PL194258B1 - Łukowy lub oporowy piec do wytapiania - Google Patents

Abstract

1. Lukowy lub oporowy piec do wytapiania, zzaopatrzonym w ogniotrwala wykladzine zbiornikiem do wytapiania, zawierajacym dno i boczne scianki z zewnetrzna scianka pieca, oraz chlodzona czynnikiem chlodzacym górna czescia, zawierajaca górne boczne scianki i pokrywe, znamienny tym, ze zewnetrzna scianka (7) pieca, nalezaca do zaopatrzonego w ogniotrwala wykladzine zbiornika (4) do wy- tapiania, jest otoczona na ksztalt powloki urza- dzeniem chlodzacym (10), w którym przeplywa czynnik chlodzacy (14) w bezposrednim kon- takcie z ta zewnetrzna scianka (7) pieca. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest łukowy lub oporowy piec do wytapiania, z zaopatrzonym w ogniotrwałą wykładzinę zbiornikiem do wytapiania, zawierającym dno i boczne ścianki z zewnętrzną ścianką pieca, oraz chłodzoną czynnikiem chłodzącym górną częścią, zawierającą górne boczne ścianki i pokrywę.

Tego typu chłodzone piece są znane w różnych wersjach. W tych znanych piecach trzon stanowi jedyny niechłodzony obszar, wykazujący tendencję do bardziej intensywnego zużycia ogniotrwałej wykładziny i charakteryzujący się wyższymi kosztami napraw elementów konstrukcyjnych.

Aby chłodzić co najmniej tę część trzonu pieca, w której znajdują się elektrody denne, z europejskiego opisu patentowego nr EP 02 03 301 B1 znane jest rozwiązanie, polegające na umieszczeniu w tym obszarze trzonu płyty w odstępie, przez którą przeprowadzone są szyjki elektrod lub kołki stykowe, i wdmuchiwaniu powietrza w przestrzeń pomiędzy tę płytę i trzon pieca. To rozwiązanie pozwala na chłodzenie elektrody dennej w trybie topienia i spustu, przy czym przy dłuższych przerwach w pracy można je tak ustawić poprzez redukcję mocy chłodzenia, aby szybkość zmian temperatury elektrody dennej nie przekraczała zadanych wartości maksymalnych, zwłaszcza na początku lub na końcu przerwy.

Łukowe piece do topienia z chłodzonymi wodą, dolnymi i górnymi częściami, bez ogniotrwałej wykładziny dolnej części, znane są między innymi z amerykańskich opisów patentowych nr US-A-3,723,632 i US-A-4,197,900 dotyczących łukowego przetopu próżniowego. Jednak opisane w tych dokumentach piece nie są ani pod względem konstrukcji, ani też zastosowania, porównywalne z wymurowanymi ogniotrwałą wykładziną, łukowymi i oporowymi piecami do topienia (masa spustu pomiędzy 1i 250 t, zaś średnica zbiornika do około 9 m).

Celem wynalazku jest zaproponowanie sposobu eksploatacji łukowych i oporowych pieców do topienia, które pozwolą wyeliminować niedogodności związane z częściowym chłodzeniem dotychczasowych rozwiązań.

Łukowy lub oporowy piec do wytapiania, z zaopatrzonym w ogniotrwałą wykładzinę zbiornikiem do wytapiania, zawierającym dno i boczne ścianki z zewnętrzną ścianką pieca, oraz chłodzoną czynnikiem chłodzącym górną częścią, zawierającą górne boczne ścianki i pokrywę, charakteryzuje się według wynalazku tym, że zewnętrzna ścianka pieca, należąca do zaopatrzonego w ogniotrwałą wykładzinę zbiornika do wytapiania, jest otoczona na kształt powłoki urządzeniem chłodzącym, w którym przepływa czynnik chłodzący w bezpośrednim kontakcie z tą zewnętrzną ścianką pieca.

Korzystnie, urządzenie chłodzące z płaszczem odpowiadającym zarysowi zewnętrznej ścianki pieca jest umieszczone na zbiorniku do wytapiania, przy czym w urządzeniu chłodzącym umieszczony jest co najmniej jeden otwór dopływowy i co najmniej jeden otwór odpływowy dla czynnika chłodzącego.

Korzystnie, otwór dopływowy jest usytuowany w urządzeniu chłodzącym centralnie u dołu w dnie pieca, zaś otwór odpływowy jest usytuowany z boku u góry dolnej bocznej ścianki, przy czym zwłaszcza poza urządzeniem chłodzącym usytuowane jest urządzenie tłoczące dla czynnika chłodzącego, a czynnikiem chłodzącym w urządzeniu chłodzącym jest gaz, korzystnie powietrze lub ciecz, zwłaszcza woda.

Korzystnie, obieg czynnika chłodzącego w urządzeniu chłodzącym jest obiegiem zamkniętym.

Korzystnie, wewnątrz urządzenia chłodzącego na zewnętrznej ściance pieca umieszczone są żebra chłodzące, przy czym zwłaszcza urządzenie chłodzące jest połączone w obiegu zamkniętym za pomocą przewodu odpływowego i przewodu dopływowego z urządzeniem do odzysku ciepła, a w przewodzie dopływowym i/lub w przewodzie odpływowym umieszczone jest urządzenie tłoczące, przykładowo dmuchawa lub pompa.

Korzystnie, urządzenie do odzysku ciepła i/lub urządzenie tłoczące jest połączone przewodami sterującymi z urządzeniem pomiarowo-regulacyjnym, do którego poprzez przewód dla danych pomiarowych napływają wartości pomiarowe roboczych temperatur pieca.

Korzystnie, dla konwekcyjnego chłodzenia powietrzem, otwór odpływowy czynnika chłodzącego w urządzeniu chłodzącym jest połączony z kominem.

Koncepcja wynalazku, polegająca na jednoczesnym chłodzeniu dolnego obszaru pieca, trzonu i dolnej części bocznych ścianek, oddziałuje korzystnie na czas pracy ogniotrwałej wykładziny oraz na inne elementy konstrukcyjne pieca. Ponadto rozwiązanie według wynalazku wywiera również korzystne działanie chłodzące na elektrodę denną.

Do utrzymywania przepływu czynnika chłodzącego wewnątrz urządzenia chłodzącego można w najprostszym przypadku wykorzystać przepływ konwekcyjny, przy czym w przypadku chłodzenia powietrzem, przepływ konwekcyjny można wzmocnić za pomocą komina, połączonego z otworem

PL 194 258 B1 odpływowym urządzenia chłodzącego. Komin ten sprawia jednocześnie, że przy spuście pieca, płomień nie może przedostać się do urządzenia chłodzącego.

Jeżeli przepływ konwekcyjny nie jest wystarczający, wówczas można tłoczyć czynnik chłodzący przez urządzenie chłodzące za pomocą, usytuowanego poza urządzeniem chłodzącym, urządzenia tłoczącego, na przykład pompy lub dmuchawy. Zwłaszcza w przypadku ciekłych czynników chłodzących, korzystne jest tłoczenie czynnika chłodzącego w obiegu zamkniętym przez urządzenie chłodzące. Nagrzany czynnik chłodzący można przy tym korzystnie chłodzić, odzyskując energię cieplną.

Szybkość przepływu i temperatura czynnika chłodzącego wyznaczają moc chłodzenia urządzenia chłodzącego, w związku z czym w korzystnej postaci wykonania wynalazku można za pomocą urządzenia pomiarowo-regulacyjnego poprzez zmianę tych parametrów dopasować moc chłodzenia do roboczych temperatur pieca.

Urządzenie chłodzące, otaczające na kształt powłoki dolną część pieca ma według wynalazku prostą konstrukcję. Za pomocą blachy, uformowanej odpowiednio do zarysu pieca i usytuowanej na piecu z odstępem względem niego, utworzona jest płaszczowa pusta przestrzeń, przez którą przepływa czynnik chłodzący. Pusta przestrzeń ma co najmniej jeden otwór dopływowy i co najmniej jeden otwór odpływowy dla czynnika chłodzącego, przy czym w przypadku przepływu konwekcyjnego otwór dopływowy należy umieścić na urządzeniu chłodzącym centralnie u dołu na trzonie pieca, zaś otwór odpływowy z boku u góry bocznych ścianek. W przypadku przepływu wymuszonego za pomocą urządzenia tłoczącego otwory dopływowe i odpływowe można również rozmieścić inaczej.

Celem polepszenia chłodzącego działania czynnika chłodzącego w korzystnej postaci wykonania wynalazku wewnątrz urządzenia chłodzącego umieszczone są żebra chłodzące, zamocowane na ściance pieca, na przykład w drodze spawania. Żebra chłodzące są tak ukształtowane, że zapewniają optymalne działanie chłodzące, nie zwiększając przy tym w znaczącym stopniu oporów przepływu urządzenia chłodzącego, w związku z czym mogą być wygięte w kierunku przepływu.

Aby przy chłodzeniu w obiegu zamkniętym zrealizować możliwość odzyskiwania ciepła, w przewodach obiegu chłodzącego poza urządzeniem tłoczącym do utrzymywania przepływu umieszczone jest urządzenie do odzysku ciepła, w którym następuje chłodzenie czynnika chłodzącego, zaś uwalniane przy tym ciepło jest wykorzystywane lub magazynowane.

W jednej z postaci wykonania wynalazku, z urządzeniem do odzysku ciepła i urządzeniem tłoczącym połączony jest system pomiarowo-regulacyjny, do którego napływają wartości pomiarowe roboczych temperatur pieca. Pozwala to oddziaływać na temperaturę i ilość czynnika chłodzącego, napływającego do urządzenia chłodzącego.

Wynalazek zostanie bliżej przedstawiony na podstawie przykładu wykonania, ukazanego na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia piec w przekroju pionowym, zaś fig. 2 - schemat blokowy chłodzenia obiegowego.

Na fig. 1 ukazany jest schematycznie piec 1z dnem 2, dolnymi bocznymi ściankami 3 na zbiorniku 4 do wytapiania, górnymi bocznymi ściankami 5 i pokrywą 6. Górne boczne ścianki 5 sięgają wdół w przybliżeniu do zawierającego stopiony metal zbiornika 4, i są aż po ten obszar zaopatrzone, podobnie jak pokrywa 6, w układ chłodzenia wodnego 5'.

Zbiornik 4 do wytapiania ma, zaznaczoną na rysunku przez zakreskowanie, ogniotrwałą wykładzinę 8 i składa się z dna 2 pieca oraz dolnych bocznych ścianek 3.

Według wynalazku, zbiornik 4 do wytapiania otoczony jest w odstępie płaszczem 9, korzystnie z blachy stalowej, uformowanym odpowiednio do zarysu zewnętrznej ścianki 7 pieca. Powstała w ten sposób powłokowa pusta przestrzeń tworzy urządzenie chłodzące 10, przez które przepływa czynnik chłodzący 14.

Czynnik chłodzący 14 wpływa w przedstawionym przykładzie wykonania centralnie od dołu przez otwór dopływowy 12 w dnie 2 pieca, płynie w kierunku strzałek do bocznych ścianek 3 i opuszcza urządzenie chłodzące 10 na górnym końcu bocznych ścianek 3 przez otwory odpływowe 13. Wewnątrz urządzenia chłodzącego 10, celem lepszego transportu ciepła i zawirowania czynnika chłodzącego 14, na ściance 7 pieca rozmieszczone są żebra chłodzące 11, uformowane odpowiednio do kierunku przepływu czynnika chłodzącego 14.

Na fig. 2 przedstawiony jest przykład wykonania chłodzenia obiegowego w postaci schematu blokowego. Urządzenie chłodzące 10 pieca 1, względnie zbiornika 4 do wytapiania, jest w swym otworze odpływowym 13 połączone przewodem odpływowym 16 z urządzeniem 18 do odzysku ciepła. Wtym urządzeniu 18 do odzysku ciepła czynnik chłodzący 14, nagrzany przy chłodzeniu zbiornika 4, jest chłodzony z jednoczesnym odzyskiem ciepła. Urządzenie tłoczące 17, przykładowo pompa lub

PL 194 258B1 dmuchawa, umieszczona w przewodzie dopływowym 15, przetłacza wychodzący z urządzenia 18 do odzysku ciepła, już ochłodzony czynnik chłodzący 14 przez otwór dopływowy 12,z powrotem do urządzenia chłodzącego 10.

Urządzenie 18 do odzysku ciepła i urządzenie tłoczące 17 są połączone przewodami sterującymi 21 z urządzeniem pomiarowo-regulacyjnym 19, za pomocą którego reguluje się wydajność urządzenia tłoczącego 17 i temperaturę czynnika chłodzącego 14 w urządzeniu 18 do odzysku ciepła w zależności od trybu pracy pieca 1. W tym celu urządzenie pomiarowo-regulacyjne 19 jest za pomocą przewodu 20 dla danych pomiarowych połączone z odpowiednimi miernikami na piecu (mierniki nie są przedstawione).

Wynalazek nie jest ograniczony do przykładu wykonania ukazanego na figurach rysunku, na którym dla lepszej przejrzystości urządzenie chłodzące zostało przedstawione w dużym powiększeniu. Zależnie od konstrukcji i warunków pracy pieca można według wynalazku zmieniać kształt i wielkość urządzenia chłodzącego, liczbę i rozmieszczenie otworów dopływowych i odpływowych oraz połączenie urządzenia chłodzącego z innymi urządzeniami (urządzenie pomiarowo-regulacyjne, urządzenie tłoczące i inne), pod warunkiem zachowania zasadniczej idei wynalazku, polegającej na prostej realizacji optymalnego chłodzenia całego zbiornika do wytapiania przy jak najniższych nakładach konstrukcyjnych i kosztach.

Claims (9)

Zastrzeżenia patentowe

1. Łukowy lub oporowy piec do wytapiania, z zaopatrzonym w ogniotrwałą wykładzinę zbiornikiem do wytapiania, zawierającym dno i boczne ścianki z zewnętrzną ścianką pieca, oraz chłodzoną czynnikiem chłodzącym górną częścią, zawierającą górne boczne ścianki i pokrywę, znamienny tym, że zewnętrzna ścianka (7) pieca, należąca do zaopatrzonego w ogniotrwałą wykładzinę zbiornika (4) do wytapiania, jest otoczona na kształt powłoki urządzeniem chłodzącym (10), w którym przepływa czynnik chłodzący (14) w bezpośrednim kontakcie z tą zewnętrzną ścianką (7) pieca.

2. Łukowy lub oporowy piec do wytapiania według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie chłodzące (10) z płaszczem (9) odpowiadającym zarysowi zewnętrznej ścianki (7) pieca jest umieszczone na zbiorniku (4) do wytapiania, przy czym w urządzeniu chłodzącym (10) umieszczony jest co najmniej jeden otwór dopływowy (12) i co najmniej jeden otwór odpływowy (13) dla czynnika chłodzącego (14).

3. Łukowy lub oporowy piec do wytapiania według zastrz. 2, znamienny tym, że otwór dopływowy (12) jest usytuowany w urządzeniu chłodzącym (10) centralnie u dołu w dnie (2) pieca, zaś otwór odpływowy (13) jest usytuowany z boku u góry dolnej bocznej ścianki (3).

4. Łukowy lub oporowy piec do wytapiania według zastrz. 1albo 2, albo 3, znamienny tym, że poza urządzeniem chłodzącym (10) usytuowane jest urządzenie tłoczące (17) dla czynnika chłodzącego (14), przy czym czynnikiem chłodzącym (14) w urządzeniu chłodzącym (10) jest gaz, korzystnie powietrze lub ciecz, zwłaszcza woda.

5. Łukowy lub oporowy piec do wytapiania według zastrz. 4, znamienny tym, że obieg czynnika chłodzącego (14) w urządzeniu chłodzącym (10) jest obiegiem zamkniętym.

6. Łukowy lub oporowy piec do wytapiania według zastrz. 1, znamienny tym, że wewnątrz urządzenia chłodzącego (10) na zewnętrznej ściance (7) pieca umieszczone są żebra chłodzące (11).

7. Łukowy lub oporowy piec do wytapiania według zastrz. 6, znamienny tym, że urządzenie chłodzące (10) jest połączone w obiegu zamkniętym za pomocą przewodu odpływowego (16) i przewodu dopływowego (15) z urządzeniem (18) do odzysku ciepła, przy czym w przewodzie dopływowym (15) i/lub w przewodzie odpływowym (16) umieszczone jest urządzenie tłoczące (17), przykładowo dmuchawa lub pompa.

8. Łukowy lub oporowy piec do wytapiania według zastrz. 7, znamienny tym, że urządzenie (18) do odzysku ciepła i/lub urządzenie tłoczące (17) jest połączone przewodami sterującymi (21) z urządzeniem pomiarowo-regulacyjnym (19), do którego poprzez przewód (20) dla danych pomiarowych napływają wartości pomiarowe roboczych temperatur pieca (1).

9. Łukowy lub oporowy piec do wytapiania według zastrz. 4, znamienny tym, że dla konwekcyjnego chłodzenia powietrzem, otwór odpływowy (13) czynnika chłodzącego (14) w urządzeniu chłodzącym (10) jest połączony z kominem.