水冷炉盖广泛应用于电弧炉中,如今已经有很多集设计、制造为一体的生产厂家。由于矿热炉一般都为埋弧操作,炉盖处温度没有电弧炉炉盖处的温度高,因此人们对水冷炉盖的冷却不重视。矿热炉中使用的水冷炉盖结构形式还是比较原始的,冷却方式很不合理,冷却效果较差。但在矿热炉的精炼炉型中,最后熔清阶段为明弧操作,热辐射量很大,原有水冷炉盖结构不能满足工艺要求。为了改善矿热炉水冷炉盖的冷却效果,提高炉盖的使用寿命。本论文提出对矿热炉水冷炉盖的结构进行改进,本论文中的矿热炉可拆卸式水冷炉盖的结构和吊挂方式于2008年已经申请专利。
1 现今矿热炉炉盖
现在的矿热炉炉盖通常采用的冷却方式为仅冷却骨架，其他地方不采取水冷，其结构形式如图1所示。环形水冷骨架，一般有2~3道 ，辐射骨架数量根据炉盖大小而定，骨架通水截面为矩形，骨架通水冷却，钢板不冷却。
图1 当前普通应用的矿热炉炉盖结构
由于电极起弧的热辐射温度很高,并且炉盖大部分地方都没有采取水冷,使得靠近炉膛燃烧区的炉盖温度过高,没有水冷的部分很快就被烧蚀,大大缩短了炉盖的使用寿命。
2管式水冷炉盖
为了解决以上问题,本文采用管式水冷块的结构形式,结构如图2所示。
图2管式水冷炉盖结构图
图2中,环形水冷圈和由中心向四周辐射的钢管组成炉盖骨架,骨架的作用为支撑整个炉盖上水冷块的重量。因此在设计时一定要对骨架的强度进行校核。水冷骨架的截面形状可以为圆形,也可以为矩形,考虑到圆形截面受力比较好,采用圆形截面的钢管作为水冷骨架。
这种结构形式中,水冷骨架还有一个功能是作为水分配器使用,即将从总进水管道过来的水直接接人水冷骨架,水冷骨架充当水分配器向炉盖上的水冷块、烟道、把持器系统的水冷锥环、保护罩及炉盖密封装置供水。这样做的好处是节约了水分配器,尤其是因为水冷块遍布炉盖四周,如果单独设立水分配器,则水分配器的布置存在困难,并且在炉盖上设立的水分配器影响炉盖上面的检修操作。
3水冷块
为了便于拆卸,水冷块采用分块式,即同一区间的一路或者两路水组成一个水冷块,如图3所示。
图3水冷块结构
水冷块的分块是根据水冷骨架的分区来确定的,一个区至少有一个水冷块。而且同一水冷块一般不跨区,比如水冷骨架分为6个区,则水冷块就分为6大块,或者是6的整数倍。
每一个水冷块的进水都是从水冷骨架引进,如图4所示。
图4 水冷块供水示意图
水冷块的回水可以单独回到回水箱,也可以汇集到一块之后再回到回水箱。单独回水的好处是能够很直观的知道每一路水的情况,如果某一路水堵塞,操作者可以及时发现。如果为了减少回水管道的数量,也可以将回水汇集到一块之后再回到回水箱,这时需要注意的是在每一路回水处都需要设流量监测,以便知道每一路水的情况。如果这时不设流量监测,当某一路水突然不通时,操作者就没有办法及时发现。
4水冷块固定方法
水冷块由吊挂固定在水冷骨架上,固定方式如图5所示。其中一个吊挂板与水冷块焊在一起,另一个吊挂板与水冷骨架焊在一起,两吊挂板之间通过销轴固定,每个水冷块设立的吊挂数量根据水冷块的大小来定。一般每个水冷块的数量不少于10个。
图5 水冷块吊挂
当水冷块烧坏时,只要将销轴退出,水冷块可以从骨架下面取出,更换新的水冷块。这种结构的优点是当水冷块烧坏时,不用将整个水冷炉盖的水冷块更换,只需要更换局部小水冷块,既大大节约了成本又减少了因更换水冷块耽误的时间,极大提高了生产效率。
5结论
通过对矿热炉水冷结构的改进,使矿热炉的炉盖冷却效果更好,减少炉盖烧蚀的速度,提高设备正常运行的时间,从而为企业提高效率。
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