现有技术的问题，本发明提出了一种转炉氧枪和下料口的冷却结构，所述的装置采用汽化冷却方式，利用水转变成蒸汽时大量吸收热量的冷却原理，明显提高了冷却效率，使设备的使用寿命明显提高，并且将携带冷却热量的蒸汽，通过余热锅炉完全进行回收利用。

本发明是这样实现的：一种转炉氧枪和下料口的冷却装置，包括：安装在转炉烟道上的氧枪套和下料口套，所述的氧枪套包括：与转炉烟道壁焊接连接的环形的氧枪套下联箱，沿所述氧枪套下联箱的环形端面圆周密集排列焊接连接氧枪套支管，所述密集排列的氧枪套支管的另一端与同为环形的氧枪套上联箱焊接连接；所述密集排列的氧枪套支管之间焊接连接有氧枪套围护板，所述的氧枪套围护板和氧枪套支管形成氧枪套围护结构；所述的下料口套包括：与转炉烟道壁焊接连接的环形的下料口套下联箱，沿所述下料口套下联箱的环形端面圆周密集排列焊接连接下料口套支管，所述密集排列的下料口套支管的另一端与同为环形的下料口套上联箱焊接连接，所述密集排列的下料口套支管之间焊接连接有下料口套围护板，所述的下料口套围护板和下料口套支管形成下料口套围护结构。

一种转炉氧枪和下料口的冷却结构，包括：安装在转炉烟道上的氧枪套和下料口套，所述的氧枪套包括：与转炉烟道壁焊接连接的环形的氧枪套下联箱，沿所述氧枪套下联箱的环形端面圆周密集排列焊接连接氧枪套支管，所述密集排列的氧枪套支管的另一端与同为环形的氧枪套上联箱焊接连接；所述密集排列的氧枪套支管之间焊接连接有氧枪套条板，所述的氧枪套条板和氧枪套支管形成氧枪套水冷壁；所述的下料口套包括：与转炉烟道壁焊接连接的环形的下料口套下联箱，沿所述下料口套下联箱的环形端面圆周密集排列焊接连接下料口套支管，所述密集排列的下料口套支管的另一端与同为环形的下料口套上联箱焊接连接，所述密集排列的下料口套支管之间焊接连接有下料口套条板，所述的下料口套条板和下料口套支管形成下料口套围护结构。

本发明的有益效果是：由于采用了密集排列的支管作为氧枪套和下料口套的围护结构，使作为冷却介质的水可以充分的接触热量，使其快速汽化，在汽化过程中吸收大量热量。水在汽化后压力和流速增大，加快了循环的速度，进一步的提高了热传导效率，以此提高了冷却结构的整体冷却效率。以工作压力为0．5Mpa表压的汽化冷却系统为例，I kg饱和水受热转变成蒸汽时吸热2089．2CJ，如果给水温度是20℃，把水加热到沸点(158℃)，Ikg水吸收热量577．8GJ，这两部分热量加在一起，则I k920-C的水在0．5Mpa( 表压)下的汽化冷却系统转变为I kg饱和蒸汽，吸热量为2667GJ。如采用水冷却系统，则I kg水只能带走83．74 GJ左右的热量。达到同样的冷却效果时，汽化冷却用水量仅为水冷却的三十分之一，或者说汽化冷却是水循环冷却效率的30倍，冷却效果十分明显。由于在水-汽的循环过程中，有水-汽变化，使水汽自动进行循环，无需再增加外动力帮助循环，进一步简化了系统，降低了设备成本和使用成本。采用汽化冷却取替工业水冷却转炉的冷却构件或高温烟气，不仅取得良好的冷却效果，而且大量回收二次能源。汽化冷却不仅作为一种冷却系统，更是作为高效节能余热回收技术领域中节能减排在冶金工厂广泛采用的综合利用的方式。由于冷却效果增加，使下料口和氧气的故障率减小，减少了维修时间，提高了生产率。设备寿命也明显提高，降低了生产成本。重要的是通过余热锅炉将热量有效利用，即减少了热污染排放，还提高了热能利用率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。

图1是本发明实施例一所述结构示意图；

图2是本发明实施例一所述氧枪套的结构示意图，是图1A点的放大图的剖面图；

图3是本发明实施例一所述氧枪套的剖面图，是图2在C-C的剖面图；

图4是本发明实施例一所述下料口图的结构示意图，是图1在B-B的剖面图；

图5是本发明实施例一所述下料口套的剖面图，是图4在D-D的剖面图；

图6是本发明实施例二所述结构的示意图；

图7是本发明实施例六所述一种氧枪套的剖面图，是图2在C-C的剖面图；

图8是本发明实施例六所述另一种氧枪套的剖面图，是图2在C-C的剖面图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种转炉氧枪和下料口的冷却结构，如图1所示。本实施例包括：安装在转炉烟道1上的氧枪套2和下料口套3，所述的氧枪套包括：与转炉烟道壁101焊接连接的环形的氧枪套下联箱201，沿所述氧枪套下联箱的环形端面圆周密集排列焊接连接氧枪套支管203，所述密集排列的氧枪套支管的另一端与同为环形的氧枪套上联箱202焊接连接。所述密集排列的氧枪套支管之间焊接连接有氧枪套条板204，所述的氧枪套条板和氧枪套支管形成氧枪套水冷壁，如图2、3所示。所述的下料口套包括：与转炉烟道壁焊接连接的环形的下料口套下联箱304，沿所述下料口套下联箱的环形端面圆周密集排列焊接连接下料口套支管302，所述密集排列的下料口套支管的另一端与同为环形的下料口套上联箱301焊接连接，所述密集排列的下料口套支管之间焊接连接有下料口套条板303，所述的下料口套条板和下料口套支管形成下料口套围护结构，如图4、5所示。

本实施例主要由安装在转炉烟道相对独立的两部分组成，一部分是氧枪，一部分下料口。转炉烟道的作用是将转炉炼钢过程中产生的烟气从炉膛中排出，由于炼钢过程的温度达到1600度，所以转炉烟道及其上面所有安装的设备都要承受1600度的高温。氧枪的作用是在炼钢过程中吹入氧气，下料口的作用是在炼钢过程中加入各种不同的辅料。由于氧枪和下料口都安装在转炉的转炉烟道上，因此，都在转炉炼钢的1600度的高温环境下。在这样的环境下，要使任何设备正常工作，有效的冷却是非常重要的。

本实施例采用的是一种汽化冷却的方式，水在汽化过程中能够吸收大量热量，冷却效果好于水循环冷却。本实施例的具体结构是：多根支管密排，各个支管之间用薄板连接焊接为圆筒形围护，支管的上下两端分别焊接上、下联箱，形成氧枪套、下料口套冷却构件。所述的上、下联箱实际为两根与支管相比直径较粗一些的管子，头尾相接的焊接在一起，形成一个环形的管道，与支管与薄板焊接成的圆筒形焊接在一起，形成上下相通的粗大的管子，粗大管子的管壁由众多的细管子组成，而这些细管子由粗大管子两端口的环形的管道联通，形成汽化通道，粗大管子形成氧枪进入转炉的通道即氧枪套，或各种不同的辅料进入转炉的通道即下料口套。氧枪套和下料口套的具体形状和尺寸取决于转炉的工艺和结构要求。由于氧枪套、下料口套冷却的围护结构本身就是管道，在高温的环境中，成为有效的热交换器。在其中流动的水，很容易的发生汽化，高效的进行冷却，也可以认为是高效的进行热交换。

本实施例焊接结构件的管子，支管和上、下联箱，可以使用无缝管焊接，以提高管子本身的强度。支管之间的薄板使用数毫米厚的普通结构钢板。

本实施例所示的氧枪套和下料口套在工作中产生的蒸汽将被引入汽包中，同时汽包为氧枪套和下料口套提供产生蒸汽的水，因此，氧枪套的上下联箱以及下料口的上下联箱均通过管道与汽包连接。

各种辅料进入下料口，使下料口的一些部分经常受到冲击。是为了保护经常受到冲击的部分，可以在下料口物料下滑的通道上布置耐磨条。这些耐磨条必须是断续焊接在下料口套内壁上，以防止膨胀不均匀而产生的破坏。

氧枪套的顶端要设置必要的连接件，以便与氧枪连接，使氧枪可以在氧枪套中顺利的滑动，以便氧枪可以顺利的进出转炉的炉膛。下料口套的顶端也要设置法兰盘，以便与下料装置相连。

实施例二：

本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于氧枪套和下料口套的细化。本实施例所述的氧枪套上联箱通过氧枪套上升管501与汽包5连接，所述的氧枪套下联箱通过下降管502与汽包连接。所述的下料口套上联箱通过下料口套上升管503与汽包连接，所述的下料口套下联箱通过下降管504与汽包连接；所述汽包的水平位置高度高于氧枪套和下料口套。

冷却水由下降管进入氧枪套、下料口套的下联箱，在其中吸热后变成汽水混合物进入上联箱再经上升管进入汽包，利用下降管中的水和上升管中的汽水混合物的比重差形成循环压头，维持汽化冷却形成自然循环方式，在汽化冷却运行时系统中的工质形成不间断的循环。这种循环方式不需外加动力、系统简单、使用寿命长、经济可靠。

由于采用汽化冷却，汽包与氧枪套和下料口套之间需保持一定的高差以保证足够的流动压头。在选择循环管的管径时，集中下降总管或联箱的内截面积应为相连接各支管流通截面积总和的1.5-2倍，以保证各支管内流量的合理分配。由于下降管流动的是水，上升管流动的是汽水混合物。汽水混合物的体积流量大于水的体积流量，如果管径相同，上升管的流速高、阻力大、容易引起运行不稳定。因此，在一个循环回路中，上升管内径应大于下降管内径。针对在汽化冷却系统中发生的循环管道的振动问题，在管系中合理的设置固定支架、导向支架、弹簧支架和滑动支架。

首先要确定几个冷却构件合理组成一个循环回路。如果串接后回路的热负荷太高，会便冷却构件内循环流量太少而烧损构件；热负荷太低，则采用自然循环时会使上升管内工质含汽量过小造成循环停滞脉动，也会烧损构件。将这些冷却构件合理的连接在汽化冷却循环系统之中，以保证汽化冷却各回路的良好循环。

实施例三：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于下料口套水冷壁的细化。本实施例所述的下料口套水冷壁内壁分段焊接有下料口套耐磨条305，所述的下料口套下联箱焊接连接防磨块306，如图4、5所示。

下料口套密排的支管上，加装耐磨条并分段焊接，防止受热后拉裂。下料口套下联箱焊防磨块，防止下料时对冷却水管的冲击和磨损。

实施例四：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于氧枪套上联箱和下料口套上联箱的细化。本实施例所述的氧枪套上联箱端面焊接连接氧枪连接件205。所述的下料口套上联箱端面焊接连接下料口法兰盘307，如图2、4所示。

实施例五：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于氧枪套水冷壁的细化。本实施例所述的氧枪套水冷壁的氧枪套条板所形成的氧枪套条板截面圆206直径，小于各个氧枪套支管的回转中心轴线所形成的氧枪套支管截面圆205的直径。

本实施例所述的氧枪套条板与氧枪套支管焊接连接形成一个圆筒状的水冷壁，这个圆筒状水冷壁的截面形状如图3、7、8所示。这个圆筒由两个圆形成，一个是：一圈氧枪套支管的回转中心轴线所连接起来的圆，称为氧枪套支管截面圆；另一个是：一圈条板所形成的截面圆，称为氧枪套条板截面圆。当氧枪套条板截面圆的直径等于氧枪套支管截面圆的时候，如图3所示，氧枪套条板焊接在氧枪套支管中心的位置。当氧枪套条板截面圆的直径大于或者小于氧枪套支管截面圆的时候，如图7、8所示，氧枪套条板焊接在氧枪套支管的位置偏离了中心位置，或接近于一圈氧枪套支管所形成的外圆周面的位置，如图7所示，或接近于一圈氧枪套支管所形成的内圆周面的位置，如图8所示。

其中当氧枪套条板焊接接近于一圈氧枪套支管所形成的外圆周面的位置，如图7所示，氧枪套内壁比较光滑，不易藏污纳垢，因此，作为本实施例的优选方案。

实施例六：

本实施例是实施例一至四的改进，是实施一至四关于下料口套水冷壁的细化。本实施例所述的下料口套水冷壁的下料口套条板所形成的下料口套条板截面圆直径，小于各个下料口套支管的回转中心轴线所形成的下料口套支管截面圆的直径。

本实施例所述的截面圆形状与氧枪套类似。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案（比如整个装置的连接方式、支管与上下联箱的连接方式等）进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。 

Claims (8)

1.一种转炉氧枪和下料口的冷却装置，包括：安装在转炉烟道上的氧枪套和下料口套，其特征在于，所述的氧枪套包括：与转炉烟道壁焊接连接的环形的氧枪套下联箱，沿所述氧枪套下联箱的环形端面圆周密集排列焊接连接氧枪套支管，所述密集排列的氧枪套支管的另一端与同为环形的氧枪套上联箱焊接连接；所述密集排列的氧枪套支管之间焊接连接有氧枪套围护板，所述的氧枪套围护板和氧枪套支管形成氧枪套围护结构；所述的下料口套包括：与转炉烟道壁焊接连接的环形的下料口套下联箱，沿所述下料口套下联箱的环形端面圆周密集排列焊接连接下料口套支管，所述密集排列的下料口套支管的另一端与同为环形的下料口套上联箱焊接连接，所述密集排列的下料口套支管之间焊接连接有下料口套围护板，所述的下料口套围护板和下料口套支管形成下料口套围护结构。

2.一种转炉氧枪和下料口的冷却结构，包括：安装在转炉烟道上的氧枪套和下料口套，其特征在于，所述的氧枪套包括：与转炉烟道壁焊接连接的环形的氧枪套下联箱，沿所述氧枪套下联箱的环形端面圆周密集排列焊接连接氧枪套支管，所述密集排列的氧枪套支管的另一端与同为环形的氧枪套上联箱焊接连接；所述密集排列的氧枪套支管之间焊接连接有氧枪套条板，所述的氧枪套条板和氧枪套支管形成氧枪套水冷壁；所述的下料口套包括：与转炉烟道壁焊接连接的环形的下料口套下联箱，沿所述下料口套下联箱的环形端面圆周密集排列焊接连接下料口套支管，所述密集排列的下料口套支管的另一端与同为环形的下料口套上联箱焊接连接，所述密集排列的下料口套支管之间焊接连接有下料口套条板，所述的下料口套条板和下料口套支管形成下料口套水冷壁。

3.根据权利要求2所述的冷却结构，其特征在于，所述的氧枪套上联箱通过氧枪套上升管与汽包连接，所述的氧枪套下联箱通过下降管与汽包连接；所述的下料口套上联箱通过下料口套上升管与汽包连接，所述的下料口套下联箱通过下降管与汽包连接；所述汽包的水平位置高度高于氧枪套和下料口套。

4.根据权利要求2或3所述的冷却结构，其特征在于，所述的下料口套水冷壁内壁分段焊接有下料口套耐磨条，所述的下料口套下联箱焊接连接防磨块。

5.根据权利要求2或3所述的冷却结构，其特征在于，所述的氧枪套上联箱端面焊接连接氧枪连接件；所述的下料口套上联箱端面焊接连接下料口法兰盘。

6.根据权利要求5所述的冷却结构，其特征在于，所述的氧枪套水冷壁的内壁分段焊接有氧枪套耐磨条；所述的下料口套水冷壁的内壁分段焊接有下料口套耐磨条，所述的下料口套下联箱焊接连接防磨块。

7.根据权利要求6所述的冷却结构，其特征在于，所述的氧枪套水冷壁的氧枪套条板所形成的氧枪套条板截面圆直径，小于各个氧枪套支管的回转中心轴线所形成的氧枪套支管截面圆的直径。

8.根据权利要求6所述的冷却结构，其特征在于，所述的下料口套水冷壁的下料口套条板所形成的下料口套条板截面圆直径，小于各个下料口套支管的回转中心轴线所形成的下料口套支管截面圆的直径。

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