Способ сушки и разогрева футеровки сталеразливочного ковша и устройство для его осуществления

Изобретение относится к металлургии, в частности к тепловой обработке сталеразливочных ковшей. В способе осуществляют нагрев футеровки горелкой и отвод конвективным теплообменом рабочей среды за пределы ковша. В полости ковша создают ламинарное движение рабочей среды за счет установки на рабочей поверхности крышки разделительной насадки, при этом разделительная насадка имеет переменное сечение, расширяющееся к крышке. Изобретение позволяет повысить теплоотдачу от рабочей среды к футеровке сталеразливочного ковша, уменьшить выброс вредных газов в атмосферу цеха, а также повысить надежность и долговечность разделительной насадки за счет уменьшения температуры ее нагрева и увеличения ее толщины. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к тепловой обработке сталеразливочных ковшей.

В настоящее время сушка и разогрев футеровки сталеразливочных ковшей на большинстве металлургических предприятий производится на специальных стендах при помощи газовоздушных горелок.

Процесс сушки и разогрева футеровки ковша сводится к нагреву футеровки теплом, которое выделяется в процессе преобразования одних химических соединений (топливо и окислитель) в смесь других химических соединений (продукты сгорания, являющиеся рабочей средой). Теплообмен происходит как путем излучения, так и прямым соприкосновением рабочей среды с материалом футеровки, то есть конвекцией.

Для поддержания высокой температуры рабочей среды постоянно обеспечивается процесс горения, а остывающая рабочая среда, уже как дым, выводится из пространства ковша. В целом, процесс сушки и (или) разогрева производится с помощью перемещающихся материалов, находящихся в газообразном состоянии.

Движение газов во внутреннем пространстве ковша представляет собой сложный процесс в результате того, что, после сгорания топлива, образованная рабочая среда, состоящая из продуктов сгорания, отражается от днища и стенок ковша и устремляется навстречу факелу в дымоотводящее устройство. Поэтому конструкция дымоотводящего устройства играет важную роль в определении характера движения рабочей среды.

Излучение играет малую роль в связи с низкой светимости факела и задымленностью внутреннего пространства ковша. Эффективность же конвективного теплообмена во многом определяется характером движения (омывания) рабочей средой поверхности футеровки.

Известен «Способ сушки и нагрева многослойной футеровки сталеразливочного ковша» RU 2138365 [1], включающий установку ковша на стенд, прикрытие ковша крышкой с закрепленным на ней горелочным устройством, подачу природного газа и воздуха в горелку, поджиг ее, непрерывный нагрев футеровки факелом, температуру которого регулируют по коэффициенту избытка окислителя, удаление газообразных продуктов сгорания и влаги из ковша, нагрев осуществляют по трем режимам: режиму сушки, номинальному режиму и форсированному режиму, при этом в качестве горелочного устройства используют многоствольное эжекторное устройство, удаление продуктов сгорания и влаги осуществляют через многоствольные воздушные эжекторы, которые располагают в крышке равномерно и симметрично относительно горелочного устройства, а крышку прикрывают с зазором относительно торца ковша.

Недостатком известного способа является низкая эффективность прогрева донной части ковша.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Способ сушки монолитной футеровки металлургического резервуара для жидких продуктов и использование для этого применения горелки» FR 2706991 [2], включающий использование крышки с установленной газовой горелкой, установленной с зазором между крышкой и верхней части ковша, разделительную насадку цилиндрической формы, расположенную на стороне крышки, обращенной к ковшу.

Известное устройство обладает повышенной по сравнению с [1] эффективностью прогрева донной части ковша благодаря наличию разделительной насадки, направляющей газы от горелки в донную часть ковша.

К недостаткам устройства относится низкие надежность и долговечность, обусловленные перегревом достаточно тонкой разделительной насадки. Низкая эффективность обусловлена турбулентным характером течения горелочных газов.

Технический результат повышение эффективности, надежности, долговечности. Дополнительный технический результат уменьшение вредных выбросов в атмосферу цеха.

Технический результат достигается тем, что: способ сушки и разогрева футеровки сталеразливочного ковша накрытого крышкой с горелкой, и имеющего дымоотводящее устройство, включающий нагрев футеровки горелкой и отвод конвективным теплообменом рабочей среды за пределы ковша, характеризуется тем, что в полости ковша создают ламинарное движение рабочей среды за счет установки на рабочей поверхности крышки разделительной насадки, (формирующей поток рабочей среды на начальной стадии горения и на завершающей фазе движения рабочей среды).

Способ может включать дымоотводящее устройство, имеющее канал, увеличивающегося сечения от периферии к дымоходу, (обеспечивает полное поглощение удаляемого дыма, без выбросов в окружающую среду).

Устройство для осуществления способа по п. 1, включающее крышку с установленной газовой горелкой, крышка установлена с зазором между крышкой и верхней частью ковша, разделительную насадку цилиндрической формы, расположенную на стороне крышки, обращенной к ковшу, характеризуется тем, что разделительная насадка имеет переменное сечение, расширяющаяся к крышке.

Внешняя образующая насадки может быть выгнута в сторону центра, а внутренняя образующая насадки может быть наклонена таким образом, что сечение канала уменьшается по направлению к крышке, что позволит дополнительно повысить эффективность благодаря дополнительному снижению турбулентности.

Устройство может содержать кольцевой дымосборник, соединенный с внешней стороной крышки, что позволит дополнительно повысить эффективность благодаря повышению температуры горелочных назов.

Кольцевой дымосборник может быть соединен с патрубком дымовой трубы, причем кольцевой дымосборник имеет переменное сечение, наиболее широкое в области дымовой трубы (наименее широкое в области, противоположной дымовой трубе), что позволит дополнительно повысить эффективность благодаря дополнительному снижению турбулентности.

Осуществление изобретения:

На фиг. 1 показан сталеразливочный ковш (вид сбоку), установленный на устройстве сушки и нагрева ковшей, накрытый крышкой-зонтом устройства, на фиг. 2 показано то же по сечению А-А, где:

1 - сталеразливочный ковш с футеровкой;

2 - крышка;

3 - горелка;

4 - факел;

5 - разделительная насадка;

6 - дымоход;

7 - дымосборник;

8 - ниспадающий поток газов факела;

9 - восходящий поток газов рабочей среды.

Устройство действует следующим образом:

Устройство сушки и разогрева ковшей работает следующим образом: сталеразливочный ковш 1 с футеровкой, которую надо просушить или разогреть устанавливается в устройство сушки и разогрева ковшей. Крышка (с зонтом) 2 устройства накрывает ковш с зазором, величина которого определяется технологическим процессом сушки и разогрева. В горелку 3, расположенную по оси ковша, подают горючий газ и воздух. Газ поджигают. Факел 4, выходящий из горелки 3, представляет собой определенный объем пространства, заполненный веществом, находящемся в газовом состоянии, в котором происходят физико-химические реакции горения. Поток газов, образующих факел упирается в дно ковша 1, отражается от него и уже как продукты сгорания или рабочая среда, передающая тепло футеровке ковша конвективным способом, устремляется в направлении дымоотводящего устройства.

Благодаря наличию в крышке разделительной насадки 5, в пространстве между устьем горелки и поверхностью завихрения рабочей среды не образуются, улучшаются условия формирования факела, что в дальнейшем увеличивает теплопередачу. Кроме того, разделительная насадка позволяет сформировать равномерное движение рабочей среды в дымоотводящее устройство.

При использовании в составе дымоотводящего устройства дымосборника, рабочая среда, теперь уже просто дым, равномерно покидают пространство ковша через зазор между крышкой-зонтом и краем ковша, собираясь при этом в канал дымосборника 7. Естественно, количество дыма увеличивается по мере приближения канала от дальней точки к дымоходу 6. Благодаря увеличивающемуся сечению дымосборника, увеличивающееся количество дыма беспрепятственно уходит в дымоход.

Таким образом, несмотря на то, что процессы газодинамики, проходящие во внутреннем пространстве ковша, ограниченного крышкой, весьма сложны, можно говорить об упорядочении этих процессов, что приведет к белее полной теплопередачи от рабочей среды к футеровке сталеразливочного ковша.

Технический результат повышение эффективности достигается повышением теплоотдачи от рабочей среды к футеровке сталеразливочного ковша. Повышение надежности и долговечности достигается уменьшением температуры разделительной насадки и увеличением ее толщины. Технический результат достигается тем, что на внутренней поверхности крышки в устье горелки устанавливается профилированный канал, разделяющий зону воспламенения факела горелки отзоны удаления из ковша движущейся навстречу факелу рабочей среды, причем сечение канала способствует формированию равномерного истечению рабочей среды из пространства ковша без возникновения застойных зон, благодаря чему устраняется турбулентное движение рабочей среды в устье горелки, и обеспечивается направление потока рабочей среды к дымоотводящему устройству, которое имеет увеличивающее сечение, благодаря чему в канал помещается весь дым, объем которого увеличивается от периферии к дымоходу.

Промышленная применимость. Предлагаемый способ может успешно применяться для подогрева сталеразливочных ковшей.

1. Способ сушки и разогрева футеровки сталеразливочного ковша, накрытого крышкой с горелкой и имеющего дымоотводящее устройство, включающий нагрев футеровки горелкой и отвод конвективным теплообменом рабочей среды за пределы ковша, отличающийся тем, что в полости ковша создают ламинарное движение рабочей среды за счет установки на рабочей поверхности крышки разделительной насадки, причем разделительная насадка имеет переменное сечение, расширяющееся к крышке.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что включает дымоотводящее устройство, имеющее канал увеличивающегося сечения от периферии к дымоходу.

3. Устройство для осуществления способа по п. 1, включающее крышку с установленной газовой горелкой, крышка установлена с зазором между крышкой и верхней частью ковша, разделительную насадку, расположенную на стороне крышки, обращенной к ковшу, отличающееся тем, что разделительная насадка имеет переменное сечение, расширяющееся к крышке.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что внешняя образующая насадки выгнута в сторону центра, а внутренняя образующая насадки наклонена таким образом, что сечение канала уменьшается по направлению к крышке.

5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что дымоотводящее устройство содержит кольцевой дымосборник, соединенный с внешней стороной крышки, кольцевой дымосборник соединен с патрубком дымовой трубы, причем кольцевой дымосборник имеет переменное сечение, наиболее широкое в области дымовой трубы.