RU2354709C1 - Refrigeratory plate of metallurgical aggregate - Google Patents
Refrigeratory plate of metallurgical aggregate Download PDFInfo
- Publication number
- RU2354709C1 RU2354709C1 RU2007127518/02A RU2007127518A RU2354709C1 RU 2354709 C1 RU2354709 C1 RU 2354709C1 RU 2007127518/02 A RU2007127518/02 A RU 2007127518/02A RU 2007127518 A RU2007127518 A RU 2007127518A RU 2354709 C1 RU2354709 C1 RU 2354709C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plate
- channels
- working surface
- channel
- cooling
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к устройствам для охлаждения металлургических агрегатов и может быть использовано в черной металлургии в системах охлаждения при строительстве новых, ремонтах и реконструкциях действующих металлургических агрегатов, в частности доменных печей.The claimed invention relates to devices for cooling metallurgical units and can be used in ferrous metallurgy in cooling systems for the construction of new, repairs and reconstructions of existing metallurgical units, in particular blast furnaces.
Известен холодильник доменной печи (Андоньев С.М., Филипьев О.В., Кудинов Г.А. Охлаждение доменных печей. - М.: Металлургия, 1973. - С.217, рис.96.), выполненный из легированного чугуна с залитыми трубами для циркуляции охлаждающей среды. Толщина основной плиты такого холодильника составляет 160 мм, а высота ребер 90 мм. Диаметр труб при испарительном охлаждении составляет 45-70 мм, трубы установлены с шагом 250-270 мм, причем трубы расположены таким образом, что между трубами и поверхностью плиты находится слой чугуна толщиной не менее 50 мм.Known refrigerator blast furnace (Andonyev S.M., Filipiev O.V., Kudinov G.A. Cooling of blast furnaces. - M .: Metallurgy, 1973. - P.217, Fig. 96.), Made of alloyed cast iron with filled pipes for cooling medium circulation. The thickness of the main plate of such a refrigerator is 160 mm, and the height of the ribs is 90 mm. The diameter of the pipes during evaporative cooling is 45-70 mm, the pipes are installed in increments of 250-270 mm, and the pipes are arranged so that between the pipes and the surface of the plate there is a layer of cast iron with a thickness of at least 50 mm.
К недостаткам такого холодильника можно отнести низкую эффективность и существенную неравномерность охлаждения. Применение в таком холодильнике труб круглого сечения приводит к тому, что температура стенки их внутренней поверхности со стороны огневого пространства печи превышает более чем на 10°С температуру охлаждающей среды. При испарительном охлаждении в этом месте возникает эффект пленочного кипения, что приводит к снижению эффективности охлаждения. Кроме того, учитывая, что шаг между трубами значительно больше размера их поперечного сечения, между трубами в плите имеет место значительная неравномерность температур.The disadvantages of such a refrigerator include low efficiency and significant uneven cooling. The use of circular pipes in such a refrigerator leads to the fact that the temperature of the wall of their inner surface from the side of the furnace fire space exceeds by more than 10 ° C the temperature of the cooling medium. During evaporative cooling, a film boiling effect occurs in this place, which leads to a decrease in cooling efficiency. In addition, given that the step between the pipes is much larger than the size of their cross section, there is a significant temperature unevenness between the pipes in the plate.
Наиболее близкой к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является холодильная плита, которую изготавливают согласно способу, описанному в патенте Российской Федерации №2170265, МПК7 С21В 7/10, F27B 1/24, опубл. 10.07.2001. Описанная конструкция представляет собой холодильную плиту, изготовленную из меди, с выполненными в ней продольными каналами для циркуляции охлаждающей среды, которые в сечении имеют вытянутую форму, например овальную, с наибольшим размером, параллельным рабочей поверхности холодильной плиты. Кроме того, каналы в такой холодильной плите расположены не строго посередине прямоугольного сечения плиты, а смещены к задней ("холодной") поверхности плиты.Closest to the claimed invention by its technical nature and the achieved result is a refrigerating plate, which is made according to the method described in the patent of the Russian Federation No. 2170265, IPC 7 C21B 7/10, F27B 1/24, publ. 07/10/2001. The described construction is a refrigerating plate made of copper with longitudinal channels made therein for circulating the cooling medium, which in cross section have an elongated shape, for example oval, with the largest size parallel to the working surface of the refrigerating plate. In addition, the channels in such a refrigerating plate are not located strictly in the middle of the rectangular section of the plate, but are shifted to the rear ("cold") surface of the plate.
Недостаток прототипа в том, что его применение не позволяет обеспечить эффективное и равномерное охлаждение металлургического агрегата. Это обуславливается расположением каналов для циркуляции охлаждающей среды с шагом, превышающим в 3-4 раза размеры самих каналов, при этом наличие больших неохлаждаемых зон в холодильной плите снижает эффективность охлаждения, требует повышения скорости и увеличения расхода охлаждающей среды. Кроме того, на снижение эффективности охлаждения оказывает существенное влияние смещение каналов для циркуляции охлаждающей среды к задней ("холодной") поверхности холодильной плиты.The disadvantage of the prototype is that its use does not allow for efficient and uniform cooling of the metallurgical unit. This is due to the location of the channels for circulation of the cooling medium with a step exceeding 3-4 times the size of the channels themselves, while the presence of large uncooled zones in the cooling plate reduces the cooling efficiency, requires an increase in speed and an increase in the flow rate of the cooling medium. In addition, the decrease in the cooling efficiency is significantly affected by the displacement of the channels for circulation of the cooling medium to the rear ("cold") surface of the refrigerator.
В основу заявляемого изобретения поставлена техническая задача создания холодильной плиты металлургического агрегата такой конструкции, которая за счет особого расположения в ней каналов для циркуляции охлаждающей среды, выполнения их особой формы позволит обеспечить повышение эффективности и равномерности охлаждения.The basis of the claimed invention is the technical task of creating a cooling plate of a metallurgical unit of such a design, which, due to the special arrangement of channels for circulating the cooling medium in it, and performing their special shape, will allow to increase the efficiency and uniformity of cooling.
Поставленная задача решается за счет того, что в холодильной плите металлургического агрегата с выполненными в ней продольными каналами для циркуляции охлаждающей среды, которые в сечении имеют вытянутую форму с наибольшим размером, параллельным рабочей поверхности холодильной плиты, согласно изобретению каналы расположены со смещением к рабочей поверхности холодильной плиты, расстояние между продольной осью каналов и рабочей поверхностью холодильной плиты составляет от 1,25 до 1,75 меньшего размера канала, расстояние между соседними каналами составляет от 1,25 до 1,75 большего размера канала, при этом соотношение меньшего размера канала к большему размеру канала составляет от 1:4 до 1:6.The problem is solved due to the fact that in the refrigerating plate of a metallurgical unit with longitudinal channels made therein for circulating the cooling medium, which in cross section have an elongated shape with the largest size parallel to the working surface of the refrigerating plate, according to the invention, the channels are displaced to the working surface of the refrigerating plates, the distance between the longitudinal axis of the channels and the working surface of the refrigerator is from 1.25 to 1.75 of a smaller channel size, the distance between adjacent to it ranges from 1.25 to 1.75 with a larger channel size, with a ratio of a smaller channel size to a larger channel size from 1: 4 to 1: 6.
В отдельных случаях изготовления заявляемая холодильная плита металлургического агрегата характеризуется тем, что:In some cases, the manufacture of the inventive refrigerator plate of a metallurgical unit is characterized in that:
- плита выполнена из чугуна, а каналы образованы трубами для циркуляции охлаждающей среды;- the plate is made of cast iron, and the channels are formed by pipes for the circulation of the cooling medium;
- плита выполнена из стали;- the plate is made of steel;
- плита выполнена из меди;- the plate is made of copper;
- рабочая поверхность плиты выполнена ребристой;- the working surface of the plate is ribbed;
- рабочая поверхность плиты снабжена огнеупорным материалом.- the working surface of the plate is equipped with refractory material.
Совокупность отличительных признаков заявляемого изобретения, а именно то, что продольные каналы для циркуляции охлаждающей среды выполнены в плите со смещением к ее рабочей поверхности, расстояние между продольной осью каналов и рабочей поверхностью холодильной плиты составляет от 1,25 до 1,75 меньшего размера канала, расстояние между соседними каналами составляет от 1,25 до 1,75 большего размера канала, при этом соотношение меньшего размера канала к большему размеру канала составляет от 1:4 до 1:6, позволяет обеспечить повышение эффективности и равномерности охлаждения.The combination of distinctive features of the claimed invention, namely, that the longitudinal channels for circulating the cooling medium are made in the plate with an offset to its working surface, the distance between the longitudinal axis of the channels and the working surface of the refrigerating plate is from 1.25 to 1.75 of a smaller channel size, the distance between adjacent channels is from 1.25 to 1.75 of the larger channel size, while the ratio of the smaller channel size to the larger channel size is from 1: 4 to 1: 6, which allows to increase the efficiency and uniformity of cooling.
Расположение в плите продольных каналов для циркуляции охлаждающей среды со смещением к рабочей поверхности холодильной плиты так, что расстояние между продольной осью каналов и рабочей поверхностью холодильной плиты составляет от 1,25 до 1,75 меньшего размера канала, позволяет снизить температуру рабочей поверхности холодильной плиты и улучшить условия ее эксплуатации, что, в свою очередь, обеспечивает повышение эффективности и равномерности охлаждения. Кроме того, заявляемое смещение каналов к рабочей поверхности плиты является оптимальным с точки зрения выравнивания температур ее рабочей поверхности, а также обеспечения допустимой температуры нормальной эксплуатации холодильной плиты.The location in the plate of the longitudinal channels for circulation of the cooling medium with an offset to the working surface of the refrigerating plate so that the distance between the longitudinal axis of the channels and the working surface of the refrigerating plate is from 1.25 to 1.75 smaller channel sizes, which allows to reduce the temperature of the working surface of the refrigerating plate and to improve the conditions of its operation, which, in turn, provides increased efficiency and uniformity of cooling. In addition, the claimed displacement of the channels to the working surface of the stove is optimal from the point of view of equalizing the temperatures of its working surface, as well as ensuring the permissible temperature for normal operation of the refrigerator.
Расположение каналов со смещением к рабочей поверхности на расстоянии между продольной осью каналов и рабочей поверхностью плиты менее чем на 1,25 меньшего размера канала приводит к возникновению значительного перепада температур на рабочей поверхности, что обуславливает возникновение термонапряжений в теле холодильной плиты. Кроме того, такое смещение приводит к снижению механической прочности и надежности холодильной плиты, а вследствие чрезмерного приближения каналов для циркуляции охлаждающей среды к рабочей поверхности плиты снижается стойкость холодильной плиты к прогарам.The location of the channels with an offset to the working surface at a distance between the longitudinal axis of the channels and the working surface of the plate less than 1.25 smaller than the size of the channel leads to a significant temperature difference on the working surface, which leads to thermal stresses in the body of the refrigerator. In addition, such a shift leads to a decrease in the mechanical strength and reliability of the refrigeration plate, and due to the excessive approach of the channels for circulation of the cooling medium to the working surface of the plate, the resistance of the refrigeration plate to burnouts is reduced.
Расположение каналов со смещением к рабочей поверхности на расстоянии между продольной осью каналов и рабочей поверхностью плиты более чем на 1,75 меньшего размера канала обуславливает снижение эффективности и равномерности охлаждения, не позволяет обеспечить эффективное снижение температуры рабочей поверхности холодильной плиты. При таком расположении каналов снижается эффективность теплосъема непосредственно с рабочей поверхности плиты. Это приводит к перегреву рабочей поверхности плиты и, как следствие, к превышению предельно допустимых температур рабочей поверхности, что, в свою очередь, обуславливает возникновение микротрещин в теле плиты, снижает ее механическую прочность и приводит к разрушению плиты.The location of the channels with an offset to the working surface at a distance between the longitudinal axis of the channels and the working surface of the plate by more than 1.75 of a smaller channel size leads to a decrease in the efficiency and uniformity of cooling, does not allow for an effective decrease in the temperature of the working surface of the refrigerating plate. With this arrangement of channels, the efficiency of heat removal directly from the working surface of the plate is reduced. This leads to overheating of the working surface of the plate and, as a result, to exceeding the maximum permissible temperatures of the working surface, which, in turn, causes the occurrence of microcracks in the body of the plate, reduces its mechanical strength and leads to destruction of the plate.
Размещение в плите соседних каналов для циркуляции охлаждающей среды с расстоянием между ними от 1,25 до 1,75 большего размера канала обеспечивает восприятие максимального количества тепла, подводимого к рабочей поверхности плиты, при минимальном количестве каналов по ширине плиты и отверстий в кожухе металлургического агрегата для вывода каналов. Кроме того, обеспечивается оптимальное выравнивание распределения температур на поверхности и в теле плиты (оптимальная разница между максимальной и минимальной температурами), что, в свою очередь, обеспечивает нормальные температурные условия эксплуатации холодильной плиты, снижение термонапряжений, а также повышает эффективность и равномерность охлаждения.Placing adjacent channels in the plate for circulation of the cooling medium with a distance between them from 1.25 to 1.75 of a larger channel ensures the perception of the maximum amount of heat supplied to the working surface of the plate, with a minimum number of channels along the width of the plate and holes in the casing of the metallurgical unit for output channels. In addition, optimal alignment of the temperature distribution on the surface and in the body of the stove is ensured (the optimal difference between the maximum and minimum temperatures), which, in turn, provides normal temperature conditions for the operation of the refrigerator, a decrease in thermal stresses, and also increases the efficiency and uniformity of cooling.
Размещение в плите соседних каналов с расстоянием между ними менее 1,25 большего размера канала приводит к увеличению количества каналов по ширине плиты, к увеличению расхода охлаждающей среды (увеличение необходимого объема охлаждающей среды для ее прохождения по большему количеству каналов), к увеличению количества отверстий в кожухе металлургического агрегата для вывода каналов, что, в свою очередь, обуславливает повышение затрат на изготовление плиты без существенного повышения эффективности теплосъема, а также повышает эксплуатационные затраты на циркуляцию охлаждающей среды, ослабляет жесткость как самой плиты, так и кожуха металлургического агрегата.Placing adjacent channels in a plate with a distance between them of less than 1.25 of a larger channel leads to an increase in the number of channels along the width of the plate, to an increase in the flow rate of the cooling medium (an increase in the required volume of the cooling medium for its passage through a larger number of channels), to an increase in the number of openings in the casing of the metallurgical unit for outputting channels, which, in turn, leads to an increase in the cost of manufacturing a plate without a significant increase in the efficiency of heat removal, and also increases the operational ionic costs for the circulation of the cooling medium weakens the stiffness of both the plate itself and the casing of the metallurgical unit.
Размещение в плите каналов с расстоянием между соседними каналами более 1,75 большего размера канала не позволяет обеспечить отвод охлаждающей средой основного количества тепла, что приводит к снижению эффективности и равномерности охлаждения, а следовательно, к локальному повышению температуры рабочей поверхности плиты и к перегреву плиты, вследствие чего в теле плиты возникают термонапряжения, приводящие к разрушению плиты.Placing channels in the plate with a distance between adjacent channels of more than 1.75 of the larger channel size does not allow for the removal of the main amount of heat by the cooling medium, which leads to a decrease in the efficiency and uniformity of cooling, and consequently to a local increase in the temperature of the working surface of the plate and to overheating of the plate, as a result, thermal stresses arise in the body of the plate, leading to the destruction of the plate.
Выполнение каналов в плите с соотношением меньшего размера канала к большему размеру канала от 1:4 до 1:6 позволяет снизить толщину, а следовательно, металлоемкость плиты, повышает эффективность и равномерность ее охлаждение за счет увеличения отношения объема циркулирующей охлаждающей среды к объему металла холодильной плиты.The implementation of the channels in the plate with a ratio of a smaller channel size to a larger channel size from 1: 4 to 1: 6 allows to reduce the thickness, and therefore, the metal consumption of the plate, increases the efficiency and uniformity of its cooling by increasing the ratio of the volume of the circulating cooling medium to the volume of the metal of the refrigerating plate .
Выполнение каналов в плите с соотношением меньшего размера канала к большему размеру канала менее чем 1:4 приводит к увеличению металлоемкости холодильной плиты и ухудшению ее охлаждения потоками охлаждающей среды, проходящими по каналам.The implementation of the channels in the plate with a ratio of a smaller channel size to a larger channel size of less than 1: 4 leads to an increase in the metal consumption of the refrigeration plate and its cooling deterioration by the flow of cooling medium passing through the channels.
Выполнение каналов в плите с соотношением меньшего размера канала к большему размеру канала более чем 1:6 приводит к появлению в каналах застойных зон с ухудшенной циркуляцией охлаждающей среды, что снижает интенсивность теплообмена на границе "поверхность канала - охлаждающая среда", а следовательно, приводит к снижению эффективности и равномерности охлаждения.The execution of channels in a slab with a ratio of a smaller channel size to a larger channel size of more than 1: 6 leads to the appearance of stagnant zones in the channels with impaired circulation of the cooling medium, which reduces the rate of heat transfer at the "surface of the channel - cooling medium" boundary and, therefore, leads to decrease in efficiency and uniformity of cooling.
В отдельных случаях изготовления заявляемую холодильную плиту металлургического агрегата целесообразно выполнять из чугуна, при этом каналы для циркуляции охлаждающей среды в плите образованы трубами. В частности, в горне доменной печи наиболее целесообразна установка холодильной плиты заявляемой конструкции, выполненной из чугуна с каналами для циркуляции охлаждающей среды, образованными трубами. В качестве чугуна для изготовления холодильной плиты может быть применен серый чугун или высокопрочный чугун. Это обусловлено, прежде всего, оптимальной стойкостью такой плиты с одновременным обеспечением эффективного и равномерного охлаждения в данной зоне доменной печи, а также существенной экономией при ее изготовлении, например, по сравнению с ее изготовлением из стали или меди.In some cases of manufacture, the inventive cooling plate of a metallurgical unit is expediently made of cast iron, while the channels for circulating the cooling medium in the plate are formed by pipes. In particular, in the furnace of a blast furnace, it is most expedient to install a refrigerating plate of the claimed design made of cast iron with channels for circulation of the cooling medium formed by pipes. As cast iron for the manufacture of a refrigerating plate, gray cast iron or ductile iron can be used. This is due, first of all, to the optimal resistance of such a plate while ensuring efficient and uniform cooling in a given area of the blast furnace, as well as significant savings in its manufacture, for example, compared with its manufacture from steel or copper.
В отдельных случаях изготовления заявляемую холодильную плиту металлургического агрегата целесообразно выполнять из стали. В частности, выполнение заявляемой плиты из стали является наиболее целесообразным для установки в заплечиках, распаре и в верхней части шахтной зоны доменной печи, так как в заплечиках, распаре и в верхней части шахтной зоны доменной печи имеют место переменные тепловые нагрузки (10-50 кВт/м2), а сталь обладает термостойкостью, которая адекватна циклическим тепловым нагрузкам указанной величины.In some cases of manufacture, the inventive cooling plate of a metallurgical unit is expediently made of steel. In particular, the implementation of the inventive steel plate is most appropriate for installation in the shoulders, steams and in the upper part of the mine zone of the blast furnace, since in the shoulders, steams and in the upper part of the mine zone of the blast furnace there are variable heat loads (10-50 kW / m 2 ), and steel has heat resistance, which is adequate to cyclic thermal loads of the specified value.
В отдельных случаях изготовления заявляемую холодильную плиту металлургического агрегата целесообразно выполнять из меди. В частности, выполнение заявляемой холодильной плиты из меди обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик плиты, а также эффективное и равномерное охлаждение в наиболее сложных температурных, технологических и эксплуатационных зонах металлургического агрегата. Холодильные плиты заявляемой конструкции, выполненные из меди, наиболее целесообразно устанавливать в средней и нижней частях шахты доменной печи, где имеют место наибольшие циклические тепловые нагрузки (до 350 кВт/м2). Это объясняется тем, что заявляемая холодильная плита, выполненная из меди, обладает высокой теплопроводностью (350-390 Вт/м·К), способна работать при циклически меняющихся температурных условиях и отводить нагрузки до 350 кВт/м2. Кроме того, выполнение холодильной плиты из меди за счет обеспечения лучших условий для охлаждения способствует формированию более толстого слоя гарнисажа, а также его надежному удержанию на ее рабочей поверхности.In some cases, the manufacture of the inventive cooling plate of a metallurgical unit, it is advisable to perform copper. In particular, the implementation of the inventive refrigerating plate made of copper provides an increase in the operational characteristics of the plate, as well as effective and uniform cooling in the most difficult temperature, technological and operational areas of the metallurgical unit. Refrigerating plates of the claimed design made of copper, it is most advisable to install in the middle and lower parts of the mine blast furnace, where there are the greatest cyclic thermal loads (up to 350 kW / m 2 ). This is because the claimed refrigerating plate made of copper has a high thermal conductivity (350-390 W / m · K), is able to work under cyclically changing temperature conditions and discharge loads up to 350 kW / m 2 . In addition, the implementation of the refrigerating plate made of copper by providing better conditions for cooling contributes to the formation of a thicker layer of the skull, as well as its reliable retention on its working surface.
Выполнение рабочей поверхности холодильной плиты ребристой увеличивает тепловоспринимающую площадь рабочей поверхности (а именно позволяет увеличить площадь тепловоспринимающей поверхности по сравнению с, например, гладкой в полтора раза) с одновременным осуществлением эффективного и равномерного отвода тепла охлаждающей средой по каналам, которые выполнены в плите так, что расстояние между продольной осью каналов и рабочей поверхностью холодильной плиты составляет от 1,25 до 1,75 меньшего размера канала, расстояние между соседними каналами составляет от 1,25 до 1,75 большего размера канала, при этом соотношение меньшего размера канала к большему размеру канала составляет от 1:4 до 1:6. Кроме того, за счет повышения эффективности охлаждения обеспечивается более надежное удержание гарнисажа на ребристой рабочей поверхности, что уменьшает разрушающее влияние тепловых нагрузок на плиту в целом, продлевая срок ее эксплуатации.The implementation of the ribbed working surface of the refrigerating plate increases the heat-absorbing surface of the working surface (namely, it allows to increase the heat-receiving surface compared to, for example, one and a half times smoother) while at the same time efficient and uniform heat dissipation by the cooling medium through the channels that are made in the stove so that the distance between the longitudinal axis of the channels and the working surface of the refrigerator is from 1.25 to 1.75 of a smaller channel size, the distance between adjacent channels the amount of channels is from 1.25 to 1.75 of the larger channel size, while the ratio of the smaller channel size to the larger channel size is from 1: 4 to 1: 6. In addition, by increasing the cooling efficiency, more reliable retention of the skull on the ribbed working surface is ensured, which reduces the destructive effect of thermal loads on the plate as a whole, prolonging its life.
Снабжение рабочей поверхности холодильной плиты огнеупорным материалом предохраняет рабочую поверхность плиты от разрушающего воздействия тепловых нагрузок и абразивного действия продуктов технологического процесса в металлургическом агрегате. А именно огнеупорный материал обеспечивает снижение тепловых нагрузок на холодильную плиту.The supply of the working surface of the refrigerating plate with refractory material protects the working surface of the plate from the damaging effects of thermal loads and the abrasive action of the products of the process in the metallurgical unit. Namely, the refractory material provides a reduction in thermal loads on the refrigerator.
Оптимальная совокупность количественных показателей отличительных признаков заявляемого изобретения была получена на основании комплекса экспериментальных исследований. В частности, исследования проводились на примере холодильной плиты из серого чугуна размером 1500×656×200 мм, рабочая поверхность плиты выполнена ребристой.The optimal set of quantitative indicators of the distinguishing features of the claimed invention was obtained on the basis of a complex of experimental studies. In particular, the studies were carried out using the example of a gray cast iron cooling plate with a size of 1,500 × 656 × 200 mm, and the working surface of the plate was ribbed.
На фиг.3 представлены результаты исследований влияния величины смещения каналов к рабочей поверхности плиты на распределение температур рабочей поверхности плиты (соотношение меньшего размера канала к большему размеру канала составляет 1:4 (овальное отверстие - 24×96 мм), расстояние между соседними каналами составляет 1,5 большего размера канала (144 мм).Figure 3 presents the results of studies of the influence of the channel displacement to the working surface of the plate on the temperature distribution of the working surface of the plate (the ratio of the smaller channel size to the larger channel size is 1: 4 (oval hole - 24 × 96 mm), the distance between adjacent channels is 1 , 5 larger channel (144 mm).
Кривыми на фиг.3 представлено распределение температур рабочей поверхности холодильной плиты между двумя соседними каналами ("канал-канал"). На фиг.3 видно, что приближение каналов к рабочей поверхности на расстояние 18-24 мм (0,75-1 меньшего размера канала) позволяет снизить ее среднюю температуру до 196-227°С соответственно. Однако при этом на рабочей поверхности плиты возникает значительный перепад температур (до 60-45°С соответственно), что приводит к возникновению термонапряжений в теле плиты. Смещение каналов к рабочей поверхности плиты на расстояние 30-42 мм (1,25-1,75 меньшего размера канала) позволяет снизить ее среднюю температуру до 250-300°С, соответственно температура поверхности ребер будет находится на уровне 400°С, что является предельно допустимыми температурами для нормальной работы изделий из серого чугуна. При дальнейшем удалении каналов от рабочей поверхности плиты на расстояние 42-48 мм (1,75-2,00 меньшего размера канала) температуры будут выравниваться, однако вместе с этим будет возрастать и температура рабочей поверхности плиты. В связи с этим приближение каналов к рабочей поверхности плиты на расстояние 30-42 мм (1,25-1,75 меньшего размера канала) является оптимальным с точки зрения выравнивания температур на рабочей поверхности плиты, а также обеспечения допустимой температуры нормальной эксплуатации холодильной плиты.The curves in Fig. 3 represent the temperature distribution of the working surface of the refrigerator between two adjacent channels ("channel-channel"). Figure 3 shows that the approach of the channels to the working surface at a distance of 18-24 mm (0.75-1 smaller channel size) allows you to reduce its average temperature to 196-227 ° C, respectively. However, a significant temperature difference (up to 60-45 ° C, respectively) occurs on the working surface of the plate, which leads to thermal stresses in the body of the plate. The offset of the channels to the working surface of the plate at a distance of 30-42 mm (1.25-1.75 smaller than the size of the channel) allows you to reduce its average temperature to 250-300 ° C, respectively, the surface temperature of the ribs will be at 400 ° C, which is permissible temperatures for the normal operation of gray cast iron products. With the further removal of the channels from the working surface of the plate to a distance of 42-48 mm (1.75-2.00 smaller than the size of the channel), the temperatures will equalize, however, along with this, the temperature of the working surface of the plate will increase. In this regard, the approximation of the channels to the working surface of the stove at a distance of 30-42 mm (1.25-1.75 smaller than the size of the channel) is optimal from the point of view of equalizing the temperatures on the working surface of the stove, as well as ensuring an acceptable temperature for normal operation of the refrigerator.
На фиг.4 представлены результаты исследований влияния расстояния (шага) между продольными осями соседних каналов на распределение температур рабочей поверхности плиты (соотношение меньшего размера канала к большему размеру канала составляет 1:4 (овальное отверстие - 24×96 мм), расстояние между продольной осью каналов и рабочей поверхностью холодильной плиты составляет 1,25 меньшего размера канала (30 мм).Figure 4 presents the results of studies of the influence of the distance (step) between the longitudinal axes of adjacent channels on the temperature distribution of the working surface of the plate (the ratio of the smaller channel size to the larger channel size is 1: 4 (oval hole - 24 × 96 mm), the distance between the longitudinal axis channels and the working surface of the refrigerator is 1.25 smaller than the size of the channel (30 mm).
Кривыми на фиг.4 представлено распределение температур рабочей поверхности холодильной плиты между двумя соседними каналами ("канал-канал"). На фиг.4 видно, что увеличение шага между каналами более чем на 168 мм (более чем на 1,75 большего размера канала) приводит к локальному повышению температуры рабочей поверхности плиты свыше 300°С, температура поверхности ребер будет превышать 400°С, что обуславливает перегрев ребер, возникновение термонапряжений и приводит к разрушению плиты. При шаге между каналами 120-168 мм (1,25-1,75 большего размера канала) температура рабочей поверхности плиты не достигает 300°С, температура поверхности ребер не достигает 400°С, т.е. плита работает в нормальных температурных условиях. Дальнейшее уменьшение шага менее чем на 1,25 большего размера канала, например шаг 110 мм (1,15 большего размера канала), нецелесообразно, т.к. при шаге 120 мм обеспечивается наиболее оптимальная разница между максимальной и минимальной температурами плиты в 8°С. Дальнейшее выравнивании температур на рабочей поверхности не обеспечит существенного увеличения эффективности охлаждения, при этом уменьшение шага (при соблюдении заявленных параметров отличительных признаков изобретения) будет обуславливать необходимость увеличения количества каналов по ширине плиты, увеличения количества отверстий в кожухе металлургического агрегата для вывода каналов, что приведет к снижению жесткости как самой плиты, так и кожуха металлургического агрегата.The curves in Fig. 4 represent the temperature distribution of the working surface of the refrigerator between two adjacent channels ("channel-channel"). Figure 4 shows that the increase in the step between the channels by more than 168 mm (more than 1.75 of the larger channel) leads to a local increase in the temperature of the working surface of the plate over 300 ° C, the surface temperature of the ribs will exceed 400 ° C, which causes overheating of the ribs, the occurrence of thermal stresses and leads to the destruction of the plate. With a step between channels of 120-168 mm (1.25-1.75 larger channel), the temperature of the working surface of the plate does not reach 300 ° C, the surface temperature of the ribs does not reach 400 ° C, i.e. The stove operates in normal temperature conditions. A further decrease in the pitch by less than 1.25 times the size of the channel, for example, a pitch of 110 mm (1.15 times the size of the channel) is impractical because at a step of 120 mm, the most optimal difference between the maximum and minimum plate temperatures of 8 ° C is ensured. Further equalization of temperatures on the working surface will not provide a significant increase in cooling efficiency, while decreasing the step (subject to the declared parameters of the distinguishing features of the invention) will necessitate an increase in the number of channels along the width of the plate, an increase in the number of holes in the casing of the metallurgical unit for outputting channels, which will lead to reducing the rigidity of both the plate itself and the casing of the metallurgical unit.
В таблице 1 отображена зависимость температуры и металлоемкости плиты в зависимости от выбранных геометрических размеров поперечного сечения овальных каналов (расстояние между продольной осью каналов и рабочей поверхностью холодильной плиты составляет 30 мм, расстояние между продольной осью каналов и задней "холодной" поверхностью холодильной плиты составляет 50 мм, расстояние между продольными осями соседних каналов составляет 144 мм).Table 1 shows the dependence of the temperature and metal consumption of the plate depending on the selected geometric dimensions of the cross section of the oval channels (the distance between the longitudinal axis of the channels and the working surface of the refrigerator is 30 mm, the distance between the longitudinal axis of the channels and the rear "cold" surface of the refrigerator is 50 mm , the distance between the longitudinal axes of adjacent channels is 144 mm).
В качестве базового варианта для анализа принята плита с круглой формой поперечного сечения канала (соотношение меньшего размера канала к большему размеру канала 1:1).As a basic option for analysis, a plate with a round cross-sectional shape of the channel is adopted (the ratio of the smaller channel size to the larger channel size is 1: 1).
Из таблицы 1 видно, что выполнение овального канала, у которого больший размер составляет менее чем 4 меньших размера канала (размеры канала в поперечном сечении при соотношениях от 1:1 до 1:3), обуславливает увеличение металлоемкости холодильной плиты и приводит к ухудшению ее охлаждения (максимальная температура рабочей поверхности плиты 384°С).From table 1 it is seen that the implementation of the oval channel, in which the larger size is less than 4 smaller channel sizes (channel dimensions in cross section at ratios from 1: 1 to 1: 3), leads to an increase in the metal consumption of the refrigerating plate and leads to a deterioration in its cooling (maximum temperature of the working surface of the plate 384 ° C).
Увеличение большего размера канала до 4 меньших размеров канала приводит к снижению максимальной температуры рабочей поверхности плиты до 309°С и обеспечивает нормальные температурные условия работы холодильной плиты.An increase in the larger channel size to 4 smaller channel sizes leads to a decrease in the maximum temperature of the working surface of the stove to 309 ° C and provides normal temperature conditions for the operation of the refrigerator.
При соотношении меньшего размера канала к большему 1:6 происходит снижение максимальной температуры рабочей поверхности плиты до 287°С и выравнивание температур (разность максимальной и минимальной температур рабочей поверхности плиты составляет 3°С).When the ratio of the smaller channel size to the larger 1: 6, the maximum temperature of the working surface of the plate decreases to 287 ° C and the temperature is equalized (the difference between the maximum and minimum temperatures of the working surface of the plate is 3 ° C).
Кроме того, при соотношении меньшего размера к большему от 1:4 до 1:6 обеспечивается снижение металлоемкости плиты на 22,6-26,9% (по сравнению с базовым вариантом).In addition, with a ratio of a smaller size to a larger one from 1: 4 to 1: 6, a reduction in the metal consumption of the plate by 22.6-26.9% is ensured (compared with the base case).
Дальнейшее увеличение большего размера канала более чем на 6 меньших размеров (соотношение 1:7) нецелесообразно, т.к. при таком выполнении каналов не происходит существенного повышения эффективности и равномерности охлаждения (если сравнивать вариант с соотношением 1:7 и вариант с соотношением 1:6, то видно, что максимальная температура рабочей поверхности плиты снижается всего на 3°С, выравнивание температуры улучшается всего на 1°С, а металлоемкость снижается на 1,2%), при этом имеет место существенное увеличение расходов на изготовление плиты с такими каналами.Further increase in the larger channel size by more than 6 smaller sizes (1: 7 ratio) is impractical because with such channels, there is no significant increase in the efficiency and uniformity of cooling (if we compare the variant with a ratio of 1: 7 and the variant with a ratio of 1: 6, then it can be seen that the maximum temperature of the working surface of the plate decreases by only 3 ° C, the temperature equalization improves only by 1 ° C, and metal consumption is reduced by 1.2%), while there is a significant increase in the cost of manufacturing a plate with such channels.
Исходя из изложенного выше и с учетом раскрытой причинно-следственной связи между совокупностью признаков заявляемого изобретения и достигнутым техническим результатом можно утверждать, что задача, поставленная в основу создания холодильной плиты металлургического агрегата, полностью решена, так как использование изобретения позволяет повысить эффективность и равномерность охлаждения металлургического агрегата.Based on the foregoing and taking into account the disclosed causal relationship between the totality of the features of the claimed invention and the achieved technical result, it can be argued that the problem posed as the basis for creating a refrigerating plate of a metallurgical unit is completely solved, since the use of the invention improves the efficiency and uniformity of cooling of metallurgical unit.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами:The essence of the invention is illustrated by drawings:
- фиг.1 - общий вид холодильной плиты;- figure 1 is a General view of the refrigerator;
- фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.- figure 2 is a section along aa in figure 1.
Холодильная плита 1 содержит выполненные в ней продольные каналы 2 для циркуляции охлаждающей среды. Каналы 2 в сечении имеют вытянутую форму, например овальную, и расположены со смещением с к рабочей поверхности 3 плиты 1.The
Выполнение каналов 2, поперечное сечение которых имеет вытянутую форму, может быть охарактеризовано выполнением меньшего размера а и большего размера b поперечного сечения канала 2. При этом больший размер b параллелен рабочей поверхности 3 холодильной плиты 1.The implementation of the
Каналы 2 в плите выполнены таким образом, что расстояние с между продольной осью каналов 2 и рабочей поверхностью 3 холодильной плиты 1 составляет от 1,25 до 1,75 меньшего размера а канала 2, расстояние d между соседними каналами 2 составляет от 1,25 до 1,75 большего размера b канала 2, при этом соотношение меньшего размера а канала 2 к большему размеру b канала 2 составляет от 1:4 до 1:6.The
Кроме того, плита 1 содержит выводы 4 для подвода охлаждающей среды и выводы 5 для отвода охлаждающей среды, количество которых соответствует количеству каналов 2 в плите 1 для циркуляции охлаждающей среды, при этом торцевые отверстия сквозных каналов 2 закрыты заглушками 6.In addition, the
В отдельных случаях изготовления заявляемая плита 1 может быть выполнена из чугуна (серый чугун, высокопрочный чугун), а каналы 2 образованы трубами для циркуляции охлаждающей среды. Заявляемая плита 1 может быть выполнена из стали. Заявляемая плита 1 может быть выполнена из меди. Кроме того, рабочая поверхность плиты может быть выполнена ребристой (на чертежах не показано), а также рабочая поверхность плиты может быть снабжена огнеупорным материалом (на чертежах не показано).In some cases, the manufacture of the
При этом при изготовлении плиты 1 ее рабочая поверхность 3 может быть выполнена ребристой со встроенным огнеупорным материалом (например, огнеупорным кирпичом, на чертежах не показано).Moreover, in the manufacture of the
В конкретном примере изготовления в холодильной плите 1 выполнены продольные каналы 2, которые в поперечном сечении имеют вытянутую форму, например овальную, и выполнены так, что отношение меньшего размера а канала 2 к большему размеру b канала 2 составляет 1:4 (отверстие - 24×96 мм). При этом каналы 2 смещены к рабочей поверхности 3 плиты 1, расстояние с между продольной осью каналов 2 и рабочей поверхностью 3 холодильной плиты 1 составляет 1,25 меньшего размера а канала 2 (30 мм), а расстояние d между соседними каналами 2 составляет 1,5 больших размеров b каналов 2 (144 мм).In a specific manufacturing example,
Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.
Охлаждающая среда поступает через выводы 4 в нижний участок каналов 2 для циркуляции охлаждающей среды и, нагреваясь, отводится через выводы 5 в верхнем участке каналов 2. Тепловой поток воспринимается телом холодильной плиты 1 и передается к охлаждающей среде, обеспечивая охлаждение плиты.The cooling medium enters through the terminals 4 in the lower section of the
Заявляемая холодильная плита, в готовом к эксплуатации виде, может быть установлена как в системах водяного охлаждения металлургических агрегатов, так и в системах испарительного охлаждения. В случае использования заявляемой холодильной плиты при водяном охлаждении металлургического агрегата в качестве охлаждающей среды применяется холодная химочищенная вода или техническая вода. В случае использования заявляемой холодильной плиты при испарительном охлаждении металлургического агрегата в качестве охлаждающей среды применяется пароводяная смесь.The inventive refrigerating plate, in a ready-to-use form, can be installed both in water cooling systems of metallurgical units and in evaporative cooling systems. In the case of using the inventive refrigerating plate for water cooling of a metallurgical unit, cold chemically purified water or process water is used as the cooling medium. In the case of using the inventive refrigerating plate for evaporative cooling of a metallurgical unit, a steam-water mixture is used as a cooling medium.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200609262A UA80374C2 (en) | 2006-08-22 | 2006-08-22 | Cooled plate of metallurgical unit |
| UAA200609262 | 2006-08-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007127518A RU2007127518A (en) | 2009-01-27 |
| RU2354709C1 true RU2354709C1 (en) | 2009-05-10 |
Family
ID=38799493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007127518/02A RU2354709C1 (en) | 2006-08-22 | 2007-07-18 | Refrigeratory plate of metallurgical aggregate |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2354709C1 (en) |
| UA (1) | UA80374C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2557437C1 (en) * | 2014-01-10 | 2015-07-20 | Государственное предприятие "Украинский научно-технический центр металлургической промышленности "Энергосталь" (ГП "УкрНТЦ "Энергосталь") | Cooling plate of blast furnace |
-
2006
- 2006-08-22 UA UAA200609262A patent/UA80374C2/en unknown
-
2007
- 2007-07-18 RU RU2007127518/02A patent/RU2354709C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2557437C1 (en) * | 2014-01-10 | 2015-07-20 | Государственное предприятие "Украинский научно-технический центр металлургической промышленности "Энергосталь" (ГП "УкрНТЦ "Энергосталь") | Cooling plate of blast furnace |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA80374C2 (en) | 2007-09-10 |
| RU2007127518A (en) | 2009-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2014141355A (en) | HEAT SHIELD ELEMENT FOR COMPRESSOR AIR CIRCUIT AROUND COMBUSTION CHAMBER | |
| KR101684985B1 (en) | Stave cooler for a metallurgical furnace and method for protecting a stave cooler | |
| ES2287167T3 (en) | REFRIGERATION ELEMENT. | |
| US2222004A (en) | Electric furnace roof construction | |
| CN100398966C (en) | Method for decreasing heat loss caused by grate bricks in industrial furnace | |
| RU2354709C1 (en) | Refrigeratory plate of metallurgical aggregate | |
| US20070013113A1 (en) | Cooling element for shaft furnaces | |
| US2436452A (en) | Water-cooled furnace supporting member | |
| RU2212013C2 (en) | Cooled plate for shaft furnaces | |
| AU2012315404B2 (en) | Furnace with refractory bricks that define cooling channels for gaseous media | |
| US2256179A (en) | Shaft cooling system for blast furnaces | |
| KR100665514B1 (en) | Water cooling cover for blast furnace | |
| JP3796981B2 (en) | Stave | |
| JP5752742B2 (en) | Cooling structure of vertical lime kiln | |
| RU2557437C1 (en) | Cooling plate of blast furnace | |
| JP7140270B2 (en) | Staves for cooling blast furnace walls | |
| CN211947180U (en) | Cooling wall for titanium slag smelting furnace | |
| KR20140144580A (en) | Cooling apparatus for furnace and method for changing flow passages thereby | |
| RU2718775C1 (en) | Copper refrigerating plate with wear-resistant inserts for blast furnace | |
| KR102141071B1 (en) | Method for designing refractory and cooling plate of blast furnace | |
| KR100747743B1 (en) | Heating furnace, cooler and roller hearth type annealing furnace with a preventing vortex guide | |
| RU2204611C1 (en) | Copper plate-type refrigerator for blast furnace | |
| RU2232365C1 (en) | Heat removal jacket | |
| CN107236838A (en) | Blast furnace cooling device | |
| CN202074830U (en) | Curtain for heating furnace or heat retaining furnace |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110719 |