專利名稱：一種轉(zhuǎn)爐用壓縮空氣射流冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種壓縮空氣射流冷卻裝置，特別涉及一種轉(zhuǎn)爐用壓縮空氣射流冷卻裝置。
背景技術(shù)：
國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐的爐殼的爐身段由于受托圈和爐帽防護(hù)板的雙重屏蔽作用使散熱條件惡化、爐殼板工作溫度過高(450℃以上)，大多在使用過程中發(fā)生橢圓變形(高溫蠕變)失效，其橢圓長軸方向在出鋼加料側(cè)(俗稱桃核形鼓肚)；這也是世界冶金設(shè)備行業(yè)的一道技術(shù)難題；究其爐殼板溫度過高的主要成因有以下幾方面1、由于大量冶煉品種鋼，出鋼溫度升高，爐襯使用導(dǎo)熱系數(shù)大的鎂碳磚，特別是爐役后期爐襯嚴(yán)重?zé)龘p減薄等都將導(dǎo)致爐殼單位時間內(nèi)傳遞的熱量顯著增大；2、出鋼出渣時，受到鋼水罐或渣罐反射回來的大量輻射熱及高溫?zé)煔飧咚贈_刷等帶來的附加熱量；3、托圈與爐身段外殼之間的環(huán)形縫隙中由于托圈和爐帽防護(hù)板的雙重屏蔽作用氣流不暢，輻射和對流傳熱散發(fā)出去的熱量少，致使?fàn)t殼長期工作在350～470℃的高溫狀態(tài)下；爐殼工作溫度(350～470℃)遠(yuǎn)高于水冷托圈工作溫度(50℃)以下的熱膨脹差以及爐殼高溫蠕變(橢圓變形)等均使?fàn)t殼與托圈之間的冷卻縫隙在實際工作狀態(tài)下比設(shè)計理論值要小一些，這就更加惡化了爐身段殼板的散熱條件，引起該段爐殼板工作溫度的上升、熱應(yīng)力增大；4、另一方面，由于爐身段與托圈之間的冷卻縫隙減小，使自然對流強(qiáng)度減弱，所以附著在該段爐殼殼板表面的熱氣膜難以破裂，該熱氣膜阻隔外層冷空氣的后續(xù)熱交換作用；極大的削弱了殼板與空氣的自然對流傳熱效果；另外該熱氣膜還反射一部分殼板的熱輻射能量回殼板也使殼板輻射傳熱效果下降。中國專利02265155.1介紹了一種“轉(zhuǎn)爐爐殼空氣強(qiáng)冷卻裝置”，該專利的技術(shù)要點(1)建立一套鼓風(fēng)機(jī)站通過送風(fēng)管道向轉(zhuǎn)爐送常溫風(fēng)；(2)常溫風(fēng)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)接頭和穿過空心耳軸的送風(fēng)管道向分布于托圈內(nèi)側(cè)爐身段殼體之間的若干組冷卻風(fēng)箱配風(fēng)；(3)每組冷卻風(fēng)箱上沿爐身高度方向密布若干出風(fēng)口(或短管)垂直于爐身段殼體表面吹常溫風(fēng)實現(xiàn)強(qiáng)制冷卻。爐殼板表面的熱量主要靠常溫風(fēng)吸收并帶出爐身段。該裝置利用風(fēng)機(jī)將風(fēng)通過冷卻器直接噴射到轉(zhuǎn)爐爐殼，可以降低爐殼溫度，但受風(fēng)機(jī)排風(fēng)量的影響，影響了冷卻的效果，而且由于冷卻器的風(fēng)是直接噴射在爐殼表面，爐殼表面的熱氣膜難以破裂，也降低了冷卻效果。由于受爐殼與托圈之間的縫隙尺寸以及耳軸孔和旋轉(zhuǎn)接頭尺寸的限制，常溫風(fēng)管道尺寸只能做得較小，故阻力損失大，限制了風(fēng)量和風(fēng)壓的提高，使得常溫風(fēng)的冷卻能力難以發(fā)揮，很難達(dá)到使?fàn)t身段殼板溫度降到450℃以下的目標(biāo)；因?qū)Ｓ脿t殼板在450℃條件下比300℃條件下，熱應(yīng)力大很多，高溫蠕變強(qiáng)度小很多；故未能實現(xiàn)減小爐身段殼板溫度應(yīng)力和高溫蠕變的目的，常溫風(fēng)冷技術(shù)缺乏實用意義。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種轉(zhuǎn)爐用壓縮空氣射流冷卻裝置，主要解決目前冷卻風(fēng)力不夠，以及風(fēng)機(jī)冷卻時爐殼殼板表面的熱氣膜難以破裂的技術(shù)問題。本實用新型的技術(shù)方案為一種轉(zhuǎn)爐用壓縮空氣射流冷卻裝置，包括壓縮空氣供氣管、爐外引接總管、氣水旋轉(zhuǎn)接頭、環(huán)形匯集總管、托圈、支管、噴嘴、支管閥門、總管閥門，壓縮空氣供氣管通過爐外引接總管經(jīng)總管閥門連接氣水旋轉(zhuǎn)接頭，總管閥門用于調(diào)節(jié)射流冷卻用壓縮空氣的總壓力、流量，以控制爐殼板的整體冷卻強(qiáng)度；氣水旋轉(zhuǎn)接頭與環(huán)形匯集總管相聯(lián)，環(huán)形匯集總管通過支撐夾持裝置固定在托圈的底面上，若干組支管設(shè)置于爐身段殼板與托圈之間的環(huán)形冷卻縫隙中，各組成支管與環(huán)行匯集總管通過設(shè)有的支管閥門連接，支管閥門用于調(diào)節(jié)各組支路的射流冷卻用壓縮空氣的壓力、流量，可通過調(diào)整支路冷卻強(qiáng)度有針對性地加強(qiáng)傳熱高的部分的冷卻強(qiáng)度和減小傳熱低的部分的冷卻強(qiáng)度，最終達(dá)到沿轉(zhuǎn)爐爐殼圓周上爐殼板溫度分布均勻，溫度急差小于50℃，顯著降低爐殼板的溫度應(yīng)力，若干組支管上還分布有數(shù)百只噴嘴。
實用新型的有益效果是，采用高壓、小流量模式的壓縮空氣強(qiáng)制冷卻，使用工廠的普通壓縮空氣(0.8MPa)作為引射介質(zhì)，能耗小，價格低，易于獲得，不必新上專門的供氣系統(tǒng)及設(shè)備。壓縮空氣體積流量較常溫風(fēng)約小8～9倍以上，所以輸送管道直徑小，對耳軸的孔道和旋轉(zhuǎn)接頭的環(huán)道的容積要求小，易于制造和安裝；且方便裝閥門和儀表對壓縮空氣流量壓力的監(jiān)視和控制。壓縮空氣管徑顯著小于常溫風(fēng)管，故易于在爐身段殼板和托圈之間的環(huán)形狹縫中的安裝布置和維護(hù)。常溫風(fēng)的冷卻風(fēng)箱體積很大，布置和維護(hù)均很困難。壓縮空氣由同一傾斜方向布置的密集噴嘴束向爐殼表面噴射出數(shù)股壓縮空氣流，擊破附著在爐殼表面的無數(shù)個小熱氣膜，極大的改善傳熱效果和效率，比常溫風(fēng)冷卻效率約高6倍以上，同時還能卷吸周圍環(huán)境的空氣強(qiáng)制循環(huán)對流，使傳熱空氣流連續(xù)有序，與射流空氣一起發(fā)揮傳熱作用。輸送管道結(jié)構(gòu)簡單、造價低、維護(hù)方便且工作量小。即使生產(chǎn)使用中出現(xiàn)管道破裂而泄漏壓縮空氣，處理也簡單快捷，更不會造成安全事故威脅生命和財產(chǎn)安全，比使用水作為冷卻介質(zhì)更安全可靠。比那種低壓大流量模式的空氣幕冷卻，冷卻效率提高50％，與其它冷卻方法相比，溫度下降約150℃，可大大提高轉(zhuǎn)爐爐殼的冷卻效果，有效降低轉(zhuǎn)爐爐殼過高的工作溫度，減小爐殼的變形量，有效延長轉(zhuǎn)爐爐殼的使用壽命。本實用新型可以將爐殼外表面的溫度控制在300℃以下，溫度急差小于50℃。另外，壓縮空氣管道和閥門、儀表的尺寸均很小，方便安裝維護(hù)和操作，還可以通過閥門調(diào)節(jié)各支管道的氣壓和流量來達(dá)到調(diào)整爐殼圓周方向溫度場的分布目的，使?fàn)t殼的熱應(yīng)力和熱效應(yīng)均勻一致，削弱應(yīng)力集中傾向。這是常溫風(fēng)冷卻技術(shù)難以做到的。


圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意主視圖圖2為本實用新型結(jié)構(gòu)示意左視圖圖中1-壓縮空氣供氣管，2-氣水旋轉(zhuǎn)接頭，3-環(huán)形匯集總管，4-托圈，5-支管，6-爐身段殼板，7-爐外引接總管，8-噴嘴，9-支管閥門，10-總管閥門。
具體實施方式
參照圖1、2，一種150噸轉(zhuǎn)爐用壓縮空氣射流冷卻裝置，包括壓縮空氣供氣干管1，對系統(tǒng)提供射流氣源，壓縮空氣源壓力為0.8Mpa，爐外引接總管7與氣水旋轉(zhuǎn)接頭2、托圈底部的環(huán)形匯集總管3依次相聯(lián)，在爐外引接總管7與氣水旋轉(zhuǎn)接頭2之間設(shè)有總管閥門10，環(huán)形匯集總管通過支撐夾持裝置固定在托圈4的底面上；若干組支管5設(shè)置于爐身段殼板6與托圈4之間的環(huán)形冷卻縫隙中(理論值φ7140×2100×145×πmm3，安裝實測值φ7143×2100×142×πmm3)，并經(jīng)支管閥門9與環(huán)形匯集總管3相聯(lián)，環(huán)行匯集總管各支路也設(shè)有支管閥門9，若干組支管5上還分布有數(shù)百只噴嘴8。噴嘴8與爐身段殼板6的夾角為75°-30°。由于噴嘴8與爐身段殼板6呈斜角，最終通過流出噴嘴的若干壓縮空氣射流氣束的沖擊作用擊碎覆蓋在爐身段殼板外表面的高溫氣膜，并借助紊流效應(yīng)即利用該射流氣束的卷吸作用引導(dǎo)和帶動環(huán)形冷卻縫隙周圍空氣強(qiáng)制對流，改善傳熱條件，加強(qiáng)傳熱效果，達(dá)到降低該段爐殼板工作溫度的目的。
通過在線投用，熱成像觀測結(jié)果表明該爐身段殼板表面溫度250℃以下，達(dá)到預(yù)期控制在300℃以下的目標(biāo)值，且環(huán)形帶溫度場分布均勻(極差50℃)；停爐檢測托圈與爐身段殼板之間的環(huán)形縫隙仍為142mm，未發(fā)現(xiàn)爐殼板出現(xiàn)高溫蠕變現(xiàn)象。該射流冷卻裝置自投產(chǎn)以來無任何故障，安全穩(wěn)定，全面超越預(yù)期效果。
權(quán)利要求1.一種轉(zhuǎn)爐用壓縮空氣射流冷卻裝置，其特征是包括壓縮空氣供氣管、爐外引接總管、氣水旋轉(zhuǎn)接頭、環(huán)形匯集總管、托圈、支管、噴嘴，壓縮空氣供氣管通過爐外引接總管連接氣水旋轉(zhuǎn)接頭，氣水旋轉(zhuǎn)接頭與環(huán)形匯集總管相聯(lián)，環(huán)形匯集總管通過支撐夾持裝置固定在托圈的底面上，若干組支管設(shè)置于爐身段殼板與托圈之間的環(huán)形冷卻縫隙中，并經(jīng)支管閥門與環(huán)形匯集總管相聯(lián)，若干組支管上還分布有數(shù)百只噴嘴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)爐用壓縮空氣射流冷卻裝置，其特征是在爐外引接總管與氣水旋轉(zhuǎn)接頭之間設(shè)有總管閥門，環(huán)行匯集總管各支路設(shè)有支管閥門。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)爐用壓縮空氣射流冷卻裝置，其特征是噴嘴與爐身段殼板的夾角為75°-30°。
專利摘要本實用新型涉及一種壓縮空氣射流冷卻裝置，特別涉及一種轉(zhuǎn)爐用壓縮空氣射流冷卻裝置。主要解決目前冷卻風(fēng)力不夠，以及風(fēng)機(jī)冷卻時爐殼殼板表面的熱氣膜難以破裂的技術(shù)問題。本實用新型的技術(shù)方案為一種轉(zhuǎn)爐用壓縮空氣射流冷卻裝置，包括壓縮空氣供氣管、爐外引接總管、氣水旋轉(zhuǎn)接頭、環(huán)形匯集總管、托圈、支管、噴嘴、支管閥門、總管閥門，壓縮空氣供氣管通過爐外引接總管經(jīng)總管閥門連接氣水旋轉(zhuǎn)接頭，氣水旋轉(zhuǎn)接頭與環(huán)形匯集總管相聯(lián)，環(huán)形匯集總管通過支撐夾持裝置固定在托圈的底面上，若干組支管設(shè)置于爐身段殼板與托圈之間的環(huán)形冷卻縫隙中，并經(jīng)支管閥門與環(huán)形匯集總管相聯(lián)，若干組支管上還分布有數(shù)百只噴嘴。本實用新型主要用于轉(zhuǎn)爐爐殼的冷卻。
文檔編號F27D9/00GK2851271SQ200520046219
公開日2006年12月27日 申請日期2005年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月3日
發(fā)明者陳德亮, 施衛(wèi)忠, 賴旭, 黃超, 于相龍 申請人:上海梅山鋼鐵股份有限公司