Устройство для подогрева емкости для транспортировки жидкого металла
Изобретение относится к устройствам для подогрева или поддержания в нагретом состоянии емкости, используемой в отделении выплавки для транспортировки металла, в частности ковша. Горелки (7) нагревательного устройства (5) расположены либо на внутренней стенке (6) закрывающей крышки (2) нагревательного стенда (1), либо на колонне (12), проходящей через закрывающую крышку (2) нагревательного стенда (1). Горелки (7) образуют распределенные поля (8). Значительная часть энергии в пористых горелках (7) преобразуется в лучистую энергию, а температура излучения превышает необходимую температуру нагрева огнеупорной футеровки емкости. Обеспечивается уменьшение выбросов СO2 и снижение расхода огнеупорных материалов. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение касается устройства для подогрева емкости, используемой в отделении выплавки для транспортировки металла, в частности ковша, снабженного огнеупорной футеровкой, при этом емкость нагревают на нагревательном стенде, имеющем закрывающую крышку для упомянутой емкости.
В отделениях выплавки металла, например в сталеплавильных цехах, расплавленный металл в жидком состоянии транспортируется с одной стадии производства металлопродукции на другую. При этом ковш не может быть холодным перед заполнением жидким металлом. Это требование в основном происходит от того, что, с одной стороны, заливаемый жидкий металл должен потерять за счет теплопередачи к ковшу только минимальное количество энергии.
С другой стороны, огнеупорная футеровка ковша очень чувствительна к ударной тепловой нагрузке, возникающей при заполнении металлом, что приводит к большому расходу огнеупорного материала. Поэтому целесообразно разницу температур между футеровкой ковша и жидким металлом сохранять как возможно меньшей.
На этом основании транспортные ковши для жидкого металла перед использованием подогревают на нагревательных стендах горелками или поддерживают их в нагретом состоянии как, например, известно из ЕР 1078704В1.
Использующиеся при этом газовоздушные горелки имеют мощность до 4 МВт и создают пламя, которое действует так, что обеспечивается быстрое перемещение отходящих газов, склонность к образованию отдельных струй отходящего газа, при этом отходящие газы содержат незначительное количество лучистой энергии.
Помимо того, что энергия энергоносителя используется плохо, образуется также нежелательно высокий выброс СО2. Кроме того, образование отдельных струй ведет к тому, что футеровка ковша является неравномерно нагретой, что приводит к возникновению температурных напряжений и соответственно больших потерь материала футеровки. К тому же остающийся в ковше остаток жидкого металла окисляется.
Изобретение ставит перед собой задачу создать устройство для нагрева без этих недостатков, а именно с лучшим использованием энергии, с уменьшением выбросов СО2 и снижением расхода огнеупорных материалов.
Эта задача в соответствии с изобретением решена путем применения для разогрева и сохранения тепла в емкости, и особенно в транспортном ковше пористых горелок. При использовании известных из WO 2004/092646 A1 пористых горелок для подогрева или поддержания в нагретом состоянии емкостей для транспортировки жидкого металла для целей нагрева используется эффективное сжигание энергоносителя в пористой горелке. Тем самым снижается количество отходящего газа, и кроме того, отходящий газ имеет одинаковую по объему температуру и скорость выхода, что может исключить образование отдельных струй.
Кроме того, в пористых горелках значительная часть подводимой энергии преобразуется в лучистую энергию. Благодаря этому достигается более экономное и эффективное использование энергии при сниженном выделении газа СО2, а также более быстрый подогрев емкости при более равномерном нагреве огнеупорного материала футеровки емкости.
Предпочтительный вариант выполнения изобретения заключается в том, что пористые горелки скомпонованы и расположены в виде полей горелок. Расположение полей горелок позволяет использовать их работу более оптимально.
Преимущественно, согласно данному изобретению предусмотрено то, что поля пористых горелок оптимально по расположению распределены на внутренней стенке закрывающей крышки.
Другим преимущественным вариантом является то, что через закрывающую крышку в емкость проходит колонна с распределенными на ней полями пористых горелок.
В обоих случаях отходящий газ с низкой скоростью поступает в нагреваемое пространство и создает равномерное распределение температур в поперечном разрезе, а также не вызывает образования отдельных струй в футеровке.
Одновременно большая часть энергии в горелках преобразуется в лучистую энергию, при этом температура излучения выше, чем необходимая температура (1100 - 1200°С) огнеупорного материала в емкости для транспортировки жидкого металла.
В исполнении подогревательного и поддерживающего в нагретом состоянии устройства с колонной, проходящей в подогреваемую емкость, предпочтительно предусмотрено, что пористые горелки распределены по всей периферии колонны. При использовании колонны, снабженной по бокам и преимущественно снизу полями пористых горелок, достигается эффективное воздействие излучения.
Если колонна, предпочтительно, выполнена многогранной, это позволяет улучшить ограниченное поверхностью расположение полей пористых горелок тем, что пористые горелки простым образом располагают на множестве плоских поверхностей граней.
Согласно предпочтительному варианту изобретения колонна снабжена подъемным устройством. Возможность подъема или опускания позволяет варьировать положение колонны и размещать колонну в положении, подходящем для заданной программы нагрева.
Если колонна к тому же будет иметь возможность поворачиваться вокруг своей продольной оси, при одновременном вращении подъемного устройства может быть достигнуто еще более равномерный подогрев или разогрев емкости для транспортировки жидкого металла.
Дальнейшие характеристики и детали изобретения показаны в нижеследующем описании чертежей, представляющих примеры исполнения данного изобретения, где:
На Фиг.1 схематически показан нагревательный стенд для подогрева и поддержания в нагретом состоянии емкости для транспортировки жидкого металла, который имеет крышку, оснащенную пористыми горелками, и закрывает ковш.
На Фиг.2 схематически показана закрывающая крышка по фиг.1, вид изнутри.
На Фиг.3 схематически показано, как в колонне, которая в соответствии с Фиг.1 введена в емкость через крышку, в областях расположения горелок образуются поля горелок.
На Фиг.4 - сечение по линии IV-IV по Фиг.1.
На Фиг.1 и 3 показан нагревательный стенд 1 с размещенной на нем крышкой 2 или 20, предназначенный для подогрева и/или поддержания в нагретом состоянии емкости 3 для транспортировки жидкого металла, которая соответственно закрыта крышкой 2 или 20, причем емкость выполнена как транспортный ковш. Емкость имеет футеровку из огнеупорного материала 4 по стенкам и на днище.
В исполнении по Фиг.1 нагревательное устройство 5 расположено на внутренней стенке 6 закрывающей крышки 2. Оно, как можно видеть из Фиг.2, состоит из множества пористых горелок 7, которые образуют поля 8, при оптимальном использовании площади внутренней поверхности размещены внутри крышки 2. Пористые горелки 7 подключены к питающим трубопроводам, не показанным здесь, по которым подается энергоноситель и кислород. При работе горелок внутри емкости образуется отходящий газ 9, который поступает туда с относительно низкой скоростью и имеет равномерное распределение температуры по площади полей 8 горелок 7 и не вызывает образования отдельных струй.
Одновременно в пористых горелках 7 большая часть энергии преобразуется в лучистую энергию, показанную стрелками 10. Отходящие газы 9 выходят наружу через закрывающиеся шибером 11 отверстия в днище емкости 3 для транспортировки жидкого металла.
В исполнении, показанном на Фиг.3 и 4, устройство 50 для нагрева располагается на колонне 12, проходящей через крышку 20, внутрь емкости 3 для транспортировки жидкого металла 3. Это устройство выполняется в виде многогранника (см. Фиг.4), при этом в размещенных оптимальным образом по позиции полях 8 расположены пористые горелки 7, которые соответственно размещены на множестве поверхностей граней колонны. На Фиг.4 также можно видеть проходящие через колонну подводы 13 и 14 энергоносителей и кислорода или воздуха для снабжения пористых горелок 7. Отходящие газы 9 и излучение 10 направлены радиально непосредственно на огнеупорный слой 4, причем газы через регулируемые шибером 11 отверстия в днище могут выпускаться наружу.
Как очень схематически показано на Фиг.3 и 4, при помощи подъемного устройства 15 колонна 12 может занимать оптимальное положение для нагревательного устройства 50, отвечающее задаче нагрева, при этом предусмотрена возможность поднимания и опускания колонны, а также для выравнивания подогрева или поддержания нагретого состояния в огнеупорном материале 4, посредством поворота колонны вокруг ее вертикальной оси, что видно на поворотной стрелке 16 на Фиг.4.
СПИСОК ПОЗИЦИЙ НА ЧЕРТЕЖАХ
1 Нагревательный стенд
2,20 Закрывающая крышка
3 Емкость для транспортировки жидкого металла
4 Огнеупорный материал
5,50 Устройство для нагрева
6 Внутренняя стенка крышки
7 Пористые горелки
8 Поля
9 Отходящие газы
10 Стрелка (излучение)
11 Шибер
12 Колонна
13 Подводящий трубопровод (энергоноситель)
14 Подводящий трубопровод (кислород)
15 Подъемное устройство
16 Стрелка направления вращения
1. Нагревательное устройство для подогрева емкости (3), имеющей огнеупорную футеровку и предназначенной для транспортировки жидкого металла в отделениях выплавки, содержащее нагревательный стенд (1) с крышкой (2, 20), закрывающей емкость, и горелки для подогрева и поддержания в нагретом состоянии емкости, отличающееся тем, что горелки (7) выполнены пористыми и скомпонованы на внутренней стенке закрывающей крышки или по всей периферии колонны (12), проходящей через закрывающую крышку, с образованием распределенных полей (8) горелок, значительная часть энергии которых преобразуется в лучистую энергию, а температура излучения превышает необходимую температуру нагрева огнеупорной футеровки емкости.
2. Нагревательное устройство по п.1, отличающееся тем, что колонна (12) выполняется многогранной.
3. Нагревательное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что колонна (12) снабжена подъемным устройством (15).
4. Нагревательное устройство по п.1, отличающееся тем, что колонна (12) выполнена с возможностью поворота вокруг продольной оси.
5. Нагревательное устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость (3) является транспортным ковшом.
6. Нагревательное устройство по п.1, отличающееся тем, что необходимая температура нагрева огнеупорной футеровки емкости составляет 1100-1200°С.
