Свод электродуговой печи

(54) СВОД ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЕЧИ (57) . Изобретение относится к металлургии, в частности к конструкциям сводов электродуговых сталеплавильных печей. Цель изобретения - повышение эксплуатационной стойкости, снижение стоимости изготовления и эксплуатационных расходов. Свод электродуговой печи содержит центральную огнеупорную часть и охлаждаемую периферийную часть. Последняя выполнена в виде автономных модульных циркуляционных теплообменннков, каждый из которых содержит дополнительную промежуточную кольцевую трубу 4, снабженную глухими перегородками 5. Радиально расположенные трубы 3 свода объединены в пуч(21) 4484140/27-02(71) Научно-производственное объедипо защите атмосферы, водоемов, испванию вторичных энергоресурсов и одению металлургических агрегатов наприятиях черной металлургии(56) Авторское свидетельство СССР% 259088, кл. Р 27 О 1/02, 1985.Патент США,% 447343,кл, Р 27 О 1/2, 1983. нение льзо- хлаж- предйиера Уы Лаюера ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР. ОЛИСАНИЕ60487 ки и образуют циркуля ционные контурыпоследовагельным увеличением в иих к личества труб. Каждый циркуляционный кс птур состоит из двух последовательно ,расположенных пучков труб, соединенных один с другим через пространство, абра. зоианное глухими перегородками 5 промежуточной кольцевой трубы 4, а внутренний 2 и Изобретение относится к металлургии, в частности к конструкциям сводов элехтродуговых сталеплавильных печей.Пель изобретения - повышение эксплуатационной стойкости, снижение стои:мости изготовления и эксплуатационных 1;расходов.На фиг, 1 показан свод электродугоиой печи, вид сверху; на фиг. 2 - раз:рез АА на фиг. 1; на фиг. 3 - модуль охлаждаемого свода; на фиг. 4 сечение Б- - Б на фиг. 3; на фиг. 5 график тепловых нагрузок; иа фиг. 6 схема работы подвижных перегородок; на фиг. 7 - схема работы неподвижных пе. регородок.Свод электродуговой печи содержит центральную огнеупорную В и охлаждаемую периферийную Г части. Периферийная часть Г свода состоит из автономных модульных циркуляционных теплообменников, каждый из которых содержит наружныеи внутренние 2 кольцевые коллскторы, соединенные между собой радиально расположенными трубами 3. Кроме того, модуль содержит дополнительную промежуточную кольцевую трубу 4, снабженную глухи м и пе регородка м и 5.Радиально расположенные трубы 3 объе. линены и пучки, образующие циркуляционные контуры с последовательным увеличением в них количества труб. Каждый ниркул яционный контур состоит из двух последовательно расположенных пучков труб соединенных один с другим через пространство, образованное глухими перегородками 5 промежуточной кольцевой трубы 4, Внутренний 2 и наружный 1 кольцевые коллекторы снабжены плавниковыми перегородками 6, закрепленными и соединенными между собой с помощью гибкой связи , что создает три степени свободы плавниковой перегородки.Внутренние 2 и наружные 1 кольцевые ллскторы разделены на поворотные камеры, например, Д различной длины с подсоединенными к ним с равномерным ц 1 агом радиально расположенными трубами 3. Камеры Д выполнены так, что отношение количества труб в последнем пучке отводящего контура к количеству труб в пернаружный 1 кольцевые коллекторы снабжены плавникоными перегородками 6, закргпленными на обшей гибкой связи 7. Выбранные соотношения параметров отдельных элементов свода позволяют обеспечить его эффективное охлаждение газоплотность и до минимума свести в нем термонапряжения. 3 з. п, ф-лы, 7 ил. вом пучке подводящего контура составляет 1,5 - 2,5. Отношение площади сеченияплакниковой перегородки 6 к площади се.чения каждого коллектора 1 или 2 составляет 0,750,90. Плавниковые перегородки 6 могут быть выполнены как в формешаров, так и в виде двух конусов с об 20 щим основанием.Радиус окружности дополнительной промежуточной кольпевой трубы 4 составляет0,55 - 0,75 радиуса окружности наружногокольцевого коллектора 1. Автономный модульный циркуляционный теплообменник оснащен раздающим 8 и сливным 9 кол.лекторами, а также сливным патрубком 10,Газоплотность модулей.теплообменниковобеспечивается огнеупорным кирпичом, ук.ладываемым поверх труб плашмя или наЗ 0 ребро.Свод электродуговой печи работает сле.дующим образом,Охлаждающая жидкость (вода) от раздающего коллектора 8 свода в равныхобьемах поступает в модульные циркуляционные теплообменники, в которых из камеры Д наружного коллектора 1, равномерно распределяясь по радиально расположенным трубам. 3 пучка, через камерупромежуточной кольцевой трубы 4 поступает в поворотную камеру внутреннего40 коллектора 2, где происходит разделениепотока на две части. Основной потокповорачивается на 180, направляясь по радиально расположенным трубам 3 черезкамеры, образованные глухими перегородками 5 промежуточной кольцевой трубы 4.в наружный коллектор 1.Часть потока вдоль оси внутреннего 2и наружного 1 коллекторов направляетсяк сливному патрубку 10, унося с собойотделившиеся от труб 3 частицы на.50 кипи и окалины. Осуществив, таким образом, несколько поворотов на 180; охлаждающая жидкость (вода) через сливнойпатрубок 10 поступает в сливной коллектор 9.Выполнение плавниковых перегородок 655 в форме шаров или двух конусов с общим основанием обеспечивает их высокуюподвижность за счет трехступенчатой свободы закрепления. Малое гидравлическоесопротивление перегородок 6 создает условиядля перетока и выноса крупных частицнакипи и окалины вдоль наружногоивнутреннего 2 коллекторов при последовательном прохождении пространства поворотных камер и далее из сливного коллектора 9, что обеспечивает в процессеработы свода освобождение модульногоциркуляционного теплообменника от грязи.Наличие плавниковых перегородок 6 с гибкими связями 7 обеспечивает также сливводы иэ модуля при его ремонте, чтоособенно важно в зимних условиях. Последовательное увеличение количества трубв пучках облегчает работу контура в условиях образования пара в трубах 3 приместном кипении и его конденсацию.Выбранный радиус (0,55 - 0,75 радиусаокружности наружного кольцевого коллектора 1) промежуточной кольцевой трубы 4 способствует расположению труб 3в пучке с одинаковым зазором по всейповерхности свода, обеспечивая защиту ог.неупорного кирпича, укладываемого поверхтруб плашмя или на ребро, а также газоплотность и эффективность охлаждения вразличных температурных зонах.Изготовление свода из модульных блоков позволяет осуществить принцип раздельного питания охлаждающей водой отдельных частей трубчатой конструкции, чтопозволяет повысить эффективность охлаждения свода в целом, облегчает и ускоряет ремонт свода при замене труб, вышед.ших из строя.Выполнение циркуляцнонного модуля сдополнительной промежуточной кольцевойтрубой, концентрически расположенной поотношению к внутреннему и наружномукольцевым коллекторам, соединенным между собой с помощью радиально расположенных труб с различным количеством взависимости от стороны, обращенной к наФружному или внутреннему коллектору, позволяет более оптимально учесть области сразличными тепловыми нагрузками путемодинакового теплосъема за счет различныхскоростей протекания охлаждающей среды втрубах благодаря их различному количествупри одинаковом количестве теплоносителя,Учитывая то, что в электродуговыхпечах нового поколения окружность распадаэлектродов уменьшается, а электрическаямощность возрастает, повышается тепловаянагрузка на центральную часть, Вместе с темразличие в величине тепловых нагрузок нацентральную и периферийную части характерно для дуговых печей всех типов имощностей,Величина 0,55 - 0,75 (отношение радиусакольца окружности промежуточной кольцевой трубы к радиусу окружности кольцанаружного кольцевого коллектора) позволяет учесть изменение этой границы в зависимости от мощности и других парамет 510- и =Ь,+ (1 - 2).45Такое соотношение количества труб,содержащихся в последовательных пучках каждого хода, позволяет увеличить скорость движения охлаждающей среды и за счет этого повысить интенсивность теплоотвода и, 50 тем самым, снять более высокие тепловыенагрузки, возникающие во внутренней области водоохлаждающей части свода.Увеличение количества труб в каждомпоследующем ходе позволяет в пределах циркуляционного модуля поддерживать по 55 ходу движения воды непрерывно возрастающее проходное сечение тракта охлаждающей среды, что необходимо как в силу увеличения объема жидкости в результате 15 20 25 30 35 40 ров дуговой печи. Для печей крупного тоннажа и печей нового поколения более оптимально соотношение, рявное 0,55. Для печей малого тоннажа и с меньшей удельной электрической мощностью более опти. мально соотношение, равное 0.75. Выход за эти пределы нецелесообразен, так как границы области с различными тепловыми нагрузками соответствуют указанным преде. лам.Такая конструкция свода позволяет наиболее эффективно дифференцировать интенсивность водоохлаждения в различных зонах свода путем ввода промежуточного кольцевого коллектора, размещаемого на радиусе величиной 0,55 - 0,75 К свода. Для этого водоохлаждаемая периферийная часть свода (фиг. 4) промежуточным коллектором 4 делится на эоныи 11, различающиеся между собой существенно различными тепловыми нагрузками, график изменения которых представлен на фиг. 5. полученный экспериментальным путем на 1 ОО-тонной печи, оснащенной сводом кон. струкции фирмы сДемаг,На графике четко виден крутой перегиб, начинающийся на радиусе,. составляющем 0,55 й свода. Переходной характер соответствует участку, находящемуся в пределах 0,55 - 0,75 й свода. Дополнитель. ными исследованиями установлено, что перегиб кривой на графике изменения тепловых нагрузок может отодвигаться до 0,6 - 0,7 К свода, а затем еще более кру. то выходить в область ма кси мальных значений.Наличие промежуточной кольцевой трубы позволяет изменить плотность радиально расположенных труб в центральнои и периферийной областях водоохлаждаемой части свода с одновременным изменением интенсивности теплообмена на границе областей различной теплояапряженности. Это достигается тем, что в пределах одного хода количество радиальных труб благодаря кольцевой трубе изменяется по соотношению.ее нагрева, так и в силу ее частичного перехода в парообразную фазу,Отношение количества труб в последнем пучке, отводящем от контура охлаждающую рабочую среду, к количествутруб в первом пучке, подводящем к контуру охлаждающую жидкость, меньше 1,5приводит к возрастанию гидравлического со.противления циркуляционного контура иуменьшению его пропускной способности(снижению расхода охлаждающей воды),что, в свою очередь, вследствие ростаобъема парообразной фазы косвенно влияет также на расход воды и, следовательно, приводит к падению эффективности теплоотвода от трубчатых элементовмодульного контура. Соотношение этих величин больше 2,5 нежелательно из за падения эффективности теплоотвода на кольцевых участках циркуляциониого контуравследствие недостаточных скоростей, прохождения охлаждающей среды.Размещение внутри кольцевых коллекторов плавниковых перегородок на гибкойсвязи типа металлической нити позволяетразделить их внутреннее пространство наавтономные объемы различной длины, служащие, поворотными камерами для охлаждающей воды, при этом оии одновременно играют роль водосборного и,водораздающего коллекторов,Выполнение плавниковых перегородок с сечением, составляющим 0,75 - 0,90 проходного сечения коллектора, позволяет основной поток охлаждающей среды направить по циркуляционному пути модульного теплообменннка с поворотом его в камерах коллекторов. Выполнение плавниковых перегородок в форме шаров или двух конусов с общим основанием позволяет сохранить выбранное соотношение сечений 0,75 - 0,90 независимо от положения перегородки.Указанное отношение площади сечения плавниковой перегородки к площади сечения коллектора позволяет регулировать гидравлические параметры движения охлаждающей воды, а именно более равномерно распределить давление в контурах, а также снизить гидравлические потери при поворотах потока. Г 1 оэтому при соотношении площади сечения меньше 0,75 может на. рушиться однонаправленное - от входа в подводящий коллектор до выхода из бт водящего коллектора - движение охлаждающей воды, а при соотношении более О 90 возрастают гидравлические потери, что нежелательно.При выходе величины отношения площади сечения плавниковой перегородки к площади внутреннего сечения коллектора за предел, равный 0,75, нарушается нормальная 1 циркуляция охлаждающей воды в модуле. При выходе величины отношения площади сечения плавииковой перегородкиформула изобретения 40 мости изготовления и эксплуатационных расходов, водоохлаждаемые панели выпол.йены в виде автономных модульных теплообменииков, каждый из которых содержит внутренний и наружный кольцевые коллекторы с перегородками, промежуточную кольцевую трубу со стационарными перегородками, которые делят трубу на отдельные участки, а также радиальные трубы, 0 соединяющие внутренний и наружный коллекторы с промежуточной трубой, йричем перегородки внутреннего и наружного коллекторов свободно установлены на гибкой связи, а радиальные трубы расположены с равным шагом, при этом стационарные перегород- бБ ки делят промежуточную трубу так, чтоколичество радиальных труб, подсоединен, ных к каждому последующему участку, больше, чем к предыдущему,б 1 О 16 20 25 ЗО к площади внутреннего сечения коллектора за верхний предел, равный 0,9, не обеспечивается эффективное удаление частиц накипи и окалины.Конструкцию, функциональные особенности и работу плавниковых перегородок, отличия условий работы коллекторов при их оснащении плавниковой и глухой перегородками поясняют фиг, 6 и 7; И плавииковая, и глухая перегородки позволяют осуществлять поворот потока охлаждающей воды в торцовых коллекторах модуля, При плавниковых перегородках на стенках трубы отсутствуют отложения частичек накипи н окалины, в то время как при глухой перегородке отложения образуются и ин. тенсивно растут в процессе эксплуатации свода, что приводит к преждевременному выходу его из строя. Выполнение плавниковых перегородок с отношением площади ее сечения к площади внутреннего сечения коллектора, составляющим 0,75 -- 0,90, позволяет промывать стенку трубы на участке поворота основного потока охлаждающей воды в торцовых коллекторах и тем самым предотвращать образования отложений, Указанная форма перегородок обеспечивает их самоцентрирование в коллектореКонструкция свода за счет введения дополнительного промежуточного коллектора с глухими перегородками позволяет органи.зовать новые циркуляционные контуры, а выбранные параметры конструкции - максимально реализовать технологические возможности предлагаемого свода. 1, Свод электродуговой печи, включаю. щий центральную огнеупорную часть и охлаждаемую периферийную часть, состоящую из отдельных водоохлаждаемых панелей, отликающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости, снижения стон.92. Свод по п. 1, отличающийся тем; что отношение количества труб иа последнем участке к количеству труб на первом участке составляет 1,5 - 2,5.3, Свод по п. 1, отличающийся тем, что отношение площади сечение подвижной перегородки к площади сечения коллекОтора составляет 0,75 - О,Ь., причем подвижные перегородки выполнены в форме шаров илн двух конусов с общи м основанием.4. Свод по и. 1, отличающийся тем, что радиус окружности промежуточной трубы составляет 0,5 - 0,75 радиуса окружности наружного кольцевого коллектора.Редактор А. КозорюТехре Заказ 3264 Тираж НИИПИ Государственного комитета13035, Москва, Ж Производственно.издательский комб а нбергКорректор В ГнрнякПодписноеи открытиям при ГК 1 Тя изб д. 4/5г. Ужгород, уд. Гагарин