[发明专利]一种连续可调式水气雾化转炉炉壳上段冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种连续可调式水气雾化转炉炉壳上段冷却装置。

背景技术

钢铁是人类不可替代的原材料，是国家生存和发展的物质保障，是衡量一个国家综合国力和工业水平的重要指标。其中，在炼钢过程中，转炉炉壳会存在由于温度高于炉壳金属的蠕变温度而发生蠕变变形，从而影响转炉寿命，降低炼钢质量，甚至影响安全生产过程。

引起炉壳温度过高而发生蠕变变形的主要原因有：1.炉衬使用导热系数比较大的镁碳砖，使得炼钢过程中炉壳温度大大升高；2.出钢出渣时，受到钢水罐和渣罐反射回来的大量的辐射热及高温烟气的冲刷等带来的附加热；3.托圈和炉壳挡板的屏蔽作用导致其难以散热。在炉壳整个结构中，炉壳上段受热影响最大，需要采取措施进行冷却，以延长炉壳的使用寿命。

目前用于炉壳上段冷却的方式主要有循环水冷却，间断汽雾冷却。

循环水冷却是冷却水通过与炉壳成一体的水管，以传导和对流的形式使冷却水的温度升高从而冷却炉壳，如中国专利申请号200910025105.1介绍了一种“转炉炉帽水冷装置”，这中冷却装置的水要在较高压力下，在炉壳内循环后从耳轴回到冷却系统，冷却水管内的水温不能过高(一般控制在60℃左右)，太高可能因局部过热产生蒸汽，使密闭冷却管泄漏或爆炸，致使大量冷却水外流产生安全隐患。炉壳冷却部分各点温度不均，产生热应力，缩短炉衬寿命，故循环水冷存在着冷却效率差，冷却强度差，炉壳冷却不均匀，而且需要大量循环水和大面积热水冷却装置，运行成本高等问题。

间断汽雾冷却装置是在炉壳冷却的部位设置精密的雾化喷嘴，通过压缩空气将水雾化，将汽雾喷射到炉壳表面，使雾化的汽雾与炉壳充分接触，使之全部气化吸热，从而达到降低炉壳温度，使炉壳温度控制在一定范围之内的目的。炉壳上设有温度传感器，控制喷嘴开闭，在炉壳和托圈上设置热电偶来监控它们的温度，并由温度信息和转炉倾动角度来控制冷却系统的运行。英国Davy公司和英钢联开发的Hi-Vap冷却系统就是利用这样的原理。据报道，实施Hi-Vap系统改造后，可大大降低炉壳的温度，所以间断汽雾冷却装置具有冷却效率高、冷却强度大的特点。但这种冷却方式控制系统复杂，造价高，热电偶及信号传输系统故障多，安装、维护困难。同时由于间断汽雾冷却装置的冷却形式为间歇冷却，使得炉壳温度反复变化，交变的温度场产生交变应力导致炉壳、炉衬产生疲劳破坏，不利于炉壳的长时间使用，且有因漏水而发生爆炸的安全隐患。

由于转炉炼钢过程的复杂性和环境的恶劣性使得目前在转炉冷却中绝大部分采用循环水冷的形式，间断汽雾冷却虽然理论上精密，但实际运用过程中往往因传感器失效而导致过度冷却或者不冷却，甚至发生事故，而且传感器在安装过程中复杂，工作量大，所以间断汽雾冷却方式并不被许多钢厂采用。

发明内容

为了克服现有的循环水冷却以及间断汽雾冷却的缺点，本发明提供了一种新型冷却装置，该装置不仅运行成本低，耗能少，而且冷却效率高，安全可靠，安装、维护简便，同时，由于本装置冷却方式为连续性冷却，不会对炉壳产生交变循环热应力，喷射到炉壳的气雾吸热后蒸发，不会在炉壳表面产生较大的温度梯度，从而大大改善了炉壳的工作环境，使炉壳的寿命得到极大的延伸，而且耗水量为循环水冷却的50％，极大的节约了水资源。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种连续可调式水气雾化转炉炉壳上段冷却装置，包括炉壳2、水气混合室19、进气管18和进水管11，至少三根喷管等间距按圆周方向分布在转炉炉壳2上部，喷管上分布着长形喷嘴20，每根喷管连接两根水气混合体输送管6，所述进气管18和进水管11分别连通至水气混合室19进行水气混合，所述水气混合室19连通至每根水气混合体输送管道6。

进一步地，所述长形喷嘴20开口成锥形，长形喷嘴20的开口方向与转炉炉壳2面成α角，α角在30°—75°之间。

进一步地，所述水气混合体输送管道6连接到水气混合室19的一端通过固定端9固定，所述炉壳2上设有长耳轴7，所述长耳轴7中心设有长耳轴孔8，所述长耳轴孔8端部设有活动端10，所述水气混合体输送管道6通过活动端连接至喷管。

进一步地，所述活动端10与固定端9通过软管连接。

进一步地，所述进气管18上设有气阀，所述进水管11上依次设有过滤器13、计量泵14、压力阀15、阀门16和单向阀17最终连接至水气混合室19。