EP0030315B1

EP0030315B1 - Drying apparatus for ladles

Info

Publication number: EP0030315B1
Application number: EP80107329A
Authority: EP
Inventors: Ulrich Dipl. Ing. Trappe; Hermann Kröger
Original assignee: Klockner Gefi KG Industrielle Warmetechnik
Current assignee: KLOECKNER GEFI KG INDUSTRIELLE WAERMETECHNIK
Priority date: 1979-12-07
Filing date: 1980-11-25
Publication date: 1983-05-25
Also published as: EP0030315A1; DE2949243A1; ATE3510T1; DE3063542D1

Abstract

1. Drying apparatus for ladles with a cover (3) as a preferably gastight attachment for a casting ladle (1), a burner (7) disposed on the cover (3) and having a fuel supply and a combustion air supply, at least one exhaust gas outlet (10) on the cover (3), and with an exhaust gas-combustion air heat exchanger (12), characterized in that the heat exchanger (12) is disposed on the upper side of the cover (3) and consists of a U-shaped exhaust gas duct (11) which is connected to the exhaust gas outlet (10) of the cover (3) and through which a plurality of tubes (15) for the combustion air is guided, the burner (7) with the fuel supply and combustion air supply (8) being disposed between the arms of the U-shape.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pfannentrocknungseinrichtung mit einem Deckel als vorzugsweise gasdichter Aufsatz für eine Gießpfanne, einem am Deckel angeordneten Brenner mit Brennstoffzufuhr und Verbrennungsluftzufuhr, wenigstens einem Abgasauslaß am Deckel und mit einem Abgas-Verbrennungsluft-Wärmetauscher.The invention relates to a ladle drying device with a lid as a preferably gas-tight attachment for a ladle, a burner arranged on the lid with fuel supply and combustion air supply, at least one exhaust gas outlet on the lid and with an exhaust gas / combustion air heat exchanger.

Derartige Einrichtungen werden zur Trocknung der feuerfesten Ausmauerung nach Neuzustellung besonders von Eisen- und Stahlgießpfannen vor ihrer Inbetriebnahme eingesetzt. Dazu wird der Deckel, der in der Regel an einer schwenkbaren Trägeranordnung aufgehängt ist, auf den Rand der offenen Seite der Pfanne gesetzt und gegebenenfalls gasdicht daran angeschlossen. Die Abgase des Brenners werden zur Trocknung der feuerfesten Ausmauerung in die Pfanne geleitet und treten dann am Abgasauslaß des Deckels wieder aus. Da die austretenden Abgase eine noch verhältnismäßig hohe Temperatur besitzen, hat man bereits vorgeschlagen, Abgase und Verbrennungsluft durch einen Wärmetauscher zu führen, um durch Aufheizung der dem Brenner zuzuführenden Verbrennungsluft Wärmeenergie zurückzugewinnen.Such devices are used to dry the refractory lining after relining, especially of iron and steel ladles before they are put into operation. For this purpose, the lid, which is usually suspended from a pivotable carrier arrangement, is placed on the edge of the open side of the pan and, if appropriate, connected to it in a gastight manner. The flue gases from the burner are directed into the pan to dry the refractory lining and then exit again at the flue gas outlet of the lid. Since the exiting exhaust gases are still at a relatively high temperature, it has already been proposed to pass exhaust gases and combustion air through a heat exchanger in order to recover thermal energy by heating the combustion air to be supplied to the burner.

Bei einer bekannten Einrichtung der beschriebenen Gattung (DE-OS 2 841 997), deren Deckel auf stehende Gießpfannen aufsetzbar ist, sich also in horizontaler Lage befindet, ist der Wärmetauscher in den Trag- bzw. Schwenkarm des Deckels integriert. Dazu besteht der Tragarm aus zwei zueinander konzentrischen Rohren, dessen Innenrohr das Abgas führt, während durch den das Innenrohr d umgebenden Ringraum die Verbrennungsluft zum Brenner strömt. - Bei einer anderen Ausführungsform (DE-OS 2 841 469) mit einem sich in vertikaler Richtung erstreckenden Deckel zum Aufsetzen an eine liegende Pfanne ist der Wärmetauscher in ähnlicher Weise in die stehende Tragsäule für den Deckel integriert.In a known device of the type described (DE-OS 2 841 997), the lid of which can be placed on standing ladles, that is to say that it is in a horizontal position, the heat exchanger is integrated in the support arm or swivel arm of the lid. For this purpose, the support arm consists of two concentric tubes, the inner tube of which guides the exhaust gas, while the combustion air flows to the burner through the annular space d surrounding the inner tube. - In another embodiment (DE-OS 2 841 469) with a vertically extending lid for placing on a lying pan, the heat exchanger is integrated in a similar manner in the standing support column for the lid.

In beiden Fällen ist der Wärmetauscher Bestandteil von Bauteilen, mit denen der Deckel gehalten bzw. bewegt wird. Diese Bauteile sind folglich erheblichen zusätzlichen Wärmebelastungen ausgesetzt und müssen deshalb sehr stark dimensioniert werden. Da die jeweiligen Wärmetauscher nur aus zwei zueinander konzentrischen Rohren bestehen, ist der Wirkungsgrad der Wärmerückgewinnung auch nicht besonders gut.In both cases, the heat exchanger is part of components with which the cover is held or moved. These components are consequently exposed to considerable additional heat loads and therefore have to be dimensioned very strongly. Since the respective heat exchangers only consist of two concentric pipes, the efficiency of the heat recovery is also not particularly good.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pfannentrocknungseinrichtung der eingangs beschriebenen Gattung mit verbesserter Wärmerückgewinnung anzugeben, die sich sowohl für horizontale als auch für vertikale Anordnung eignet.The object of the invention is to provide a pan drying device of the type described above with improved heat recovery, which is suitable for both horizontal and vertical arrangement.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Wärmetauscher auf der Oberseite des Deckels angeordnet ist und aus einem an den Abgasauslaß des Deckels angeschlossenen U-förmigen Abgaskanal besteht, durch den mehrere Rohre für die Verbrennungsluft geführt sind, wobei der Brenner mit Brennstoffzufuhr und Verbrennungsluftzufuhr zwischen den U-Schenkeln angeordnet ist.This object is achieved in that the heat exchanger is arranged on the top of the cover and consists of a U-shaped exhaust duct connected to the exhaust outlet of the cover, through which several pipes for the combustion air are passed, the burner with fuel supply and combustion air supply between the U-legs is arranged.

Eine andere Lösung der Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher auf der Oberseite des Deckels angeordnet ist und aus zwei zueinander im wesentlichen parallelen, an zugeordnete Abgasauslässe angeschlossenen Abgaskanälen besteht, durch die mehrere Rohre für die Verbrennungsluft geführt sind, wobei zwischen den beiden Abgaskanälen der Brenner mit Brennstoffzufuhr und Verbrennungsluftzufuhr angeordnet ist.Another solution to the problem is characterized in that the heat exchanger is arranged on the top of the cover and consists of two mutually parallel exhaust gas channels connected to associated exhaust gas outlets, through which several pipes for the combustion air are passed, the between the two exhaust gas channels Burner with fuel supply and combustion air supply is arranged.

Bei der erfindungsgemäßen Pfannentrocknungseinrichtung bleiben die den Deckel tragenden bzw. bewegenden Bauteile, wie Tragarme, Tragsäule und dergleichen, von zusätzlichen Wärmebelastungen frei, sie können deshalb nach Maßgabe der vorhandenen mechanischen Belastungen ausgelegt werden. Dagegen bilden der Deckel und der Wärmetauscher eine Baueinheit, die trotz hoher Wärmebelastung vergleichsweise einfache Konstruktionen ermöglicht, weil wärmebeständige Konstruktionselemente und feuerfeste Auskleidungen nur im Bereich des Deckels, nicht aber im Bereich der den Deckel tragenden bzw. bewegenden Bauteile erforderlich sind. Die Anordnung der Abgaskanäle in Form eines U oder als zwei zueinander parallele Abgaskanäle ermöglicht eine weitgehende Ausnutzung des auf der Deckeloberfläche zur Verfügung stehenden Platzes, wobei gleichzeitig eine von scharfen Umlenkungen freie Strömung im Abgaskanal sowie in den die Verbrennungsluft führenden Rohren möglich ist. - Handelt es sich um größere Deckel, dann ist die Ausführung mit zwei zueinander parallelen Abgaskanälen zweckmäßig.In the pan drying device according to the invention, the components carrying or moving the lid, such as support arms, support column and the like, remain free of additional heat loads, and can therefore be designed in accordance with the existing mechanical loads. In contrast, the cover and the heat exchanger form a structural unit which, despite the high heat load, enables comparatively simple constructions because heat-resistant construction elements and refractory linings are only required in the area of the cover, but not in the area of the components carrying or moving the cover. The arrangement of the exhaust gas ducts in the form of a U or as two mutually parallel exhaust gas ducts enables extensive use of the space available on the lid surface, while at the same time a flow free of sharp deflections in the exhaust gas duct and in the pipes carrying the combustion air is possible. - If the covers are larger, the version with two parallel flue gas ducts is advisable.

Vorteilhaft ist es, wenn der Abgasauslaß orthogonal zur Deckelebene in den Abgaskanal mündet und wenn der Abgaskanal einen Abgasaustrittsstutzen aufweist. Wesentlich in diesem Zusammenhang ist, daß der Weg des Abgases aus der Gießpfanne in den Abgaskanal äußerst kurz ist, weil der Wärmetauscher unmittelbar auf dem Deckel angeordnet ist.It is advantageous if the exhaust outlet opens into the exhaust duct orthogonally to the cover plane and if the exhaust duct has an exhaust outlet connection. It is essential in this connection that the path of the exhaust gas from the ladle into the exhaust gas duct is extremely short because the heat exchanger is arranged directly on the cover.

Die Rohre für die Verbrennungsluft können parallel zueinander geführt sein und an den Enden des Abgaskanals in einen Lufteintrittsstutzen bzw. Luftaustrittsstutzen übergehen. Der Anschluß weiterführender Leitungen ist dann ohne weiteres möglich. Im übrigen können die Rohre aus Stahl bestehen. Der Abgaskanal sollte zweckmäßig eine feuerfeste Auskleidung aufweisen, wie sie im übrigen auch z. B. an der Unterseite des Deckels vorhanden ist.The pipes for the combustion air can be guided parallel to one another and at the ends of the exhaust gas duct merge into an air inlet connection or an air outlet connection. The connection of further lines is then easily possible. Otherwise, the pipes can be made of steel. The exhaust duct should expediently have a refractory lining, as in the rest of the z. B. is present on the underside of the lid.

Es versteht sich, daß der Abgasauslaß am Deckel sowie der Abgasaustrittsstutzen einerseits und der Lufteintrittsstutzen bzw. Luftaustrittsstutzen andererseits im Bereich der Enden des oder der Abgaskanäle an diesen bzw, diese angeschlossen sind. Je nach der gewünschten Schaltung ist es möglich, Abgas und Verbrennungsluft im Gegenstrom oder im Gleichstrom zu führen.It goes without saying that the exhaust gas outlet on the cover and the exhaust gas outlet connector on the one hand and the air inlet connector or air outlet connector on the other hand in the region of the ends of the exhaust gas channel or channels connected to this or these. Depending on the desired circuit, it is possible to conduct exhaust gas and combustion air in counterflow or in cocurrent.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Pfannentrocknungseinrichtung, wobei der Wärmetauscher geschnitten ist,
Fig. 2 einen Schnitt in Richtung 11-11 durch den Gegenstand nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt in Richtung 111-111 durch den Gegenstand nach Fig. 1,
Fig.4 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 1,
Fig. 5 einen Schnitt in Richtung V-V durch den Gegenstand nach Fig. 4.

In the following an embodiment of the invention shown in the drawing is explained; it shows

1 is a plan view of a ladle drying device, the heat exchanger being cut,
2 shows a section in the direction 11-11 through the object according to FIG. 1,
3 shows a section in the direction 111-111 through the object according to FIG. 1,
4 shows another embodiment of the object according to FIG. 1,
5 shows a section in the direction VV through the object according to FIG. 4.

Die in den Figuren dargestellte Pfannentrocknungseinrichtung dient zum Trocknen der frischen Ausmauerung einer in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien nur angedeuteten Stahlgießpfanne 1 mit oberer ovaler Öffnung 2. Die Pfannentrocknungseinrichtung besteht im wesentlichen aus einem Deckel 3 und einem in Fig.2 nur andeutungsweise wiedergegebenen Bewegungsapparat 4, mit dem der Deckel in Richtung des Doppelpfeils 5 auf die Öffnung 2 der Stahlgießpfanne 1 aufgesetzt bzw. davon abgehoben werden kann.The pan drying device shown in the figures is used to dry the fresh lining of a steel ladle 1 with the upper oval opening 2, which is only indicated by dash-dotted lines in FIG , with which the lid can be placed in the direction of the double arrow 5 on the opening 2 of the steel ladle 1 or raised therefrom.

Der Deckel 3 besitzt einen umlaufenden Randwulst 6 zum gasdichten Anschluß an den Rand der Öffnung 2. Mittig auf dem Deckel 3 ist ein Brenner 7 mit einer Anschlußleitung 8 für die Zufuhr von Verbrennungsgas angeordnet. Das Abgas aus dem Brenner tritt durch eine Düse 9 in die Stahlgießpfanne 1 ein und kann diese über einen Abgasauslaß 10 wieder verlassen. Der Abgasauslaß 10 erstreckt sich im wesentlichen orthogonal zur Deckelebene und mündet in einen Abgaskanal 11 eines Abgas-Verbrennungsluft-Wärmetauschers 12 (im folgenden kurz Wärmetauscher 12), der auf der Oberseite des Deckels 3 angeordnet ist.The lid 3 has a peripheral bead 6 for gas-tight connection to the edge of the opening 2. In the middle of the lid 3 there is a burner 7 with a connecting line 8 for the supply of combustion gas. The exhaust gas from the burner enters the steel ladle 1 through a nozzle 9 and can leave it again via an exhaust gas outlet 10. The exhaust gas outlet 10 extends essentially orthogonally to the cover plane and opens into an exhaust gas duct 11 of an exhaust gas / combustion air heat exchanger 12 (hereinafter heat exchanger 12), which is arranged on the top of the cover 3.

Der Abgaskanal 11 des Wärmetauschers 12 besitzt einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt und eine feuerfeste Auskleidung 13. Der Abgaskanal 11 erstreckt sich in einer zur Deckelebene im wesentlichen parallelen Ebene im wesentlichen U-förmig auf den Deckel 3, wobei die beiden U-Schenkel des Abgaskjnats 11 sich im wesentlichen parallel zu der zum Brenner 7 führenden Anschlußleitung 8 erstrekken. Der Brenner 7 ist zwischen den beiden U-Schenkeln im Innenraum des U angeordnet.The exhaust duct 11 of the heat exchanger 12 has an essentially rectangular cross section and a refractory lining 13. The exhaust duct 11 extends in a plane substantially parallel to the cover plane, essentially in a U-shape on the cover 3, the two U-legs of the exhaust gas joint 11 extend essentially parallel to the connecting line 8 leading to the burner 7. The burner 7 is arranged between the two U-legs in the interior of the U.

Der Abgasauslaß 10 des Deckels 3 mündet im Bereich des einen Endes eines U-Schenkels in den Abgaskanal 11. Im Bereich des Endes des anderen U-Schenkels schließt an den Abgaskanal 11 ein Abgasaustrittsstutzen 12 an, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel senkrecht nach oben führt (Fig. 3) und ggf. in eine weitergehende Leitung übergehen kann.The exhaust gas outlet 10 of the cover 3 opens into the exhaust duct 11 in the region of one end of a U-leg. In the region of the end of the other U-leg, an exhaust gas outlet connection 12 connects to the exhaust duct 11, which in the exemplary embodiment shown leads vertically upwards (FIG 3) and, if necessary, can be transferred to a further line.

Innerhalb des Abgaskanals 11 erstreckt sich eine Mehrzahl von zueinander parallelen Stahlrohren 15, die an ihren Enden jeweils in einen Lufteintrittsstutzen 16 bzw. einen Luftaustrittsstutzen 17 übergehen. An die beiden Stutzen werden nicht dargestellte weiterführende Leitungen angeschlossen, wobei insbesondere der Luftaustrittsstutzen 17 mit der Anschlußleitung 8 verbunden ist.A plurality of mutually parallel steel tubes 15 extends within the exhaust gas duct 11 and each end merges into an air inlet connection 16 and an air outlet connection 17. Further lines, not shown, are connected to the two connecting pieces, in particular the air outlet connecting piece 17 being connected to the connecting line 8.

Man erkennt aus den Figuren, daß die den Brenner 7 verlassenden Abgase zunächst im Innenraum der Stahlgießpfanne 1 durchströmen und dann über den Abgasauslaß 10 in den Abgaskanal 11 gelangen, diesen durchströmen und dann durch den Abgasaustrittsstutzen 14 austreten. Im Gegenstrom zu den Abgasen wird Verbrennungsluft über den Lufteintrittsstutzen 16 in und durch die Stahlrohre 15 des Wärmetauschers 12 geleitet. Die den Luftaustrittsstutzen 17 verlassende aufgeheizte Verbrennungsluft wird dann über die Anschlußleitung 8 dem Brenner zugeführt.It can be seen from the figures that the exhaust gases leaving the burner 7 first flow through the interior of the steel ladle 1 and then pass through the exhaust outlet 10 into the exhaust duct 11, flow through it and then exit through the exhaust outlet connection 14. In counterflow to the exhaust gases, combustion air is passed through the air inlet connection 16 into and through the steel tubes 15 of the heat exchanger 12. The heated combustion air leaving the air outlet connection 17 is then fed to the burner via the connecting line 8.

Bei einer anderen, in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform können auf der Oberseite des Deckels 3 zwei zueinander parallele Wärmetauscher angeordnet sein, die im wesentlichen den U-Schenkeln des dargestellten Wärmetauschers entsprechen. Selbstverständlich besitzt dann jeder Wärmetauscher die erforderlichen Anschlüsse für Abgas und Verbrennungsluft. Der Wärmetauscher 12 bzw. mehrere Wärmetauscher lassen sich ohne weiteres mit einer geeigneten Stützkonstruktion 18 auf der Oberseite des Deckels 3 unterbringen. Deckel 3 und Wärmetauscher 12 bilden dann eine Baueinheit, deren tragende Teile in an sich bekannter Weise mit Rücksicht auf die auftretenden hohen Temperaturen dimensioniert bzw. vor diesen Temperaturen geschützt werden kann. Der Bewegungsapparat für den Deckel ist jedenfalls unmittelbar keinen hohen Temperaturen ausgesetzt.In another embodiment shown in FIGS. 4 and 5, two mutually parallel heat exchangers can be arranged on the top of the cover 3, which essentially correspond to the U-legs of the heat exchanger shown. Of course, each heat exchanger then has the necessary connections for exhaust gas and combustion air. The heat exchanger 12 or several heat exchangers can easily be accommodated on the top of the cover 3 with a suitable support structure 18. Cover 3 and heat exchanger 12 then form a structural unit, the supporting parts of which can be dimensioned in a manner known per se with regard to the high temperatures that occur or can be protected from these temperatures. In any case, the movement apparatus for the lid is not immediately exposed to high temperatures.

Claims

2. Drying apparatus for ladles with a cover (3) as a preferably gastight attachment for a casting ladle (1), a burner (7) disposed on the cover (3) and having a fuel supply and a combustion air supply, at least one exhaust gas outlet (10) on the cover (3), and with an exhaust gas-combustion air heat exchanger (12), characterized in that the heat exchanger (12) is disposed on the upper side of the cover (3) and consists of two exhaust gas ducts (11) which are essentially parallel to one another and are connected to associated exhaust gas outlets (10) and through which a plurality of tubes (15) for the combustion air is guided, the burner (7) with the fuel supply and the combustion air supply (8) being disposed between the two exhaust gas ducts (11).

3. Drying apparatus for ladles according to claim 1 or 2, characterized in that the exhaust gas outlet (10) opens out into the exhaust gas duct (11) orthogonally to the cover plane, and in that the exhaust gas duct (11) comprises an exhaust gas discharge connection piece (14).

4. Drying apparatus for ladles according to one of claims 1 -3, characterized in that the tubes (15) for the combustion air are directed parallel to one another and merge into an air inlet connection piece (16) or an air outlet connection piece (17) at the ends of the exhaust gas duct (11 ).

5. Drying apparatus for ladles according to one of claims 1-4, characterized in that the tubes (15) consist of steel.

6. Drying apparatus for ladles according to one of claims 1-5, characterized in that the exhaust gas duct (11) comprises a fireproof lining (13).

7. Drying apparatus for ladles according to one of claims 1-6, characterized in that the exhaust gas and combustion air are guided in counterflow.

8. Drying apparatus for ladles according to one of claims 1-6, characterized in that the exhaust gas and combustion air are guided such that they flow in the same direction.