RU2119405C1

RU2119405C1 - Device for heating of tar-dolomite lining of casting ladles

Info

Publication number: RU2119405C1
Application number: RU97109878A
Authority: RU
Inventors: Б.А. Чумарин; И.В. Сафонов; С.М. Чиграй; А.С. Бахаев; В.П. Дереза; Г.Б. Беремблюм; Д.Д. Козлов; Ю.Г. Савватеев; А.Н. Васютин; Б.Н. Тонких
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1997-06-11
Filing date: 1997-06-11
Publication date: 1998-09-27

Abstract

FIELD: metallurgy, in particular, heating of ladles made of tar-dolomite bricks. SUBSTANCE: device has gas burner located in ladle cover at a distance of 0.7-1.4D from ladle bottom. Burner has oxygen branch pipe. Provided in ladle cover is lined circular gas discharge channel enclosing the burner and whose length is equal to 0.15-0.6D. Cover is lined and provided with apron and suction circular box connected by branch pipes with oxygen injectors. The latter are located in refractory embrasures of cover. Apron embraces ladle generating line with gap equalling 0.05-0.2D. Refractory embrasures are located in cover lining over diameter equalling 0.4-0.8D, where D is ladle bottom diameter. EFFECT: provision of teeming of high-grade steels from ladles with tar-dolomite lining without pollution of environment. 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к нагреву футеровки ковшей из пекодоломитовых кирпичей. The invention relates to the field of metallurgy, in particular to heating the lining of buckets made of pecodolite bricks.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для педоколомитовой футеровки сталеразливочных ковшей, содержащее газовую горелку (патент N 2025202, кл. B 22 D 41/02, 1994 г.). The closest in technical essence is a device for pedocolomite lining of steel pouring ladles containing a gas burner (patent N 2025202, CL B 22 D 41/02, 1994).

Недостатком прототипа является невозможность его использования для нагрева пекодоломитовой футеровки ковшей как из-за некачественного нагрева футеровки, так из-за неполного обезвреживания выделяющихся из футеровки газов. Низкое качество нагрева пекодоломитовой футеровки при использовании устройства-прототипа объясняется обезуглероживанием футеровки в процессе нагрева, которое обусловлено взаимодействием кислородсодержащих газов с материалом футеровки. The disadvantage of the prototype is the impossibility of its use for heating the pecodolithic lining of ladles due to poor heating of the lining, as well as due to incomplete neutralization of the gases released from the lining. The low heating quality of the pecodolite lining when using the prototype device is explained by decarburization of the lining during heating, which is due to the interaction of oxygen-containing gases with the lining material.

Неполнота обезвреживания выделяющихся из футеровки газов объясняется как неполным их улавливанием (часть токсичных газов поступает через выпарные отверстия в рабочую зону цеха), так и неполным сжиганием в полости ковша (углеводороды типа "бензпирен" в устройстве-прототипе не сжигаются). The incompleteness of neutralization of the gases released from the lining is explained by both their incomplete capture (part of the toxic gases enters through the evaporator openings in the workshop’s working area) and incomplete combustion in the bucket cavity (benzopyrene hydrocarbons are not burned in the prototype device).

Технический эффект при использовании изобретения заключается в возможности применения для футеровки сталеразливочных ковшей эффективного качественного материала (пекодоломита), позволяющего разливать из таких ковшей высококачественные стали без загрязнения окружающей среды. The technical effect when using the invention lies in the possibility of using effective high-quality material (pecodolomite) for lining steel pouring ladles, which allows high-quality steels to be poured from such ladles without environmental pollution.

Указанный технический эффект достигается тем, что устройство снабжено футерованной крышкой, установленной с зазором относительно ковша и имеющей отсасывающий короб с фартуком, охватывающим образующую ковша с зазором, составляющим 0,05-0,2 Д, где Д - диаметр днища ковша, и огнеупорные амбразуры с кислородными инжекторами, размещенные в футеровке крышки по диаметру, составляющему 0,4-0,8 Д, при этом горелка расположена в крышке по оси ковша на расстоянии 0,7-1,4 Д от днища ковша и снабжена кислородным патрубком, в крышке выполнен кольцевой газоотводящий канал, охватывающий горелку и имеющий длину 0,15-0,6 Д, а отсасывающий кольцевой короб соединен отводами с патрубками кислородных инжекторов. The specified technical effect is achieved by the fact that the device is equipped with a lined cover installed with a gap relative to the bucket and having a suction box with an apron covering the bucket forming with a gap of 0.05-0.2 D, where D is the diameter of the bottom of the bucket and refractory loopholes with oxygen injectors placed in the lining of the lid in diameter of 0.4-0.8 D, while the burner is located in the lid along the axis of the bucket at a distance of 0.7-1.4 D from the bottom of the bucket and is equipped with an oxygen pipe in the lid circular gas outlet conductive channel encircling the burner and having a length of 0.15-0.6 D and a suction duct connected to the taps of annular nozzles with oxygen injectors.

Качество нагрева футеровки обеспечивается применением футерованной крышки, установленной с зазором относительно ковша, установкой газовой горелки по оси ковша на расстоянии 0,7-1,4 Д от днища ковша, выполнением указанной горелки с применением кислорода для снижения газа, а также устройством в крышке кольцевого газоотсасывающего канала, охватывающего горелку. The quality of the lining heating is ensured by the use of a lined lid installed with a gap relative to the bucket, installation of a gas burner along the axis of the bucket at a distance of 0.7-1.4 D from the bottom of the bucket, the execution of this burner using oxygen to reduce gas, and also a device in the ring lid gas suction channel covering the burner.

При указанных особенностях горелки количество продуктов сгорания получается более чем на порядок меньше, чем в устройстве-прототипе, благодаря чему продукты сгорания не омывают боковую поверхность футеровки и не производят ее обезуглероживания. При расположении носика горелки от днища ковша в указанных пределах нагрев днища качественный. При значении указанного ограничения менее 0,7 Д продукты сгорания контактируют с днищем и обезуглероживают футеровку, а при значении более чем 1,4 Д низ ковша отстает при нагреве от верха из-за несимметричности расположения факела. With these features of the burner, the amount of combustion products is more than an order of magnitude smaller than in the prototype device, so that the combustion products do not wash the side surface of the lining and do not decarburize it. When the nozzle of the burner is located from the bottom of the bucket within the specified limits, the heating of the bottom is of high quality. When the value of the specified restriction is less than 0.7 D, the combustion products come into contact with the bottom and decarburize the lining, and if the value is more than 1.4 D, the bottom of the bucket lags behind when heated up due to the asymmetric position of the torch.

Качественному нагреву способствует футеровка крышки, которая при нагреве пекодоломитового материала футеровки ковшей разогревается как за счет излучения от газокислородного факела, так и за счет дожигания на ее поверхности выделяющихся из пекодоломитовых кирпичей пирогазов, перемещающихся от периферии крышки к кольцевому газоотсасывающему каналу. High-quality heating is promoted by the lining of the lid, which, when the pecodolomite material of the lining of the ladles is heated, is heated both by radiation from the gas-oxygen torch and by the afterburning on the surface of the pyrogases released from the pecodolith bricks moving from the periphery of the lid to the annular gas-suction channel.

От разогретой таким образом футеровки крышки происходит теплоперенос к поверхности пекодоломитовой футеровки посредством радиации, что для ее нагрева наиболее рационально, так как исключается обезуглероживание. From the lining of the lid so heated, there is heat transfer to the surface of the pecodolite lining by radiation, which is most rational for heating it, since decarburization is excluded.

Обезвреживание токсичных газов внутри объема ковша методом их дожигания обеспечивается футерованным кольцевым газоотводящим каналом, охватывающим горелку и имеющем длину 0,15-0,6 Д. Через указанный кольцевой газоотводящий канал отводятся продукты сгорания и выделившиеся из футеровки ковша при ее нагреве углеводороды, в том числе токсичные. The neutralization of toxic gases inside the bucket by their afterburning method is provided by a lined annular gas outlet channel, covering the burner and having a length of 0.15-0.6 D. Through this ring gas outlet channel, combustion products and hydrocarbons released from the lining of the bucket during its heating, including toxic.

Экспериментально установлено, что под действием излучения кислородного факела в указанном футерованном канале при указанных значениях его длины происходит полное обезвреживание углеводородов посредством сжигания с образованием углекислоты и воды. It was experimentally established that under the influence of oxygen flare radiation in the specified lined channel at the indicated values of its length, complete neutralization of hydrocarbons occurs through combustion with the formation of carbon dioxide and water.

При меньших значениях длины футерованного канала, чем заявляется, дожигание становится неустойчивым, при больших значениях, чем заявлено, без достаточных оснований вырастают габариты устройства. At smaller values of the length of the lined channel than claimed, the afterburning becomes unstable, at higher values than stated, the dimensions of the device grow without sufficient justification.

Улавливание газов, в том числе токсичных, выделяющихся из выпарных отверстий при нагревании футеровки и направление их внутрь объема ковша на дожигание осуществляется посредством фартука, охватывающего ковш с зазором 0,05-0,2 Д и отсасыванием газов посредством кислородных инжекторов. При значениях указанного зазора менее 0,05 Д улавливание газов происходит в неполном объеме, при больших значениях неоправданно растут габариты крышки. The capture of gases, including toxic ones, emitted from the evaporating holes when the lining is heated and their direction inside the bucket volume for afterburning is carried out by means of an apron covering the bucket with a gap of 0.05-0.2 D and suction of gases by means of oxygen injectors. When the values of the specified gap are less than 0.05 D, the capture of gases occurs in an incomplete volume; at large values, the dimensions of the lid unjustifiably increase.

При этом для равномерного отсоса крышка снабжается кольцевым коробом с каналами для отсоса газов, выделяющихся из выпарных отверстий ковша, и отводами, которые соединяются патрубками отсасывающего устройства - кислородными инжекторами с огнеупорными амбразурами, установленными в футерованной крышке по диаметру 0,4-0,8 Д. При указанной конструкции устройства обеспечивается дожигание отсасываемых газов с началом горения уже в огнеупорных амбразурах, где имеется окислитель (кислород) и горючие газы, находящиеся под действием излучения газокислородного факела горелки. At the same time, for uniform suction, the lid is equipped with an annular duct with channels for suction of gases released from the evaporator openings of the bucket, and bends that are connected by nozzles of the suction device — oxygen injectors with refractory embrasures installed in the lined lid with a diameter of 0.4-0.8 D With the indicated design of the device, the afterburning of the suction gases with the start of combustion is ensured already in the refractory embrasures, where there is an oxidizing agent (oxygen) and combustible gases under the influence of radiation gas oxygen torch flame.

При значении диаметра установки инжекторов менее 0,4 Д полнота дожигания становится неустойчивой, так как газы проскакивают в футерованный кольцевой зазор без контакта с футеровкой крышки. When the diameter of the injector installation is less than 0.4 D, the completeness of afterburning becomes unstable, since the gases slip into the lined annular gap without contact with the lining of the lid.

Значение диаметра установки инжекторов более 0,8 Д выполнять нерационально, так как крышка в этой зоне менее нагрета, чем в центральной части, и зажигание отсасываемых газов в амбразурах инжекторов неустойчиво. The value of the installation diameter of the injectors of more than 0.8 D is irrational, since the cover in this zone is less heated than in the central part, and the ignition of the suction gases in the embrasures of the injectors is unstable.

На фиг. 1 схематично изображено устройство для нагрева пекодоломитовой футеровки сталеразливочных ковшей, вертикальный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 schematically shows a device for heating the pecodolite lining of steel pouring ladles, vertical section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one.

Сталеразливочный ковш 1 имеет металлический кожух 2 с выпарными отверстиями 3 и футеровку 4 боковых стен 5 и днища 6 диаметром Д из пекодоломитовых кирпичей. Сверху ковш 1 накрыт крышкой 7 с футеровкой 8, на которой по оси ковша 1 установлена газокислородная стрелка 9 с кислородным патрубком 10, носик 11 которой расположен на расстоянии 0,7-1,4 Д от днища 6 ковша 1. The steel-pouring ladle 1 has a metal casing 2 with evaporation holes 3 and a lining 4 of the side walls 5 and the bottom 6 with a diameter D of pecodolite bricks. On top of the bucket 1 is covered with a lid 7 with a lining 8, on which along the axis of the bucket 1 there is a gas-oxygen arrow 9 with an oxygen pipe 10, the nose 11 of which is located at a distance of 0.7-1.4 D from the bottom 6 of the bucket 1.

Соосно с горелкой 9 выполнен футерованный кольцевой газоотводящий канал 12, имеющий длину футеровки 0,15-0,6 Д. Крышка 7 по наружному контуру 13 выполнена в виде кольцевого отсасывающего короба 14 с фартуком 15, охватывающим ковш 1 с зазором 0,05-2Д. Отсасывающий короб 14 имеет снизу равномерно расположенные по его диаметру каналы 16, а сверху отводы 17. Coaxially with the burner 9, a lined annular gas exhaust channel 12 is made, having a lining length of 0.15-0.6 D. The lid 7 along the outer contour 13 is made in the form of an annular suction duct 14 with an apron 15 covering the bucket 1 with a clearance of 0.05-2D . The suction box 14 has below the channels 16 evenly spaced along its diameter, and bends 17 from above.

На крышке 7 по диаметру 0,4-0,8 Д установлены инжекторы 18 с кислородными соплами 19 и огнеупорными амбразурами 20, которые размещены в футеровке 8 крышки. Кислородные инжекторы 18 соединены своими патрубками 21 с отводами 17 кольцевого короба 14. On the lid 7, the injectors 18 with oxygen nozzles 19 and refractory embrasures 20, which are located in the lining 8 of the lid, are installed with a diameter of 0.4-0.8 D in diameter. Oxygen injectors 18 are connected by their pipes 21 to the bends 17 of the annular duct 14.

Нагрев футеровки 4 из пекодоломитового кирпича производят посредством газокислородной горелки 9, размещенной в ковше 1 по его оси на расстоянии 0,7-1,4Д носика 11 горелки 9 от днища 6 ковша. Отвод продуктов сгорания и газовыделений из футеровки 4 осуществляется через футерованный кольцевой газоотводящий канал 12, охватывающий горелку 9. При этом факел горелки и циркуляционная зона продуктов сгорания, показанная стрелками на фиг. 1, локализованы внутри ковша 1 и дистанцированы от футеровки 4 боковых стен 5 и днища 6 ковша 1. По этой причине футеровка 4 нагревается посредством излучения от газокислородного факела, а ее поверхность не контактирует с продуктами сгорания, что создает благоприятные условия для образования углеродного скелета при отсутствии обезуглероживания футеровки 4. Lining 4 made of pecodolite brick is heated by means of a gas-oxygen burner 9 located in the bucket 1 along its axis at a distance of 0.7-1.4D of the nozzle 11 of the burner 9 from the bottom 6 of the bucket. The combustion products and gas evacuation from the lining 4 are discharged through the lined annular gas exhaust channel 12, covering the burner 9. Moreover, the torch torch and the circulation zone of the combustion products, shown by arrows in FIG. 1, localized inside the bucket 1 and spaced from the lining 4 of the side walls 5 and the bottom 6 of the bucket 1. For this reason, the lining 4 is heated by radiation from a gas-oxygen torch, and its surface is not in contact with the combustion products, which creates favorable conditions for the formation of a carbon skeleton when no decarburization of the lining 4.

Горючие газовыделения из футеровки, перемещаясь в сторону кольцевого газоотводящего канала 12, начинают гореть на футеровке 8 крышки 7 в циркуляционном контуре, показанном стрелками на фиг. 1, и окончательно дожигаются в кольцевом газоотводящем канале 12, то есть на элементах, находящихся под воздействием мощного излучения факела от газокислородной горелки 9 и в присутствии свободного кислорода за счет присоса и кислородных инжекторов 18. Экспериментально установлено, что при длине футеровки 0,15-0,6 Д кольцевого газоотводящего канала 12 углеводороды в указанном канале полностью дожигаются до углекислоты и воды. Combustible gas emissions from the lining, moving towards the annular gas exhaust channel 12, begin to burn on the lining 8 of the lid 7 in the circulation circuit shown by arrows in FIG. 1, and finally burned in the annular gas outlet channel 12, that is, on elements exposed to powerful torch radiation from a gas-oxygen burner 9 and in the presence of free oxygen due to suction and oxygen injectors 18. It has been experimentally established that with a lining length of 0.15- 0.6 D of the annular gas outlet channel 12, the hydrocarbons in the specified channel are completely burned to carbon dioxide and water.

Газовыделения, имеющие место при нагреве футеровки 4 через выпарные отверстия 3 улавливаются под фартук 15 через рассредоточенные каналы 16 в отсасывающий короб 14, в котором создается разрежение от действия кислородных инжекторов 18. Установлено, что при зазоре между фартуком 15 и образующей ковша 1, равнoм 0,05-0,2 Д, улавливание газов, выделяющихся из выпарных отверстий, происходит в полном объеме. The gas emissions that occur when the lining 4 is heated through the evaporation openings 3 are trapped under the apron 15 through the dispersed channels 16 into the suction box 14, in which a vacuum is created from the action of oxygen injectors 18. It is established that with a gap between the apron 15 and the bucket 1, which is equal to 0 , 05-0.2 D, the capture of gases released from the evaporation holes occurs in full.

Из кольцевого отсасывающего короба 14 газы отсасываются через отводы 17 и патрубки 21 кислородными инжекторами 18 и подаются на футеровку 8 крышки 7 через огнеупорные амбразуры 20. При размещении кислородных инжекторов 18 по диаметру вокруг горелки 9, равном 0,4-0,8 Д, происходит зажигание находящихся в газах углеводородов под воздействием излучения факела газокислородной горелки 9 и их дальнейшее полное дожигание в футерованном кольцевом газоотводящем канале 12. При значениях расположения кислородных инжекторов за пределами указанных ограничений установлено, что зажигание горючих газов в огнеупорных амбразурах 20 инжекторов 18 происходит нестабильно (при больших значениях из-за удаленности от факела, при меньших значениях из-за пульсации факела). From the annular suction duct 14, gases are sucked out through the outlets 17 and nozzles 21 by oxygen injectors 18 and are supplied to the lining 8 of the cover 7 through refractory embrasures 20. When placing oxygen injectors 18 in diameter around the burner 9, equal to 0.4-0.8 D, ignition of hydrocarbons contained in gases under the influence of the flame of a gas-oxygen burner 9 and their further complete combustion in a lined annular exhaust channel 12. When the values of the location of the oxygen injectors are outside the specified range nd it established that the ignition of combustible gases in the quarl 20 of injectors 18 is unstable occurs (for large values of the distance from the torch, at smaller values due to pulsation of the torch).

В таблице показана зависимость технологических параметров при нагреве пекодоломитовой футеровки 300 т ковшей в предлагаемом устройстве и при нагреве газовоздушными горелками. The table shows the dependence of technological parameters during heating of the pecodolite lining of 300 tons of buckets in the proposed device and when heated by gas-air burners.

Claims

A device for heating the pecodolite lining of steel pouring ladles containing a gas burner, characterized in that it is equipped with a lined lid installed with a clearance relative to the bucket and having a suction box with an apron covering the ladle forming with a gap of 0.05 - 0.2 D, where D is the diameter of the bottom of the bucket, and refractory embrasures with oxygen injectors placed in the lining of the lid in diameter of 0.4 - 0.8 D, while the burner is located in the lid along the axis of the bucket at a distance of 0.7 - 1.4 D from bucket bottoms and with is filled with an oxygen pipe, a lined annular gas outlet channel is made in the lid, covering the burner and having a length of 0.15-0.6 D, and the suction ring box is connected by taps to the pipes of the oxygen injectors.