RU158397U1 - Рекуператор вагранки - Google Patents

Abstract

Рекуператор вагранки, содержащий две соосные трубы, установленные в верхней части вагранки, патрубки подвода холодного и отвода горячего воздуха, отличающийся тем, что внутренняя труба сверху снабжена заглушкой с образованием зазора с верхним перекрытием внешней трубы, равным 0,01 полной высоты рекуператора, а на внешней поверхности внутренней трубы, на внутренней и внешней поверхности внешней трубы по винтовой линии приварены пластины.

Description

Полезная модель относится к области металлургии.

Известен рекуператор вагранки, содержащий два соосных цилиндра, установленных в верхней части вагранки, патрубки подвода холодного и отвода горячего воздуха и замок. Замок установлен в нижней части рекуператора и представляет из себя входящие (с возможностью скольжения) в контакт прокладки, одна из которых прикреплена в углублении пластины, приваренной к другой кольцевой пластине, соединенной с внутренней трубой рекуператора, другая прокладка расположена в углублении в теле внешней трубы, при этом материалом прокладок служит смесь графита, асбеста и жидкого стекла [1].

Главным недостатком такой конструкции является кольцевая пластина, приваренная к внешнему цилиндру. При нагреве она подвергается короблению, так как подвод холодного воздуха осуществляется снизу, перепад температур внутри и снаружи рекуператора составляет не менее 200-250°C. В результате герметизация рекуператора нарушается, рекуператор выходит из строя.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является противоточный рекуператор, встроенный в трубу вагранки [2]. Рекуператор состоит из двух соосных труб. Подвод холодного воздуха осуществляется сверху, а отвод горячего - снизу для снижения перепада температур в нижней части рекуператора. Внутренний цилиндр за счет приваренного вверху к нему кольца свободно висит на пластине, приваренной к внешнему цилиндру, что обеспечивает свободное расширение цилиндров. Между пластинами прокладывается уплотнительный шнур из углестекловолокна.

При работе внутренняя труба рекуператора нагревается интенсивнее, чем внешняя, разность температур составляет Δt=300°C. Внутренняя труба удлиняется по отношению к внешней на величину

Δℓ=ℓ₀·α·Δt=13,0·16,7·10^-6·300=6,5·10^-2 м=6,5 см

где ℓ₀=13 м, высота рекуператора; α=16,7·10^-6 град^-1 [3], коэффициент линейного расширения углеродистых сталей при t=600°С.

Плавка на вагранке ведется две рабочих смены. После выключения дутья рекуператор охлаждается, верхняя кольцевая пластина садится на шнур из углестекловолокна, сжимая его. При циклическом нагреве и охлаждении рекуператора шнур необратимо деформируется, его диаметр уменьшается, форма его приближается к пластинчатой. Герметизация рекуператора нарушается.

Задачей полезной модели является обеспечение полной герметизации рекуператора и предотвращение прорыва нагретого воздуха в пространство трубы вагранки.

Для этого в рекуператоре вагранки, содержащим две соосные трубы, установленные в верхней части вагранки, патрубки подвода холодного и отвода горячего воздуха, согласно предлагаемому техническому решению, внутренняя труба сверху снабжена заглушкой и образует зазор с верхним перекрытием внешней трубы, равный 0,01 полной высоты рекуператора, на внешней поверхности внутренней трубы, на внутренней и внешней поверхности внешней трубы закреплены пластины по винтовой линии.

Герметичность обеспечивается вследствие того, что внутренняя труба снабжена заглушкой и не доходит до перекрытия внешней трубы на расстояние, равное 0,01 высоты рекуператора.

Рекуператор размещается в шахте 1 вагранки выше завалочного окна и состоит из двух соосных труб: 2 - внешняя труба, 3 - внутренняя труба. Для герметизации внутренняя труба перекрыта вверху заглушкой 9 и не доходит до перекрытия 8 внешней трубы на расстояние Δр=0,01h_p, где h_p - высота рекуператора. Величина Δh должна быть больше Δh_t=h_p·α·Δt, где α - коэффициент линейного расширения углеродистой стали - материала труб; α=16,7·10^-6 град^-1 [5]; Δt=t₃-t₂ - разность температур при нагреве между внутренней трубой (t₃) и внешней трубой (t₂). Как правило, при такой конструкции рекуператора из углеродистых сталей Δt≈300°C. Тогда Δh_t=h_p·16,7·10^-5·30=0,005h_p; т.е. Δh=2Δh_t, т.к. Δh=0,01h_p.

При Δh>2Δh_t, уменьшается высота внутренней трубы, уменьшается площадь теплообмена между ваграночными газами и нагреваемым воздухом, уменьшается температура подогрева воздуха. При Δh<2Δh_t, при нагреве внутренней трубы заглушка 9 может упереться в перекрытие 8 внешней трубы и нарушить герметичность рекуператора.

Для интенсификации теплообмена между ваграночными газами и нагреваемым воздухом на внешнюю стенку трубы 2 приварены пластины 4 по винтовой линии. Распорки 5 центрируют внутреннюю трубы 3 в процессе нагрева и охлаждения рекуператора. Рекуператор имеет узлы подвода холодного 6 и отвода горячего 7 воздуха.

В данном рекуператоре холодный воздух через патрубок 6 подается в нижнюю часть для охлаждения наиболее нагретых элементов рекуператора и устранения прогара, а отводится через патрубок 7 вверху теплообменника. Центральная труба 3 хотя и снабжена заглушкой, но участвует в теплообмене по той причине, что вверху трубы ваграночные газы будут иметь более низкую температуру, чем на входе в трубу. За счет разности температур между верхом и низом в трубе 3 развивается интенсивная конвекция ваграночных газов, что способствует увеличению теплообмена между отходящими газами из печи и нагреваемым воздухом.

В результате, при использовании данного рекуператора, прочность конструкции увеличивается, герметичность устройства не нарушается, увеличивается срок службы материала теплообменника в целом.

Claims (1)

1. Рекуператор вагранки, содержащий две соосные трубы, установленные в верхней части вагранки, патрубки подвода холодного и отвода горячего воздуха, отличающийся тем, что внутренняя труба сверху снабжена заглушкой с образованием зазора с верхним перекрытием внешней трубы, равным 0,01 полной высоты рекуператора, а на внешней поверхности внутренней трубы, на внутренней и внешней поверхности внешней трубы по винтовой линии приварены пластины.

   

Images