SU1601487A1 - Свод электродуговой печи - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к конструкци м сводов электродуговых сталеплавильных печей. Цель изобретени  - повышение эксплуатационной стойкости, снижение стоимости изготовлени  и эксплуатационных расходов. Свод электродуговой печи содержит центральную огнеупорную часть и охлаждаемую периферийную часть. Последн   выполнена в виде автономных модульных циркул ционных теплообменников, каждый из которых содержит дополнительную промежуточную кольцевую трубу 4, снабженную глухими перегородками 5. Радиально расположенные трубы 3 свода объединены в пучки и образуют циркул ционные контуры с последовательным увеличением в них количества труб. Каждый циркул ционный контур состоит из 2-х последовательно расположенных пучков труб, соединенных друг с другом через пространство, образованное глухими перегородками 5 промежуточной кольцевой трубы 4, а внутренний 2 и наружный 1 кольцевые коллекторы снабжены плавниковыми перегородками 6, закрепленными на общей гибкой св зи 7. Выбранные соотношени  параметров отдельных элементов свода позвол ют обеспечить его эффективное охлаждение и газоплотность и до минимума свести в нем термонапр жени . 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к конструкци м сводов элех- |тродуговых сталеплавильных печей. , Цель изобретени  - повышение экс- |плуатационной стойкости, снижение стои- JMOCTH изготовлени  и эксплуатационных расходов.

I На фиг. 1 показан свод электродуго- иой печи, вид сверху; на фиг. 2 - раз- 1рез АА на фиг. 1; на фиг. 3 - модуль охлаждаемого свода; на фиг. 4 - гечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - график тепловых нагрузок; на фиг. 6 - схема работы подвижных перегородок; на фиг. 7 - схема работы неподвижных перо городе к.

Свод электродуговой печи содержит центральную огнеупорную В и охлаждаемую периферийную Г части. Периферийна  часть Г свода состоит из автономных модульных циркул ционных теплообменни- i коп, каждый из которых содержит наружные 1 и внутренние 2 кольцевые коллекторы , соединенные между собой/радиаль- но расположенными трубами 3. Кроме того, модуль содержит дополнительную промежуточную кольцевую трубу 4, снабженную глухими перегородками 5.

Раднально расположенные трубы 3 объединены в пучки, образующие циркул ционные контуры с последовательным увеличением в них количества труб. Каждый циркул ционный контур состоит из даух последовательно расположенных пучков труб, соединенных один с другим чере.ч пространство , образованное глухими перегородками 5 промежуточной кольцевой трубы 4. Внутренний 2 и наружный кольцевые коллекторы снабжены плавниковыми перегородками 6, закрепленными и соединенными между собой с помощью гибкой св зи 7, что создает три степени свободы плавниковой перегородки.

Внутренние 2 и наружные кольцевые 5- ллекторы разделены на поворотные камеры , иар.ример, Д различной длины с подсоединенными к ним с равномерным тагом радиально расположенными трубами 3. Камеры Д выполнены так, что отношение количества труб в последнем пучке отвод щего контура к количеству труб в пер5

вом пучке подвод щего контура состав- л ет 1,5-2,5. OiHoujeHHe площади сечени  плавниковой перегородки 6 к площади сечени  каждого коллектора 1 или 2 составл ет 0,75-0,90. Плавниковые перегородки 6 могут быть выполнены как в форме шаров, так и в виде двух конусов с об- 0 щим основанием.

Радиус окружности дополнительной промежуточной кольцевой трубы 4 составл ет 0,55-0,75 радиуса окружности наружного кольцевого коллектора 1. Автономный модульный циркул ционный теплообменник оснащен раздающим 8 и сливным 9 коллекторами , а также сливным патрубком 10. Газоплотность модулей-теплообменников обеспечиваетс  огнеупорным кирпичом, укладываемым поверх труб плашм  или на 0 ребро.

Свод электродуговой печи работает следующим образом.

Охлаждающа  жидкость (вода) от раз: дающего коллектора 8 свода в равных объемах поступает в модульные циркул - 5 ционные теплообменники, в которых из камеры Д наружного коллектора 1, равномерно распредел  сь по радиально расположенным трубам 3 пучка, через камеру промежуточной кольцевой трубы 4 поступает в поворотную камеру внутреннего коллектора 2, где происходит разделение потока на две части. Основной поток поворачиваетс  на 180°, направл  сь по-радиально расположенным трубам 3. через камеры, образованные глухими перегород- 5 ками 5 промежуточной кольцевой трубы 4, в наружный коллектор I.

Часть потока вдоль оси внутреннего 2 и наружного 1 коллекторов направл етс  к сливному патрубку 10, унос  с собой отделившиес  от труб 3 частицы на- 50 кипи и окалины. Осуществив, таким образом , несколько поворотов на ISO, охлаждающа  жидкость (вода) через сливной патрубок 10 поступает в сливной коллектор 9.

Выполнение плавниковых перегородок 6 55 в форме щаров или двух конусов с общим основанием обеспечивает их высокую подвижность за счет трехступенчатой свободы закреплени . Малое гидравл|{ческое

сопротивление перегородок 6 создает услови  дл  перетока и выиоса крупных частиц накипи и окалины вдоль наружного I и внутреннего 2 коллекторов при последовательном прохождении пространства поворотных камер и далее из сливного коллектора 9, что обеспечивает в процессе работы свода освобождение модульного циркул ционного теплообменника от гр зи. Наличие плавниковых перегородок 6 с гибкими св з ми 7 обеспечивает также слив воды из модул  при его ремонте, что особенно важно в зимних услови х. Последовательное увеличение количества труб в пучках облегчает работу контура в услови х образовани  пара в трубах 3 при местном кипении и его конденсацию.

Выбранный радиус (0,55-0,75 радиуса окружности наружного кольцевого коллектора 1) промежуточной кольцевой трубы 4 способствует расположению труб 3 в пучке с одинаковым зазором по всей поверхности свода, обеспечива  защиту ог- неупорного кирпича, укладываемого поверх труб плашм  или на ребро, а также газоплотность и эффективность охлаждени  в различных температурных зонах.

Изготовление свода, из модульных блоков позвол ет осуществить принцип раздельного питани  охлаждающей водой отдельных частей трубчатой конструкции, что позвол ет повысить эффективность охлажде- ии  свода в целом, облегчает и ускор ет ремонт свода при замене труб, вышедших из стро .

Выполнение циркул ционного модул  с дополнительной промежуточной кольцевой трубой, концентрически расположенной по отношению к внутреннему и наружному кольцевым коллекторам, соечиненны.ч между собой с помощью радиально расположенных труб с различным количеством в зависимости от стороны, обращенной к наружному или внутреннему коллектору, позвол ет более оптимально учесть области с различными тепловыми нагрузками путем одинакового теплосъема за счет различных скоростей протекани  охлаждающей среды в трубах благодар  их различному количеству при одинаковом количестве теплоносител . Учнтыва  то, что в электродуговых печах нового поколени  окружность распада электродов умеиьщаетс , а электрическа  мощность возрастает, повышаетс  теплова  нагрузка на центральную часть. Вместе с тем различие в величине тепловых нагрузок на центральную и периферийиую части характерно дл  дуговых печей всех типов и мощностей.

Величина 0,55-0,75 (отношение радиуса кольца окружности промежуточной кольцевой трубы к радиусу окружности кольца наружного кольцевого коллектора) позвол ет учесть изменение этой границы в зависимости от мощности и других парамет«

ров дуговой печи. Дл  печей крупного тоннажа и печей нового поколени  более оптимально соотношение, равное 0,55. Дл  печей малого тоннажа и с меньшей удель5 ной электрической мощностью более оптимально соотношение, равное 0.75. Выход за эти пределы нецелесообразен, так как границы области с различными тепловыми нагрузками соответствуют указанным преде10

Така  конструкци  свода позвол ет наиболее эффектнвно дифференцировать интен- снвность водоохлаждени  в различных, зонах свода путем ввода промежуточного 15 кольцевого коллектора, размещаемого на радиусе величиной 0,55-0,75 R свода Дл  этого водоохлаждаема  перифернйна  часть свода (фиг. 4) промежуточным коллектором 4 делитс  на зоны 1 и И раз- личающиес  между собой существенно раз- - У личнымн тепловыми нагрузками, график изменени  которых представлен на фиг 5 полученный экспериментальный путем на 100-тонной печи, оснащенной сводом конструкции фирмы «Демаг.

25 На графике четко виден крутой перегиб , начинающийс  на радиусе составл ющем 0,55 R свода. Переходной характер соответствует участку, наход щемус  в пределах 0,55-0,75 R свода. Дополнительными исследовани ми установлено, что пере- 30 гиб кривой на графике изменени  тепловых нагрузок может отодвигатьс  до 0,6-0,7 R свода, а затем еще более круто выходить в область максимальных - значений.

Наличие промежуточной кольцевой трубы 35 позвол ет изменить плотность радиально расположенных труб в центральной и периферийной област х водоохлаждаемой части свода с одновременным изменением интенсивности теплообмена на границе областей различной теплонапр женности. Это досTUrai T r Cl«ААЖmww .

40

45

тигаетс  тем, что в пределах одного хода количество радиальных труб благодар  кольцевой трубе измен етс  по соотношению.

- n h.-f (1-2).

Такое соотношение количества труб содержащихс  в последовательных пучках каждого хода, позвол ет увеличить скорость движени  охлаждающей среды и за счет этого повысить интенсивность теплоотвода и 0 тем самым, сн ть более высокие тепловые нагрузки, возникающие во внутренней области водоохлаждающей части свода.

Увеличение количества труб в каждом последующем ходе позвол ет в пределах циркул ционного модул  поддерживать по ходу движени  воды непрерывно возрастающее проходное сечение тракта охлаждающей среды, что необходимо как в силу увеличени  объема жидкости в результате

е нагрева, так к в силу ее частичого перехода в парообразную фазу.

Отношение количества труб в последем пучке, отвод щем от контура охлажающую рабочую среду, к количеству руб в первом пучке, подвод щем к контуру охлаждающую жидкость, меньше 1,5 приводит к возрастанию гидравлического сопротивлени  циркул ционного контура и уменьшению его пропускной способности (снижению расхода охлаждающей воды), что, в свою очередь, вследствие роста объема парообразной фазы косвенно вли ет также на расход воды и, следовательно , приводит к падению эффективности теплоотвода от трубчатых элементов модульного контура. Соотношение этих величин больше 2,5 нежелательно из-за падени  эффективности теплоотвода на кольцевых участках циркул ционного контура вследствие недостаточных скоростей, прохождени  охлаждающей среды.

Размещение внутри кольцевых коллекторов плавниковых перегородок на гибкой св зи типа металлической нити позвол ет разделить их внутреннее пространство на автономные объемы различной длины, служащие . поворотными камерами дл  охлаждающей воды, при этом они одновременно играют роль водосборного и во- дораздающего коллекторов.

Выполнение плавниковых перегородок с ечением, составл ющим 0,75--0,90 проходного сечени  коллектора, позвол ет основной поток охлаждающей среды направить по циркул ционному пути модульного теплообменника с поворотом его в камерах кол екторов. Выполнение плавниковых перегородок в форме щаров или двух конусов с общим основанием позвол ет сохранить выбранное соотношение сечений 0,75-0,90 независимо от положени  перегородки.

Указанное отношение площади сечени  плавниковой перегородки к площади сечени  коллектора позвол ет регулировать гидравлическне параметры движени  охлаждающей воды, а именно более равномерно распределить давление в контурах, а также снизить гидравлические потери при поворотах потока. Поэтому при соотношении площади сечени  меньше 0,75 может нарушитьс  однонаправленное - от входа в подвод щий коллектор до выхода из бт- вод щего коллектора - движение охлаждающей воды, а при соотношении более 0,90 возрастают гидравлические потери, что нежелательно.

При выходе величины отношени  плош.а- ди сечени  плавниковой перегородки к площади внутреннего сечени  коллектора за предел, равный 0,75, нарушаетс  нормальна ; циркул ци  охлаждающей воды в модуле . При выходе величины отношени  площади сечени  плавниковой перегородки

к площади внутреннего .сечени  коллектора за верхний предел, равный 0,9, не обеспечиваетс  эффективное удаление частиц накипи и окалины.

Конструкцию, функциональные особенности и работу плавниковых перегородок, отличи  условий работы коллекторов при их оснащении плавниковой и глухой перегородками по сн ют фиг. 6 и 7. И плавйи- кова , и глуха  перегородки позвол ют осуществл ть поворот потока охлаждающей воды 8 торцовых коллекторах модул . При плавниковых перегородках на стенках трубь5 отсутствуют отложени  частичек на- д кипи и окалины, в то врем  как при глухой перегородке отложени  образуютс  и интенсивно растут в процессе эксплуатации свода, что приводит к преждевременному выходу его на стро . Выполнение плавниковых перегородок с отношением пло- 0 щади ее сечени  к площади внутреннего сечени  коллектора, составл ющим 0,75- -0,90, позвол ет промывать стенку трубы на участке поворота основного потока охлаждающей воды в торцовых коллекторах и тем самым предотвращать обра- зованн  отложений. Указаина  форма перегородок обеспечивает их самоцентрирование в коллекторе./

Конструкци  свода за счет введени  дополнительного промежуточного коллектора с 30 глухими перегородками позвол ет организовать новые циркул ционные контуры, а выбранные параметры конструкции - максимально реализовать технологические возможности предлагаемого свода.

Claims (4)

1. Свод электродуговой печи, включающий центральную огнеупорную часть и охлаждаемую периферийную часть, состо щую из отдельных водоохлаждаемых панелей,

отличающийс  тем, что, с целью повышени  эксплуатационной стойкости, снижени  стоимости изготовлени  и эксплуатационных расходов, водоохлаждаемые панели выполнены в виде автономных модульных теплообменников , каждый из которых содержит внутренний и наружный кольцевые коллекторы с перегородками, промежуточную кольцевую трубу со стационарными перегородками , которые дел т трубу на отдельные участки, а также радиальные трубы,

соедин ющие внутренний и наружный коллекторы с промежуточной трубой, йрнчем перегородки внутреннего и наружного коллекторов свободно установлены на гибкой св зн, а } адиальные трубы расположены с равным шагом, при этом стационарные перегородни дел т промежуточную трубу так, что количество радиальных труб, подсоединен- ,ных к каждому последующему участку, больше, чем к предыдущему.

2.Свод по п. I, отличающийс  тем, что отношение количества труб на последнем участке к количеству труб на первом участке составл ет 1,5-2,5.

3.Свод по п. 1, отличающийс  тем, что отношение площадн сеченне подвижной перегородкн к площадн сечени  коллектора составл ет 0,75-0,9,, причем подвижные перегородки выполнены в форме шаров или двух конусов с общим основанием.

4. Свод по п. I, отличающийс  тем, что раднус окружности промежуточной трубы составл ет 0,5-0,75 радиуса окружности наружного кольцевого коллектора.

Фие.2

Фи.г.З

Фиг. в