CN2851271Y - 一种转炉用压缩空气射流冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压缩空气射流冷却装置，特别涉及一种转炉用压缩空气射流冷却装置。主要解决目前冷却风力不够，以及风机冷却时炉壳壳板表面的热气膜难以破裂的技术问题。本实用新型的技术方案为：一种转炉用压缩空气射流冷却装置，包括压缩空气供气管、炉外引接总管、气水旋转接头、环形汇集总管、托圈、支管、喷嘴、支管阀门、总管阀门，压缩空气供气管通过炉外引接总管经总管阀门连接气水旋转接头，气水旋转接头与环形汇集总管相联，环形汇集总管通过支撑夹持装置固定在托圈的底面上，若干组支管设置于炉身段壳板与托圈之间的环形冷却缝隙中，并经支管阀门与环形汇集总管相联，若干组支管上还分布有数百只喷嘴。本实用新型主要用于转炉炉壳的冷却。

Description

一种转炉用压缩空气射流冷却装置

技术领域：本实用新型涉及一种压缩空气射流冷却装置，特别涉及一种转炉用压缩空气射流冷却装置。

背景技术：国内外转炉的炉壳的炉身段由于受托圈和炉帽防护板的双重屏蔽作用使散热条件恶化、炉壳板工作温度过高(450℃以上)，大多在使用过程中发生椭圆变形(高温蠕变)失效，其椭圆长轴方向在出钢加料侧(俗称桃核形鼓肚)；这也是世界冶金设备行业的一道技术难题；究其炉壳板温度过高的主要成因有以下几方面：1、由于大量冶炼品种钢，出钢温度升高，炉衬使用导热系数大的镁碳砖，特别是炉役后期炉衬严重烧损减薄等都将导致炉壳单位时间内传递的热量显著增大；2、出钢出渣时，受到钢水罐或渣罐反射回来的大量辐射热及高温烟气高速冲刷等带来的附加热量；3、托圈与炉身段外壳之间的环形缝隙中由于托圈和炉帽防护板的双重屏蔽作用气流不畅，辐射和对流传热散发出去的热量少，致使炉壳长期工作在350～470℃的高温状态下；炉壳工作温度(350～470℃)远高于水冷托圈工作温度(50℃)以下的热膨胀差以及炉壳高温蠕变(椭圆变形)等均使炉壳与托圈之间的冷却缝隙在实际工作状态下比设计理论值要小一些，这就更加恶化了炉身段壳板的散热条件，引起该段炉壳板工作温度的上升、热应力增大；4、另一方面，由于炉身段与托圈之间的冷却缝隙减小，使自然对流强度减弱，所以附着在该段炉壳壳板表面的热气膜难以破裂，该热气膜阻隔外层冷空气的后续热交换作用；极大的削弱了壳板与空气的自然对流传热效果；另外该热气膜还反射一部分壳板的热辐射能量回壳板也使壳板辐射传热效果下降。中国专利02265155.1介绍了一种“转炉炉壳空气强冷却装置”，该专利的技术要点：(1)建立一套鼓风机站通过送风管道向转炉送常温风；(2)常温风经过旋转接头和穿过空心耳轴的送风管道向分布于托圈内侧炉身段壳体之间的若干组冷却风箱配风；(3)每组冷却风箱上沿炉身高度方向密布若干出风口(或短管)垂直于炉身段壳体表面吹常温风实现强制冷却。炉壳板表面的热量主要靠常温风吸收并带出炉身段。该装置利用风机将风通过冷却器直接喷射到转炉炉壳，可以降低炉壳温度，但受风机排风量的影响，影响了冷却的效果，而且由于冷却器的风是直接喷射在炉壳表面，炉壳表面的热气膜难以破裂，也降低了冷却效果。由于受炉壳与托圈之间的缝隙尺寸以及耳轴孔和旋转接头尺寸的限制，常温风管道尺寸只能做得较小，故阻力损失大，限制了风量和风压的提高，使得常温风的冷却能力难以发挥，很难达到使炉身段壳板温度降到450℃以下的目标；因专用炉壳板在450℃条件下比300℃条件下，热应力大很多，高温蠕变强度小很多；故未能实现减小炉身段壳板温度应力和高温蠕变的目的，常温风冷技术缺乏实用意义。

发明内容：本实用新型的目的是提供一种转炉用压缩空气射流冷却装置，主要解决目前冷却风力不够，以及风机冷却时炉壳壳板表面的热气膜难以破裂的技术问题。本实用新型的技术方案为：一种转炉用压缩空气射流冷却装置，包括压缩空气供气管、炉外引接总管、气水旋转接头、环形汇集总管、托圈、支管、喷嘴、支管阀门、总管阀门，压缩空气供气管通过炉外引接总管经总管阀门连接气水旋转接头，总管阀门用于调节射流冷却用压缩空气的总压力、流量，以控制炉壳板的整体冷却强度；气水旋转接头与环形汇集总管相联，环形汇集总管通过支撑夹持装置固定在托圈的底面上，若干组支管设置于炉身段壳板与托圈之间的环形冷却缝隙中，各组成支管与环行汇集总管通过设有的支管阀门连接，支管阀门用于调节各组支路的射流冷却用压缩空气的压力、流量，可通过调整支路冷却强度有针对性地加强传热高的部分的冷却强度和减小传热低的部分的冷却强度，最终达到沿转炉炉壳圆周上炉壳板温度分布均匀，温度急差小于50℃，显著降低炉壳板的温度应力，若干组支管上还分布有数百只喷嘴。

实用新型的有益效果是，采用高压、小流量模式的压缩空气强制冷却，使用工厂的普通压缩空气(0.8MPa)作为引射介质，能耗小，价格低，易于获得，不必新上专门的供气系统及设备。压缩空气体积流量较常温风约小8～9倍以上，所以输送管道直径小，对耳轴的孔道和旋转接头的环道的容积要求小，易于制造和安装；且方便装阀门和仪表对压缩空气流量压力的监视和控制。压缩空气管径显著小于常温风管，故易于在炉身段壳板和托圈之间的环形狭缝中的安装布置和维护。常温风的冷却风箱体积很大，布置和维护均很困难。压缩空气由同一倾斜方向布置的密集喷嘴束向炉壳表面喷射出数股压缩空气流，击破附着在炉壳表面的无数个小热气膜，极大的改善传热效果和效率，比常温风冷却效率约高6倍以上，同时还能卷吸周围环境的空气强制循环对流，使传热空气流连续有序，与射流空气一起发挥传热作用。输送管道结构简单、造价低、维护方便且工作量小。即使生产使用中出现管道破裂而泄漏压缩空气，处理也简单快捷，更不会造成安全事故威胁生命和财产安全，比使用水作为冷却介质更安全可靠。比那种低压大流量模式的空气幕冷却，冷却效率提高50％，与其它冷却方法相比，温度下降约150℃，可大大提高转炉炉壳的冷却效果，有效降低转炉炉壳过高的工作温度，减小炉壳的变形量，有效延长转炉炉壳的使用寿命。本实用新型可以将炉壳外表面的温度控制在300℃以下，温度急差小于50℃。另外，压缩空气管道和阀门、仪表的尺寸均很小，方便安装维护和操作，还可以通过阀门调节各支管道的气压和流量来达到调整炉壳圆周方向温度场的分布目的，使炉壳的热应力和热效应均匀一致，削弱应力集中倾向。这是常温风冷却技术难以做到的。

附图说明：

图1为本实用新型结构示意主视图

图2为本实用新型结构示意左视图

图中：1-压缩空气供气管，2-气水旋转接头，3-环形汇集总管，4-托圈，5-支管，6-炉身段壳板，7-炉外引接总管，8-喷嘴，9-支管阀门，10-总管阀门。

具体实施方式：

参照图1、2，一种150吨转炉用压缩空气射流冷却装置，包括压缩空气供气干管1，对系统提供射流气源，压缩空气源压力为0.8Mpa，炉外引接总管7与气水旋转接头2、托圈底部的环形汇集总管3依次相联，在炉外引接总管7与气水旋转接头2之间设有总管阀门10，环形汇集总管通过支撑夹持装置固定在托圈4的底面上；若干组支管5设置于炉身段壳板6与托圈4之间的环形冷却缝隙中(理论值：φ7140×2100×145×πmm³，安装实测值：φ7143×2100×142×πmm³)，并经支管阀门9与环形汇集总管3相联，环行汇集总管各支路也设有支管阀门9，若干组支管5上还分布有数百只喷嘴8。喷嘴8与炉身段壳板6的夹角为75°-30°。由于喷嘴8与炉身段壳板6呈斜角，最终通过流出喷嘴的若干压缩空气射流气束的冲击作用击碎覆盖在炉身段壳板外表面的高温气膜，并借助紊流效应即利用该射流气束的卷吸作用引导和带动环形冷却缝隙周围空气强制对流，改善传热条件，加强传热效果，达到降低该段炉壳板工作温度的目的。

通过在线投用，热成像观测结果表明该炉身段壳板表面温度250℃以下，达到预期控制在300℃以下的目标值，且环形带温度场分布均匀(极差：50℃)；停炉检测托圈与炉身段壳板之间的环形缝隙仍为142mm，未发现炉壳板出现高温蠕变现象。该射流冷却装置自投产以来无任何故障，安全稳定，全面超越预期效果。

Claims (3)

1、一种转炉用压缩空气射流冷却装置，其特征是：包括压缩空气供气管、炉外引接总管、气水旋转接头、环形汇集总管、托圈、支管、喷嘴，压缩空气供气管通过炉外引接总管连接气水旋转接头，气水旋转接头与环形汇集总管相联，环形汇集总管通过支撑夹持装置固定在托圈的底面上，若干组支管设置于炉身段壳板与托圈之间的环形冷却缝隙中，并经支管阀门与环形汇集总管相联，若干组支管上还分布有数百只喷嘴。

2、根据权利要求1所述的一种转炉用压缩空气射流冷却装置，其特征是：在炉外引接总管与气水旋转接头之间设有总管阀门，环行汇集总管各支路设有支管阀门。

3、根据权利要求1所述的一种转炉用压缩空气射流冷却装置，其特征是：喷嘴与炉身段壳板的夹角为75°-30°。

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