Рабочее окно двухванной сталеплавильнойпечи

и 18 Н 063 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 07,03.81(088.8) по делам изобретений и открытий(71),Заявители Коммунарский ордена Октябрьской Революции и орден Красного Знамени металлургический завод и Ч л научно-исследовательский институт металлур(54) РАБОЧЕЕ Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к устройству рабочих окон сталеплавильных печей,Известно рабочее окно сталеплавильной печи, имеющее устройство для воздушной отсечки выбивающихся из окон дымовых газов 1), Устройство выполнено в виде коллекторов, размещенных в подвижных крышках вдоль боковых сторон. Каждый коллектор снабжен тремя соплами, направленными горизонтально и параллельно плоскости окна.Однако данное устройство не может обеспечить эффективного устранения выбросов дымовых газов из окна по следующим причинам.Во-первых, при направлении осей сопл параллельно плоскости окна в месте встречи вытекающих из них струй со струями противоположного направления или с торцом противоположной крышки поток газа обязательно разделяют на два, один из которых направлен в рабочее пространство печи, а другой - из окна в цех. В результате выбивание газов из окна может даже увеличиться.Во-вторых, при малом числе сопл, например при трех, с каждой стороны окна расстояние между соплами оказываются настолько большими, что дымовые газы свободно проходят между струями, вытекающими из соседних сопл.5 Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому изобретению является рабочее окно двухванной сталеплавильной печи, содержащее раму с проемом, расположенную 10 на ней с зазором заслонку, прикрепленныек раме параллельно боковым торцам заслонки коллекторы, в боковых стенках которых вмонтированы по высоте проема сопла, направленные в проем рамы. Боковые 15 стенки с соплами расположены по отношению к раме под углом 45 - 70 С, а каждый коллектор снабжен двумя дополнительными соплами, нижние из которых расположены на расстоянии от верхнего среза проема, 20 равном 0,1 - 0,3 его ширины, направленными под углом 15 - 40 к горизонтали и под углом 10 - 45 в плане 2).Однако в таком устройстве воздух завесывходит в проем окна отдельными струями и на некотором расстоянии от коллектора, где струи еще не слились в одну сплошную струю, дымовые газы могут проходить между струями из печи в цех и задача макси 811063мально возможного устранения выбросов запыленных газов не может быть решена полностью, Устранить эти выбросы газов можно лишь путем инжектирования их в струи завесы, что требует повышенных расходов воздуха.При подаче воздуха в проем окна рассредоточенными струями наблюдается повышенный подсос холодного воздуха атмосферы в завесу, что ухудшает тепловую работу печи.Уменьшить подсосы атмосферного воздуха было бы возможно путем подачи его в виде сплошной плоской струи, истекающей, например, из щелевого коллектора. Однако применение щелевого коллектора на двух- ванной печи недопустимо из-за возможного забивания узкой щели (ширины 2 - 3 мм) брызгами металла и шлака. Увеличение же ширины щели приведет к повышению расхода воздуха в завесу, что ухудшит тепловую работу печи. Кроме того, сложно изготовить коллектор, имеющий наклонную щель шириной всего 2 - 3 мм и длиной около 2000 мм.Целью изобретения является повышение эффективности аэродинамического уплотнения и уменьшение инжекции атмосферного воздуха в рабочее пространство печи.Поставленная цель достигается тем, что в рабочем окне двухванной сталеплавильной печи, содержащем раму с проемом, расположенную на ней заслонку с зазором, прикрепленные к раме параллельно боковым торцам заслонки коллекторы с соплами, боковые стенки которых расположены по отношению к раме под углом 45 - 70 и снабжены двумя дополнительными соплами, расположенными на каждом коллекторе, нижние из которых находятся на расстоянии от верхнего среза проема, равном 0,1 - 0,3 его ширины, направленными под углом 15 - 40 к горизонтали и 10 - 45 в плане, боковые стенки проема рамы, прилегающие к заслонке, выполнены закругленными по радиусу, равном 4 - 7 диаметрам сопла коллектора, а геометрические оси сопл пересекаются с рамой на расстоянии от среза проема, равном 0,8 - 1,2 радиуса закругления боковых стенок рамы.В устройстве отдельные струи воздуха, ударяясь о плоскость рамы, растекаются по ней и входят в проем окна как одна сплошная плоская струя.Формирование плоской струи в устройстве достигается без применения щелевого коллектора и обеспечивает повышение эффективности уплотнения при незначительных расходах воздуха в завесу. Снижение расхода воздуха по сравнению с прототипом достигается за счет устранения зазоров между отдельными струями, вытекающими из отдельных сопл. Кроме того, в 1,5 - 2,0 раза,по сравнению с известным устройством уменьшается подсос наружно 5 0 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 60 65 го воздуха в печь, поскольку плоская струя обладает соответственно меньшей подсасывающей способностью, чем круглые струи.Выполнение боковой стенки проема рамы закругленной по радиусу, равному 4 - 7 диаметра сопла коллектора, обеспечивает нужный для эффективной работы завес угол входа струй к плоскости окна (20 - 45) за счет частичного прилипания струй завесы к боковым стенкам рамы.Оптимальность выбранного радиуса закругления боковой кромки проема рамы подтверждается следующим.При радиусе закругления боковой кромки менее чем 4 диаметра сопла струи завесы практически слабо прилипают к боковой стенке рамы и входят в проем окна под небольшим углом (О - 15) к плоскости окна. При таких углах наклона струй, как показывает опыт, эффективность работы завес резко ухудшается. Объясняется это тем, что при направлении струй в плоскости окна или под небольшими углами в месте встречи струй со струями противоположного направления поток газа обязательно разделяется на два, один из которых направлен в рабочее пространство печи, а другой - из окна в цех, В результате выбивание газов из окна может даже увеличиться.При увеличении радиуса закругления боковой стенки рамы более 7 диаметров сопла струи завесы прилипают к боковой стенке рамы или столбикам и входят в проем окна под углом 45 - 90 к его плоскости. В результате этого центральная часть проема окна не перекрывается струями и выбросы из окна полностью не устраняются, Для полного устранения выбросов потребовалось бы значительное увеличение расхода газа на уплотнение.В предложенном устройстве геометрические оси струй завесы пересекаются с рамой на расстоянии от среза проема, равном 0,8 - 1,2 радиуса закругления боковых кромок рамы, что обеспечивает слияние отдельных струй завесы в одну плоскую струю. Объясняется это тем, что струя, атакующая под углом плоскую стенку, имеет угол раскрытия в 2 - 3 раза больший, чем в случае свободного истечения. В предложенном устройстве отдельные струи завесы после удара в раму входят в проем окна как одна плоская струя. Поскольку подсосы в плоскую струю значительно меньше, чем в систему одиночных неслившихся круглых струй, количество воздуха, поступающего в печь с завесой, уменьшается, что улучшает тепловую работу печи. Кроме того, для устранения выбросов дымовых газов из рабочего окна предложенной конструкции потребуется меньший расход воздуха по сравнению с известным устройством, так как в известном устройстве вблизи коллектора дымовые газы могут проходить между отдельными струями и устранить811063 Предложенное рабочее окно было исследовано на воздушной модели двухванной печи,. Испытания показали, что оно обеспечивает эффективное устранение выбросов га зов из рабочего окна при более:низких расходах подаваемого и инжектируемого воздуха в завесу по сравнению с прототипом.Из приведенных ниже данных моделирования, проведенного авторами, видно, что 1 О предложенное устройство обеспечиваетпрактически полное устранение выбросов из окна при расходе воздуха 1500 мз/час, в то время как в известном устройстве при том же расходе подаваемого воздуха вы бросы газов из окна составляют еще значительную величину (1220 мз/ч). Достаточно полное устранение выбросов в известном устройстве достигается лишь при подаче 2000 мз/час воздуха (см. табл.).20 Подсосы атмосферного воздуха в завесупредложенной конструкции сокращаются на 4000 м/ч по сравнению с прототипом. Кол-во воздухаподсасываемогозавесой,мз/час Кол-во выбиваемых из окна дымовых газов,м/часТип рабочего окна Предложенная конструкциярабочего окна 1500 6000 Известная конструкция рабочего окна (прототип) 10000 130 На фиг. 1 показан общий вид рабочего окна; на фиг. 2 - сечение А - А фиг. 1. 25Рабочее окно двухванной сталеплавильной печи содержит раму 1 с проемом, заслонку 2, коллекторы 3, имеющие боковые стенки 4, снабженные соплами 5. Боковые стенки 4 установлены по отношению к ра ме под углом р=45 - 70. Коллекторы 3 помимо основных сопл 5 снабжены двумя дополнительными соплами 6, направленными под углом а=15 - 40 и расположенными на расстоянии 0,1 - 0,3 ширины проема рамы, 35Боковые кромки проема рамы 1 выполнены скругленными с радиусом Л=(4 - 7)И, где д - диаметр сопла. Геометрические оси сопл 5 пересекаются с рамой 1 на расстоянии /= (0,8 - 1,2) /с, 40Устройство работает следующим образом. Из цеховой магистрали сжатый воздух по трубопроводам 7 поступает в плоскости коллекторов 3. Расход воздуха на завесу одного окна составляет 1400 в 16 м/ч,при 45 открытой заслонке и 700 в 8 м/час при закрытой заслонке, При подъеме заслонки отдельные струи воздуха, ударяясь о рамы, сливаются в одну плоскую струю и входят эти выбросы можно только за счет инжектирования их в завесу, что требует повышенных расходов воздуха.При указанном расстоянии пересечения геометрических осей струй с рамой предложенное устройство обеспечивает эффективное устранение выбросов дымовых газов из рабочего окна. Это подтверждается тем, что при расстоянии, меньшем 0,8 радиуса закругления боковой кромки рамы, струи завесы не успевают полностью раскрыться на раме и входят в ее проем в виде отдельных струй. В результате этого увеличиваются подсосы наружного воздуха в завесу, что приводит к ухудшению тепловой работы печи.При увеличении расстояния более, чем 1,2 радиуса закругления боковой кромки рамы, возрастут потери на трение о раму, и струи будут входить в проем окна с меньшей скоростью, и для полного устранения выбросов дымовых газов также потребуется увеличение расхода воздуха в завесу. в проем окна под углом 20 - 45 к плоскости окна. Создают аэродинамическую завесу в проеме открытого окна и препятствуют выбиванию дымовых газов из рабочего пространства в цех,При опускании заслонки воздух завесы поступает в зазор между рамой и заслонкой и создает аэродинамические уплотнения щели по всей высоте проема рамы, Горизонтальная щель между рамой и заслонкой в верхней части окна уплотняется струями воздуха, истекающего из дополнительных сопл 6.Иопытания показали, что предложенное устройство надежно в работе и обеспечивает практически полное устранение выбросов запыленных газов из открытых и закрытых окон при меньших расходах воздуха, чем в известных устройствах. Таким образом, получено решение важной социальной и технической проблемы, открывающее возможность существенного увеличения объема выплавки стали в стране за счет ввода в действие новых двухванных агрегатов.Редактор В. Смирягина Заказ 1008/2 . Изд.360 Тираж 661 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 Наряду с улучшением условий труда предлагаемое устройство повышает эффективность тепловой работы печи. Сокращаются потери тепла с отходящими дымовыми газами за счет уменьшения подсосов холодного воздуха в завесы, Это обеспечивает снижение удельного расхода жидкости чугуна на 4 - 6 кг/т стали. Рабочее окно двухванной сталеплавильной печи, содержащее раму с проемом, расположенную на ней заслонку с зазором, прикрепленные к раме параллельно боковым торцам заслонки коллекторы с соплами, боковые стенки которых расположены по отношению к раме под углом 45 - 70, и снабжены двумя дополнительными соплами, расположенными на каждом коллекторе,нижние из которых находятся на расстоянии от верхнего среза проема, равном 0,1 -0,3 его ширины, направленными под углом15 - 40 к горизонтали и 10 - 45 в плане,5 отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности аэродинамическогоуплотнения и, уменьшения инжекции атмосферного воздуха, боковые кромки проемарамы, прилегающие к заслонке, выполнены1 О закругленными по радиусу, равному 4 - 7диаметрам сопла коллектора, а геометрические оси сопл пересекаются с рамой на расстоянии от среза проема 0,8 - 1,2 радиусазакругления боковых кромок рамы,15 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США3203682, кл, 263 в ,1963.2, Авторское свидетельство СССР по за 20 явке2598499/22-02, кл. Р 27 В 3/10, 1978.