CS276102B6

CS276102B6 - Arch furnace vault with water cooling system

Info

Publication number: CS276102B6
Application number: CS442289A
Authority: CS
Inventors: Stanislaw Ing Ostrowski; Henryk Ing Krekora; Stanislaw Ing Galazka; Ryszard Galezia; Jozef Miekina; Alfred Ing Modras; Adam Sniadowski; Kazimierz Chamera; Wieslaw Ing Bialecki; Tadeusz Ing Pachniak; Marian Ing Strzelecki; Zbigniew Goradza
Original assignee: Huta Im Marcelego Nowotki
Priority date: 1988-07-26
Filing date: 1989-07-20
Publication date: 1992-04-15
Also published as: HUT58140A; BG50508A3

Abstract

•Klenba řeší problém optimální funkce chladicího media za velkých tlaků a při velkých průtokových rychlostech v situaci, kdy nosná konstrukce klenby neni ohrožena tepelnými pnutími. Klenba sestává z nosné konstrukce (1), chladicích segmentů (2), kde chladicí segment (2j je s otvorem a prstence (7, uza- virajiciho klenbu. Nosnou konstrukci (1) .klenby tvoři dolní prstenec rozdélený uvnitř ne dvé části, vnější část tvoří napájecí komoru (3) a vnitřní část, tvořici výstupní komoru (4), která je spojena s horním prstencem (6, radiálními trubkami (5). Na horním prstenci (6) leži prstenec (7), uzavírající klenbu.• The vault solves the problem of optimum functioning of the cooling medium at high pressures and at high flow rates when the vault structure is not endangered by thermal stresses. The vault consists of a supporting structure (1), cooling segments (2), where the cooling segment (2j is with the opening and the rings (7, closing the vault). the portion forms a feed chamber (3) and an inner portion forming an outlet chamber (4) which is connected to the upper ring (6, radial pipes), and a ring (7) closing the crown is located on the upper ring (6).

Description

Vynález se týká klenby obloukové pece s vodním chladicím systémem přizpůsobené k měnící se tepelné zátěži, určené zvláště pro obloukové pece k tavení oceli.The invention relates to a vault of an arc furnace with a water cooling system adapted to varying thermal loads, intended in particular for arc furnaces for melting steel.

□sou známé klenby obloukových pecí chlazené vodou pro zvýšení Jejich životnosti. Voda pohlcuje a odvádí tepelnou energii vznikající během metalurgického procesu. Konstrukce známých kleneb je přizpůsobena k proměnné tepelné zátěži rozdělením klenby na úseky, které mohou být chlazeny oddálené a individuálně podle v nich se vyskytující tepelné zátěže. Úsekové chlazení pecní klenby je známo. Klenba s dvojitým dnem Je u známého řešení rozdělena pomocí radiálních žeber nebo prstencových segmentů, takže vzniknou oddělené vodní komory. Chladicí voda v segmentech protéká příčně postavenými žebry, která mají přibližně tvar meandru.Klen the vaults of water-cooled arc furnaces are known to increase their service life. Water absorbs and dissipates the thermal energy generated during the metallurgical process. The construction of the known vaults is adapted to the variable heat load by dividing the vault into sections which can be cooled remotely and individually according to the heat load occurring therein. Sectional cooling of the kiln vault is known. In the known solution, the double-bottom vault is divided by means of radial ribs or annular segments, so that separate water chambers are formed. The cooling water in the segments flows through transversely arranged ribs, which have approximately the shape of a meander.

Takový oběhový vodní systém se používá rovněž ve skříňových chladičích ke chlazeni stěn různých průmyslových pecí a má rovněž jejich nedostatky.Such a circulating water system is also used in cabinet coolers to cool the walls of various industrial furnaces and also has their drawbacks.

Ty spočívají v tom, že vlivem nehomogenit průřezů průtoku, které Jsou z hledisko průtoku vody nevýhodná, tvoří ee viry zvětšující průtokové odpory. Ne druhé střené existuji nezbytné prostory, ve kterých vzniká značné snížení rychlosti průtoku a to i do nuly, takže se chladicí účinek zmenšuje a usnadňuje se tvořeni úsad, což následné vede k tepelnému přetížení materiálu klenby.These consist in the fact that due to the inhomogeneities of the flow cross-sections, which are disadvantageous from the point of view of water flow, ee viruses form flow resistances. Not in the second place, there are necessary spaces in which there is a significant reduction in the flow rate, even to zero, so that the cooling effect is reduced and the formation of deposits is facilitated, which in turn leads to thermal overload of the vault material.

□iným známým nedostatkem skříňového chladicího systému Je průtok chladicí vody žebry drahou ve formě meandru, který je s ohledem na technické podmínky svařování přivařen k horní nebo dolní části klenby Jen bodově, což způsobuje mezi úzkou stranou žeber a podkladem, ke kterému Je přiveřen vznik větších Si menších otevřených spár tvořících dodatečnou vodní cestu, což má za následek zhoršení účinnosti chlazení.□ Another known shortcoming of the cabinet cooling system is the flow of cooling water through the fins in the form of a meander, which is welded to the upper or lower part of the vault only pointwise. Smaller open joints forming an additional waterway, which results in poor cooling efficiency.

Tepelné zatížení působící ne dolní, dovnitř pece směřující povrch klenby Ještě zvětšuje velikost mezer. Tlak vody na ploché stěny vodních komor přídavně zvětšuje deformace á omezuje hodnotu používaných tlaků a průtokových rychlostí. 3e známa rovněž klenba průmyslové pece s nosnou konstrukcí víka, která je tvořena trubkami přivádějícími chladicí vodu a řadou chladicích systémů z těsně vedle sebe položených trubkových meandrů Jako samonosných systémů, které se mohou tepelné deformovat vůči nosné konstrukci bez pnuti, chladicí had vénce je tvořen těsně vedle sebe uloženými trubkami k chlazeni střední části vlka, které Je vyrobeno z ohnivzdorného materiálu. Nosná konstrukce má tvar kužele skládajícího se z trubek přivádějících chledicí vodu a tvořících vnější nosný prstenec, které jsou spolu spojeny držáky přivádějícími vodu do vnitřního prstence.The thermal load acting not on the lower, inwardly facing surface of the furnace increases the size of the gaps. The water pressure on the flat walls of the water chambers additionally increases the deformation and limits the value of the pressures and flow rates used. 3e also shows the vault of an industrial furnace with a supporting structure of the lid, which is formed by pipes supplying cooling water and a number of cooling systems from closely spaced tubular meanders as self-supporting systems side-by-side pipes for cooling the middle part of the wolf, which is made of a refractory material. The support structure has the shape of a cone consisting of tubes supplying cooling water and forming an outer support ring, which are connected together by holders supplying water to the inner ring.

Chladicí trubkový systém je položen na otevřená pole nosné konstrukce. Chledicí trubky jsou rozděleny radiálně na sektory. Víko průmyslové pece má plechový kryt.The cooling pipe system is placed on the open fields of the supporting structure. The cooling tubes are divided radially into sectors. The lid of the industrial furnace has a metal cover.

Nedostatkem této známé konstrukce Je Její relativní složitost a velká tuhost chladicích systémů spájených těsně trubka k trubce. Může to způsobovat místní tepelná pnutí segmentů za provozu a v důsledku toho praskáni spojů.The disadvantage of this known construction is its relative complexity and the high rigidity of the cooling systems tightly joined pipe to pipe. This can cause local thermal stresses on the segments during operation and, as a result, cracked joints.

Dodatečně pak příčná rozdělení chladicích segmentů na dvě části způsobuje zvětšeni přístrojového vybevení a hydraulické armatury, které jsou součásti vybavení víka .Additionally, the transverse division of the cooling segments into two parts causes an increase in the instrumentation and hydraulic fittings that are part of the lid equipment.

Úkolem vynálezu Je odstranění nedostatků vyskytujících se u známých konstrukcí za současného stavu techniky vývojem klenby obloukové pece s vodním chladicím systémem, který umožňuje optimální funkci chladicího media za velkých tlaků a průtokových rychlostí a nosná konstrukce klenby není vystavena zatížením, vzniklým tepelnými pnutími, reagujícími s chladicím systémem) při údržbě a opravách lze vyměňovat nebo manipulovat pouze s jednotlivými prvky klenby.It is an object of the present invention to overcome the shortcomings of prior art structures by developing an arc furnace vault with a water cooling system which allows optimal cooling medium operation at high pressures and flow rates and the vault support structure system) during maintenance and repairs, only individual elements of the vault can be replaced or manipulated.

CS 276 102 B6 2CS 276 102 B6 2

Vzrůstá rovněž několikanásobně životnost klenby v porovnáni s tradičními klenbami, což umožňuje intenzfikaci a urychleni metalurgického procesu, ušetřit značně množství ohnivzdorného materiálu a prodloužit čas mezi oprsvami.The service life of the vault is also increased several times compared to traditional vaults, which enables intensification and acceleration of the metallurgical process, saving a considerable amount of refractory material and prolonging the time between the layers.

Nevýhody známých řešeni odstraňuje klenba obloukové pece s vodním chlodicim systémem sestávajícím z nosné konstrukce, soustavy chladicích segmentů zavěšených na otevřených polích nosné konstrukce a prstence uzavírajícího klenbu, podle vynálezu, jehož podstatou je, že nosnou konstrukci ve tvaru komolého kužele tvoři dolní prstenec o pravoúhlém průřezu rozdělený uvnitř na dvě části, vnější a vnitřní, z nichž vnější část tvoři napájecí komoru a část vnitřní výstupní komoru a spojený s horním prstencem ve tvaru trubky s kruhovým průřezem radiálními trubkami, přičemž na radiálních trubkách je zavěšeno čtrnáct chladicích segmentů a chladicí segment s otvorem a na horním prstenci leží prstenec uzavírající klenbu.The disadvantages of the known solutions are eliminated by the arch of the arc furnace with a water cooling system consisting of a supporting structure, a system of cooling segments suspended on open fields of the supporting structure and a vault closing ring, according to the invention. divided internally into two parts, outer and inner, of which the outer part forms a feed chamber and a part of the inner outlet chamber and connected to the upper ring-shaped ring with a circular cross-section by radial tubes, fourteen cooling segments and a cooling segment with an opening and on the upper ring lies a ring enclosing the vault.

Chladicí segment je tvořen konstrukcí z radiálně tvarovaných trubek o stálém průměru, ve tvaru blízkém lichoběžníku, spojených mezi sebou dvěma nebo třemi přepážkami s otvory pro průtok chladicí vody, přičemž dvě sousední trubky mají pouze jeden otevřený průchod. Přívodními trubkami je přiváděna chladicí voda do vnější části dolního prstence, odkud se dostává přes řadu pružných trubek do chladicích segmentů, přičemž oběh vody v chladicím segmentu začíná od nejnižšího bodu segmentu vzhůru cestou ve tvaru meandru. Segment s otvorem má vložku ve tvaru otvoru upevněnou k trubkám chladicího segmentu, která je chlazena zvlášt z napájecí komory.The cooling segment consists of a structure of radially shaped tubes of constant diameter, in the shape of a close trapezoid, connected to each other by two or three baffles with openings for the flow of cooling water, two adjacent tubes having only one open passage. Cooling water is fed through the supply pipes to the outer part of the lower ring, from where it enters the cooling segments via a series of flexible pipes, the water circulation in the cooling segment starting from the lowest point of the segment upwards in a meandering manner. The orifice segment has an orifice-shaped insert attached to the tubes of the cooling segment, which is cooled separately from the supply chamber.

Každý segment má oddělené nepájeni, takže v případě jeho poškození je ho možno vyjmout bez narušeni konstrukce víka. Po průtoku vody všemi trubkami segmentu je voda hnána do horního prstence, odkud rediálními trubkami je odváděna do vnitřní části dolního prstence a odtud do chladiče.Each segment has a separate solder, so that in case of damage, it can be removed without disturbing the construction of the lid. After the flow of water through all the tubes of the segment, the water is driven into the upper ring, from where it is discharged through the radial tubes into the inner part of the lower ring and from there into the cooler.

Na horním prstenci spočívá prstenec uzavírající klenbu, chlazený vodou, ve tvaru komolého kužele o pravoúhlém průřezu.On the upper ring rests a ring closing the vault, cooled by water, in the shape of a truncated cone with a rectangular cross-section.

Uvnitř je prstenec uzavírající klenbu ve tvaru skříňky pravoúhlého průřezu rozdělen přepážkou, přičemž dolní stěně má polokruhový tvar. Uvnitř prstence jsou rovněž umístěny horní a dolní přepážky, vynucující oběh vody po dráze podobající se meandru. Horní přepážky mají dilatační mezery, které znemožňují vytvářeni podušek z vodní páry.Inside, the ring closing the vault in the shape of a box of rectangular cross-section is divided by a partition, the lower wall having a semicircular shape. Inside the ring are also located upper and lower partitions, forcing the circulation of water along a meander-like path. The upper partitions have expansion gaps, which prevent the formation of cushions from water vapor.

Vnitřní povrch dolního, horního i uzavíracího prstence a chladicích segmentů vystavený účinkům vysokých teplot je vybaven úchyty ve tvaru kloboučků, které tvoři záchytné body pro ohnivzdornou vyzdívku, kterou je pokryta celá vnitřní konstrukce klenby.The inner surface of the lower, upper and closing rings and cooling segments exposed to the effects of high temperatures is equipped with cap-shaped handles, which form the attachment points for the fireproof lining, which covers the entire internal structure of the vault.

Příkladné provedení klenby obloukové pece podle vynálezu je znázorněno na výkresech, kde obr. 1 představuje podélný průřez klenbou s vodním chladicím systémem, obr. 2 klenbu z obr. 1 v pohledu shora s jedním segmentem bez plechového krytu, obr. 3 chladicí segment klenby v pohledu shora a obr. 4 průřez segmentem z obr. 3.An exemplary embodiment of an arch furnace vault according to the invention is shown in the drawings, where Fig. 1 represents a longitudinal cross-section of a vault with a water cooling system, Fig. 2 shows the vault of Fig. 1 in a top view top view and FIG. 4 is a cross-sectional view of the segment of FIG. 3.

Klenba obloukové pece s vodním chladicím systémem se skládá z nosné konstrukce 1^ čtrnácti chladicích segmentů 2 a jednoho chladicího segmentu 2* s otvorem. Nosnou konstrukci 1. klenby tvoří dolní prstenec o pravoúhlém průřezu, rozdělený uvnitř na dvě části, vnější a vnitřní, z nichž vnější část tvoří napájecí komora £ a vnitřní část výstupní komora 4. Dolní prstenec je spojen s horním prstencem 6 ve tvaru trubky o kruhovém průřezu radiálními trubkami 5.The vault of the arc furnace with a water cooling system consists of a supporting structure 1, fourteen cooling segments 2 and one cooling segment 2 * with an opening. The supporting structure of the 1st vault consists of a lower ring of rectangular cross-section, divided inside into two parts, outer and inner, of which the outer part is the supply chamber 6 and the inner part the outlet chamber 4. The lower ring is connected to the upper ring 6 in the shape of a circular tube. cross section of radial tubes 5.

CS 276 102 B6CS 276 102 B6

Na každé radiální trubce 5 jeou tři úchyty 8 k zavěSení chladicích segmentů 2 a segmefitu 2’ s otvorem. Chladicí segment 2 je tvořen konstrukcí z trubek 9 vytvořovaných radiálně, o stabilním poloměru, přibližně ve tvaru lichoběžníka, spojených mezi sebou dvěma nebo třemi přepážkami 10 s otvory 11, kterými přetéká chladicí voda, přičemž dvě sousední trubky 9 mají pouze jeden otevřený přepad. Čtyřmi přítokovými trubkami 12 se dostává chladicí voda do napájecí komory 3. Odkud pomoci šestnácti pružných trubek 13 je dodávána do čtrnácti chladicích segmentů 2 a chladicího segmentu 2’ s otvorem, přičemž oběh vody v chladicích segmentech 2, 2} začíná od nejnižŠíhb bodu segmentů nahoru cestou ve tveru meandru. Chladiči segment 2’ s otvorem má vložku 14 ve tvaru otvoru upevněnou k trubkám 9 chladicího segmentu 2’ , která je odděleně napájena ohebným přívodem 15 , Každý segment 2, 2\ má oddělené napájeni chladicí vodou, takže v případě poškozeni je ho možno vyjmout bez narušení celku konstrukce klenby.On each radial tube 5 there are three holders 8 for hanging the cooling segments 2 and the segment 2 'with an opening. The cooling segment 2 is formed by a structure of tubes 9 formed radially, with a stable radius, approximately in the shape of a trapezoid, connected to each other by two or three baffles 10 with openings 11 through which cooling water flows, two adjacent tubes 9 having only one open overflow. Cooling water enters the supply chamber 3 via four inlet pipes 12. From where it is supplied to fourteen cooling segments 2 and an opening cooling segment 2 'by means of sixteen flexible pipes 13, the water circulation in the cooling segments 2, 2} starting from the lowest point of the segments upwards. on the way in a tea meander. The orifice cooling segment 2 'has an orifice-shaped insert 14 fixed to the tubes 9 of the cooling segment 2', which is separately supplied by a flexible inlet 15. Each segment 2, 2 'has a separate cooling water supply, so that in case of damage it can be removed without disruption of the whole structure of the vault.

Jakmile voda proteče všemi trubkami 9 chladicího segmentu 2 a chladicího segmentu 2* s otvorem, stéká do horního prstence £ šestnácti ohebnými přívody 22, odkud radiálními trubkami 5 je odváděna do výtokové komory 4 a odtud čtyřmi výstupními trubkami 16 do chladiče. «ΜΜAs soon as the water flows through all the pipes 9 of the cooling segment 2 and the cooling segment 2 * with the opening, it flows into the upper ring 6 through sixteen flexible inlets 22, from where it is discharged through radial pipes 5 to the outlet chamber 4 and from there through four outlet pipes 16 to the cooler. «ΜΜ

Na horním prstenci 6 leží uzavírací prstenec 7 klenby chlazený vodou, ve tvaru komolého kužele. Uzavírací prstenec 7 klenby má tvar skřínky pravoúhlého průřezu, přičemž dolní stěna skříňky má tvar polokruhu.On the upper ring 6 lies a water-cooled closing ring 7 of the vault, in the shape of a truncated cone. The closing ring 7 of the vault has the shape of a box of rectangular cross-section, the lower wall of the box having the shape of a semicircle.

Uvnitř je prstenec 7 rozdělen přepážkou 17, která vynucuje oběh chladicí vody. Dolní přepážky 18 a horní přepážky 19 umístěné uvnitř prstence 7 vynucuji dráhu průtoku chladicí vody do tvaru meandru.Inside, the ring 7 is divided by a partition 17, which forces the circulation of cooling water. The lower baffles 18 and the upper baffles 19 located inside the ring 7 force the meander-shaped path of the cooling water flow.

Horní přepážky 19 mají dilatační mezery, aby nevznikaly podušky vodní páry.The upper baffles 19 have expansion gaps to prevent water vapor pads.

Na vnitřním povrchu dolního prstence a horního prstence £, prstence 7 uzavírajícího klenbu a chladicích segmentů 2, £* , a radiálních trubek £ jsou umístěny úchyty 20 ve tvaru kloboučků, které tvoří záchytné body pro ohnivzdornou vyzdívku, kterou je pokryta uvnitř konstrukce klenby.On the inner surface of the lower ring and the upper ring 6, the vault closing ring 7 and the cooling segments 2, 5 ', and the radial tubes 6, cap-shaped holders 20 are arranged, which form the attachment points for the refractory lining which is covered inside the vault structure.

Každý z chladicích segmentů 2 a chladicí segment 2' s otvorem je zajištěn zevně ochranným plechem 21.Each of the cooling segments 2 and the cooling segment 2 'with the opening is secured to the outside by a protective plate 21.

Claims

PATENT CLAIMS

1, Vault of an arc furnace with a water cooling system consisting of a supporting structure, a system of cooling segments suspended on open fields of the supporting structure and a ring enclosing the vault, characterized in that the truncated cone-shaped supporting structure (1) forms a lower ring of rectangular cross-section, divided inside into two parts, outer with inner, of which the outer part forms the supply chamber (3) and part of the inner outlet chamber (4) and connected to the upper ring (6) in the form of a tube with a circular cross-section radial tubes (5), Fourteen cooling segments (2) and a cooling segment (2 ·) with a hole are suspended in the radial tubes (5), and a ring (7) closing the vault lies on the heating ring (6).

!

CS 276 102 B6

2. The arch of the arc furnace according to claim 1, characterized in that the cooling segments (2) and the cooling segment (2 ') with the opening form a structure, radially shaped, of constant diameter, in the shape of a proximal trapezoid, the tubes (9) being connected together by two or three baffles (10) to openings (11) forming a passage for cooling water, two adjacent pipes (9) having only one open passage.

3. Vault of the arc furnace according to point 2, characterized by! in that the cooling segment (2 ') with an opening has an insert (14) in the shape of an opening fixed to the tubes (9) of the segment (2 ·), with a separate supply of cooling water by a flexible inlet (15).

4. The arch of the arc furnace according to claim 1, characterized in that on each radial tube (5) there are three brackets (8) for hanging the cooling segments (2) and the cooling segment (2 ’) with an opening.

5. The arch of the arc furnace according to claim 1, characterized in that the ring (7) closing the arch, in the shape of a box of rectangular cross-section, is divided inside by a partition (17), the bottom wall having a semicircular shape.

6. The arch of the arc furnace according to claim 5, characterized in that the ring (7) closing the arch has inside the lower baffle (18) and the upper baffle (19), the upper baffles (19) having expansion gaps.

7. The arch of the arc furnace according to claim 2, characterized in that the cooling segments (2) and the cooling segment (2 *) with the opening are connected, each separately, by flexible pipes (13) to the supply chamber (3) and flexible inlets (22). ) with the upper ring (6), the supply chamber (3) having a supply pipe (12), the upper ring (6) being connected by radial pipes (5) to an outlet chamber (4) having outlet pipes. (16).

8. An arch furnace vault according to claim 1, characterized in that on the inner surfaces of the lower ring, the upper ring (6), the vault closing ring (7), the cooling segments (2) and the cooling segment (2 ') with an opening and radial tubes (5) cap-shaped holders (20) are located.