Система охолоджування і спосіб керування потоком холодоагенту в металургійній ємності, та металургійна ємність

1. Система охолоджування для розподілу і збирання холодоагенту на основі текучого середовища в металургійній ємності для обробки розплавлених матеріалів, яка містить: розподільну систему, що включає в себе впускний розгалужений трубопровід, множину колекторів, приєднаних до впускного розгалуженого трубопроводу, і множину розподільних диспергаторів, встановлених вздовж кожного колектора, збиральну систему, що включає в себе збиральний розгалужений трубопровід, встановлений для забезпечення збирання холодоагенту на основі текучого середовища, при розподільні диспергатори позиціоновані для зацьому безпечення направляння холодоагенту на основі текучого середовища до збирального розгалуженого трубопроводу і використання більшої частини кінетичної енергії холодоагенту на основі текучого середовища для направляння холодоагенту на основі текучого середовища до збирального розгалуженого трубопроводу. 2. Система за п. 1, в якій множина розподільних колекторів включає перший колектор і другий колектор, приєднані по суті на протилежних сторонах вп ускного розгалуженого трубопроводу. 3. Система охолоджування за п. 2, в якій другий колектор встановлений у вертикальному напрямі нижче першого колектора. 4. Система за п. 1, в якій металургійна ємність включає в себе область високого нагріву, а впускний розгалужений трубопровід віднесений на відстань від області високого нагріву. 2 (19) 1 3 82804 шньої пластини при попередньо визначеній температурі. 10. Ємність за п. 6, в якій позиціонування розподільних диспергаторів і використання більшої частини кінетичної енергії холодоагенту на основі текучого середовища забезпечують направляння попередньо випущеного холодоагенту на основі текучого середовища до збирального розгалуженого трубопроводу. 11. Ємність за п. 6, в якій збиральний розгалужений трубопровід встановлений по периферії навколо розподільної системи, збиральний розгалужений трубопровід встановлений у вертикальному напрямі нижче більшої частини розподільної системи, і внутрішня поверхня встановлена під нахилом до збирального розгалуженого трубопроводу. 12. Ємність за п. 6, в якій множина колекторів включає перший колектор і другий колектор, приєднані до впускного розгалуженого трубопроводу по суті в протилежній орієнтації. 13. Ємність за п. 6, в якій множина колекторів включає колектор і другий колектор, і впускний розгалужений трубопровід встановлений між першим колектором і другим колектором. 14. Ємність за п. 6, в якій впускний розгалужений трубопровід встановлений по суті всередині замкненого простору. 15. Металургійна ємність для обробки розплавлених матеріалів, причому металургійна ємність містить: найближчу до центра пластину, яка створює внутрішню поверхню, віддалену від центра пластину, яка віднесена на відстань від найближчої пластини і створює по суті замкнений простір, розподільну систему, встановлену всередині замкненого простору таким чином, щоб розподіляти холодоагент на основі текучого середовища, що одержує кінетичну енергію, до найближчої пластини, причому розподільна система включає в себе множину підвідних патрубків і множину розподільних диспергаторів, встановлених вздовж підвідних патрубків, збиральну систему, що включає в себе збиральний розгалужений трубопровід для збирання холодоагенту на основі текучого середовища, і в якому розподільні диспергатори встановлені так, щоб направляти холодоагент на основі текучого середовища по лінії перетину, яка перетинає внутрішню поверхню під тупим кутом при вимірюванні від лінії перетину до збирального розгалуженого трубопроводу. 16. Ємність за п. 15, в якій позиціонування розподільних диспергаторів забезпечує використання більшої частини кінетичної енергії, що міститься в холодоагенті на основі текучого середовища, для направляння холодоагенту на основі текучого середовища до збирального розгалуженого трубопроводу. 17. Ємність за п. 16, в якій позиціонування розподільних диспергаторів і використання більшої частини кінетичної енергії, що міститься в холодоагенті на основі текучого середовища, забезпечує направляння попередньо випущеного холодоагенту на основі текучого середовища до збирального розгалуженого трубопроводу. 4 18. Металургійна ємність для обробки розплавлених матеріалів, яка містить: внутрішню пластину, розташовану в області більш високої температури, розподільну систему, встановлену в безпосередній близькості від внутрішньої пластини так, щоб розподіляти холодоагент на основі текучого середовища, що одержує кінетичну енергію, до внутрішньої пластини, причому розподільна система включає в себе щонайменше один підвідний патрубок і множину розподільних диспергаторів, приєднаних щонайменше до одного підвідного патрубка в площині приєднання, збиральну систему, що включає в себе збиральний розгалужений трубопровід, встановлений таким чином, щоб збирати холодоагент на основі текучого середовища, в якому розподільні диспергатори позиціоновані під гострим кутом при вимірюванні від площини приєднання до збирального розгалуженого трубопроводу, для направляння холодоагенту на основі текучого середовища по лінії перетину, і в якому позиціонування розподільних диспергаторів забезпечує використання більшої частини кінетичної енергії, що міститься в холодоагенті на основі текучого середовища, для керування потоком холодоагенту на основі текучого середовища з області більш високої температури. 19. Ємність за п. 18, яка додатково включає лінію перетину між розподільними диспергаторами і внутрішньою пластиною, причому лінія перетину перетинає внутрішню поверхню під тупим кутом при вимірюванні від лінії перетину у напрямі до збирального розгалуженого трубопроводу до поверхні внутрішньої пластини. 20. Ємність за п. 18, в якій розподільна система виконана з можливістю розподілу холодоагенту на основі текучого середовища по внутрішній пластині в кількості, достатній для підтримання внутрішньої пластини при попередньо визначеній температурі. 21. Ємність за п. 18, в якій позиціонування розподільних диспергаторів і використання більшої частини кінетичної енергії холодоагенту на основі текучого середовища забезпечує направляння попередньо випущеного холодоагенту на основі текучого середовища з області високої температури. 22. Спосіб керування потоком холодоагенту на основі текучого середовища від точки розподілу до точки збирання для охолоджування термічно навантаженої поверхні металургійної ємності, що використовують при обробці розплавлених матеріалів, у якому направляють більшу частину текучого середовища так, щоб ударяти по охолоджуваній поверхні під тупим кутом при вимірюванні в напрямі точки збирання металургійної ємності. 23. Спосіб за п. 22, який додатково включає в себе використання більшої частини кінетичної енергії холодоагенту на основі текучого середовища для направляння попередньо розподіленого холодоагенту на основі текучого середовища до точки збирання. 5 82804 6 24. Спосіб керування потоком холодоагенту на основі текучого середовища від точки розподілу до точки збирання для охолоджування термічно навантаженої поверхні металургійної ємності, що використовують при обробці розплавлених матеріалів, у якому використовують більшу частину кінетичної енергії холодоагенту на основі текучого середовища для направляння попередньо розподіленого холодоагенту на основі текучого середовища до точки збирання в металургійній ємності. 25. Спосіб за п. 24, який додатково включає в себе направляння більшої частини текучого середовища так, щоб ударяти по поверхні під тупим кутом при вимірюванні в напрямі точки збирання. Даний винахід належить загалом до поліпшеного охолоджування металургійних ємностей, які використовуються при обробці розплавлених матеріалів. Даний винахід знаходить конкретне застосування при охолоджуванні розбризкуванням елементів герметизації склепінь, бічних стін і трубопроводів для гарячих газів металургійних ємностей, які використовуються для обробки розплавлених матеріалів. Більш конкретно, але не як обмеження, даний винахід належить до охолоджування розбризкуванням рідини (тобто, води) термічно навантажених поверхонь конструкцій печей, що включають в тому числі дугові електропечі. Фахівцям в даній галузі техніки зрозуміло, що металургійні ємності використовують при обробці розплавлених матеріалів для розміщення розплавленого матеріалу щонайменше під час етапу нагрівання при цій обробці. Ці металургійні ємності призначені для обробки таких розплавлених матеріалів, як сталь і шлак. Також, ці звичайні металургійні ємності забезпечуються системою охолоджування, яка використовується для регулювання температури металургійних ємностей. Наприклад, системи печей типів, розкритих в [патентах США №№4,715,042, 4,813,055, 4,815,096 і 4,849,987], які можуть згадуватися як системи електропечей з розпилювальним охолоджуванням (Spray-Cooled™), являють собою типи цих звичайних металургійних ємностей (5). Системи SprayCooled™ використовують заснований на текучому середовищі холодоагент для охолоджування розбризкуванням різних поверхонь, або елементів герметизації, печі для розсіювання теплоти, вироблюваної в печі під час обробки матеріалів. Ці поверхні можуть бути такими елементами конструкції, як склепіння і бічні стіни. Ці поверхні звичайно є унітарними, причому бічні стіни включають в себе загалом циліндричну або овальну форму, а склепіння звичайно включають в себе загалом конічну форму. Системи Spray-Cooled™ можна використовува ти для охолоджування інших компонентів, таких як металеві трубопроводи, які використовуються для транспортування нагрітих газів з печі. На Фіг.1-3а, показана типова ємність (5) електропечі з системою Spray-Cooled™, яка використовується для виробництва сталі. Фіг.1-3 ілюструють на видах збоку, звер ху і з торця, відповідно, дугову електропіч з системою Spray-Cooled™. Кругле охолоджуване водою склепіння 10 печі показане підтримуваним щогловою конструкцією 14 печі в злегка піднятому положенні прямо над ободом 13 основи 12 дугової електропечі. Як показано на Фіг.1 і 2, склепіння 10 являє собою унітарний, або такий, що складає одне ціле, нерознімний компонент герметизації в формі усіченого конуса, який прикріплюють ланцюгами, тросами або іншими деталями 53 елемента для підйому склепіння до плечей 18 і 20 щогли, що продовжується горизонтально і розповсюджується від опори 22 щогли. Опора 22 щогли здатна повертатися навколо точки 24 на верхній ділянці вертикальної стійки 16 щогли для горизонтального відведення склепіння 10 в сторону, щоб відкривати верхню частину основи 12 печі під час завантаження або заповнення печі, і в інші відповідні періоди часу під час або після функціонування печі. Електроди 15 показані такими, що проходять через отвір 32 від положення над склепінням 10. Під час функціонування печі, електроди 15 опускають у внутрішню частину печі через розташовані трикутником отвори для електродів в проріз 32 в центральному склепінні, щоб забезпечувати вироблюване дуговим розрядом тепло для розплавлювання шихти. Ви хлопний отвір 19 забезпечує можливість видалення відхідних газів з внутрішньої частини печі під час функціонування. Система печі змонтована на опорах типу колон або опорних роликів, встановлених так, щоб забезпечувати можливість нахилу основи 12 в будь-якому напрямі для зливання шлаку і розплавленої сталі. Система склепіння печі, як показано на Фіг.1 і 2, змонтована так, щоб використовуватися як лівостороння система, за допомогою чого щогла 14 може підіймати унітарне, нерознімне склепіння 10 і повертати його в горизонтальному напрямі проти годинникової (якщо дивитися зверху системи) стрілки, звільняючи обід 13 печі і внутрішню частину печі. Як альтернатива, система склепіння печі може бути змонтована, як правостороння система, при цьому щогла 14 може підіймати склепіння 10 і повертати його в горизонтальному напрямі за годинниковою стрілкою. Щоб запобігати надмірному виділенню на нижній металевій поверхні 38 склепіння 10, коли вона відкрита для впливу від внутрішньої частини 7 82804 основи 12, в склепіння вбудована система 98 охолоджування. Подібна система охолоджування бічної стіни показана посилальною позицією 100 і найкраще видна на Фіг.3 і 3а, і призначена для регулювання температури бічної стіни 138 печі. Бічна стіна 138 печі виконана у формі унітарної, нерознімної циліндричної оболонки. Вогнетривка футерівка 101, встановлена нижче системи 100 охолоджування бічної стіни, містить об'єм розплавленого матеріалу 103. Системи 98 або 100 охолоджування використовують холодоагент на основі текучого середовища, такого як вода або інша придатна рідина, для охолоджування склепіння, бічної стіни печі або іншого елемента герметизації, оскільки температури елементів герметизації підвищуються через тепло, що поступає від розплавленого матеріалу 103. Системи 98 і 100 охолоджування, які можуть згадуватися як системи циркуляції холодоагенту, містять систему подачі холодоагенту і систему збирання холодоагенту, і можуть також включати в себе систему рециркуляції холодоагенту. Впускний патрубок 26 і випускні патрубки 28а і 28b для холодоагенту служать приєднувальними патрубками для холодоагенту для ілюстрованого склепіння 10 печі з лівосторонньою конфігурацією. Зовнішня система циркуляції (не показана) використовує підвідний патрубок 30 для холодоагенту, щоб подавати холодоагент в приєднувальний патрубок 26 для холодоагенту і дренажні патрубки 36а і 36b для холодоагенту, для видалення холодоагенту з приєднувальних патрубків 28а і 28b для холодоагенту склепіння 10, як показано на Фіг.1-3. Гнучкий шланг 31 подачі холодоагенту приєднаний до підвідного патрубка З30для холодоагенту і до впускного патрубка 26 для холодоагенту на периферії склепіння 10 печі. Це приєднання виконане за допомогою з'єднувальної деталі, такої як швидкорознімне з'єднання. Як найкраще показано на Фіг.2, впускний отвір 26 веде у впускний розгалужений трубопровід 29, який встановлений у внутрішній частині склепіння 10, яка не піддається тиску. Як альтернатива, ділянка системи охолоджування по окружності стінки ємності включає в себе впускний розгалужений трубопровід 29', який продовжується навколо печі 13, як показано на Фіг.3а. Розгалуження, направлене радіально назовні від трубопроводу 29 патрубків 33 або колекторів 33 в конфігурації, подібній спицям, забезпечує доставку холодоагенту в різні секції внутрішньої частини 23 склепіння. Вниз від різних точок на кожному колекторі 33 виступає множина розподільних диспергаторів 34, або розпилювальних насадок 34, які направляють холодоагент до верхньої сторони нижньої панелі 38 склепіння, або внутрішньої пластини 38. Розпилювальні насадки 34 направляють холодоагент на основі текучого середовища до нижньої панелі 38 склепіння у вигляді струменів або дрібних крапельок. Нижня панель 38 поступово нахиляється вниз від центральної ділянки, або отвору 32, склепіння до периферії. Після розбризкування на нижні панелі 38 склепіння, використаний холодоагент відводиться назовні по верхній частині нижніх панелей 38 скле 8 піння і проходить через дренажні впускні отвори або отвори 51а, 51b і 51с в дренажній системі. Показана дренажна система включає в себе дренажний розгалужений трубопровід 49, який виготовлений з труби прямокутного поперечного перерізу, або подібної деталі, розділеної на сегменти 47а і 47b. Аналогічна дренажна система (не показана) передбачена для основи 12 печі. Як видно на Фіг.2, дренажні отвори 51а і 51b знаходяться на протилежних сторонах склепіння. Дренажний трубопровід включає в себе закритий канал, який продовжується навколо внутрішньої частини периферії склепіння. Дренажний трубопровід розташований біля нижнього рівня нижніх панелей 38 склепіння і може бути розділений по окружності перегородками або стінками 48 і 50. Стінки 48 і 50 розділяють дренажний розгалужений трубопровід на сегменти 47а і 47b. Сегмент 47а дренажного розгалуженого трубопроводу з'єднує дренажні отвори 51а, 51b і 51с з випускним патрубком 28а для холодоагенту. Сегмент 47b дренажного трубопроводу знаходиться у сполученні з сегментом 47а через згінну з'єднувальну муфту 44 і з'єднує дренажні отвори 51а, 51b і 51с з випускним патрубком 28Ь для холодоагенту. Гнучкий дренажний шланг 37 для холодоагенту з'єднує випускний отвір 28а з дренажним патрубком 36а для холодоагенту, тоді як гнучкий дренажний шланг 35 для холодоагенту з'єдн ує випускний отвір 2b і дренажний патрубок 36b для холодоагенту. Для з'єднання шлангів і патрубків можна використовувати з'єднувальні деталі швидкого роз'єднання або інші з'єднувальні муфти. Система збирання холодоагенту може використовувати тиск, такий як нагнітання насосом, для швидкого і ефективного видалення холодоагенту, що випускається із склепіння 10 через дренажні патрубки 36а і 36b для холодоагенту. Додатково, передбачений другий набір приєднувальних патрубків для холодоагенту, які можуть використовува тися як головні приєднувальні патрубки при правосторонній установці склепіння 10. Цей другий, або правосторонній, набір приєднувальних патрубків для холодоагенту містить впускний отвір 40 для холодоагенту і випускний отвір 42 для холодоагенту. Лівосторонні і правосторонні приєднувальні патрубки для холодоагенту знаходяться на протилежних сторонах склепіння 10 відносно лінії, що проходить через точку 24 повороту щогли і центр склепіння 10, і лежать в суміжних квадрантах склепіння. Як і з лівостороннім впускним патрубком 26 для холодоагенту, правосторонній впускний патрубок 40 для холодоагенту приєднаний до впускного розгалуженого трубопроводу 29. Як і з лівостороннім випускним отвором 28 для холодоагенту, правосторонній випускний отвір 42 для холодоагенту включає в себе окремі випускні патрубки 42а і 42b, які зв'язані з окремими сегментами 47а і 47b дренажного трубопроводу для холодоагенту, що розділені перегородкою 50. Щоб запобігати витіканню холодоагенту через правосторонні приєднувальні патрубки для холодоагенту під час установки склепіння 10 в системі в лівосторонній конфігурації, індивідуальні впускні 9 82804 і випускні отвори для холодоагенту склепіння герметизують або зв'язують по обходу. Наприклад, поверх отвору у вп ускному отворі 40 для холодоагенту можна закріпляти знімний ковпачок 46, щоб герметизувати цей впускний отвір 40. Додатково, приєднують знімний U-подібний трубопровід або згінну з'єднувальну муфту 44 і герметизують окремі отвори 42а і 42b випускних отворів для холодоагенту, щоб запобігати витоку із склепіння. Згінну з'єднувальну муфту 44 також забезпечують для безперервності потоку між сегментами 47а і 47b дренажного трубопроводу навколо перегородки 50. Там, де холодоагент знаходиться під тиском, таким як тиск всмоктування, згінна з'єднувальна муфта 44 і ковпачок 46 також запобігають просоченню атмосфери в секції дренажного розгалуженого трубопроводу. Під час функціонування склепіння, як показано на Фіг.1-За, холодоагент може входити з системи циркуляції холодоагенту через патрубок 30, шланг 31 для холодоагенту і у вп ускний отвір 26 для холодоагенту. Потім, холодоагент буде розподілятися навколо внутрішньої частини склепіння за допомогою впускного розгалуженого трубопроводу 29, колекторів 33 з соплами і насадок 34. Впускний отвір 40 для холодоагенту, також зв'язаний з впускним розгалуженим трубопроводом 29, зберігається для використання правосторонньої установки, і тому загерметизований ковпачком 46. Після розбризкування холодоагенту з насадок 34 на колекторах 33 з соплами для охолоджування нижньої частини 38 склепіння, холодоагент збирається і приймається через дренажні отвори 51а, 51b і 51с в дренажному трубопроводі, що продовжується навколо периферії склепіння 10, і виводиться через випускний отвір 28 для холодоагенту. Як видно на Фіг.2, холодоагент, який дренує через отвори 51а, 51b і 51с в сегменті 47а дренажного розгалуженого трубопроводу, може виходити із склепіння прямо через випускний отвір 28а для холодоагенту, через випускний шланг 37 і в дренажний випускний патрубок 36а перед тим, як буде прийматися системою збирання холодоагенту. Хладагент, що проходить через отвори 51а, 51b і 51с в сегменті 47а дренажного розгалуженого трубопроводу, також може переміщатися через випускний отвір 42b для холодоагенту, через Uподібний з'єднувальний пристрій 44, і зворотно через випускний отвір 42а для холодоагенту в сегмент 47b розгалуженого трубопроводу, щоб проходити навколо перегородки 50. Потім холодоагент може дренувати з сегмента 47b дренажного розгалуженого трубопроводу через випускний отвір 28b для холодоагенту, випускний шланг 35 і через дренажний патрубок 36b до засобу збирання холодоагенту. Правосторонній випускний отвір 42 для холодоагенту для прямого відведення холодоагенту із склепіння не використовується, але утворює частину дренажного контуру за допомогою використання U-подібного з'єднувального пристрою 44. При відведенні від склепіння, холодоагент може або випускатися де-небудь в іншому місці, або може рециркулювати зворотно в склепіння після системи охолоджування. Лівосторонні 10 приєднувальні патрубки 26 і 28 для холодоагенту встановлені на склепінні 10 тісно прилеглими до місцеположення щоглової конструкції 14, щоб знижувати до мінімуму довжину шлангів. Якщо розглядати щоглову конструкцію 14 як розташовану в положенні на 6 годин, лівосторонній приєднувальний патрубок для холодоагенту розташований в положенні на 7-8 годин. Як було відмічено, під час обробки розплавлених матеріалів різні поверхні металургійних ємностей можуть піддаватися впливу високих температур. При функціонуванні системи печі, як було описано вище, ці поверхні включають в себе внутрішню пластину 38 металевого склепіння в формі усіченого конуса або внутрішню пластину 138 унітарного елемента герметизації металевої бічної стіни циліндричної форми. Ці елементи герметизації можуть піддаватися впливу значно збільшених кількостей теплової енергії випромінювання, як визначено посилальною позицією 107, від дуги або полум'я всередині печі. Цей вплив звичайно відбувається, коли електроди встановлені над шихтою розплавленого металу або коли електроди починають входити в завалку 109 брухту. Цей високотемпературний вплив може піддавати термічному напруженню ці різні області і приводити до ризику втоми і виходу з ладу в таких областях, особливо по відношенню до інших областей металургійної ємності. Додатково, через конфігурацію металургійних ємностей і нагрівальні елементи, що використовуються в процесі, такі як електроди і супутні кисневі фурми, варіації в температурі поверхонь елементів герметизації печі є звичайними. По суті, сама гаряча область поверхні склепіння металургійної ємності традиційно є найближчою до центрального трикутного отвору 32 склепіння 10. Ці умови приводять до більш високих температур і термічного напруження в одному місці, або області, в порівнянні з іншими місцями. Ця обставина може виникати внаслідок відносного положення електродів печі, кисневих фурм або інших неоднорідних експлуатаційних режимів печі. Щоб збільшувати експлуатаційну довговічність різних ділянок металургійної ємності, в попередньому рівні техніки розробили систему охолоджування, як було описано вище. Звичайний здоровий глузд полягав в зосередженні охолоджувальної потужності цих систем охолоджування на областях підвищеної температури. Крім того, звичайний здоровий глузд полягав у подачі більшої кількості охолоджувального текучого середовища, або холодоагенту, до областей підвищеної температури, або областей високого теплового навантаження. У попередньому рівні техніки, як показано на Фіг.4, холодоагент направляли прямо в область, яка вимагає посиленого охолоджування. У випадку склепінь дугових електропечей ця область часто являє собою по суті вертикальний елемент герметизації, який продовжується навколо центрального отвору 32 і оточуючи х поверхонь. Традиційно, впускний трубопровід 29 встановлений в безпосередній близькості від центрального отвору 32 і продовжується навколо нього у внутрішній частині склепіння 10 без підвищеного 11 82804 тиску. По суті, збільшується складність в направлянні холодоагенту до областей високих температур. Для такого розташування впускного трубопроводу 29 звичайно потрібні розпилювальні насадки, встановлені під впускним трубопроводом. Додатково, для цих звичайних систем потрібні розпилювальні насадки, направлені вгору до отвор у 32. При роботі, звичайні системи охолоджування використовують силу тяжіння для видалення використаного холодоагенту вниз і назовні по верхній частині нижніх панелей 38 склепіння до збиральних систем. І навпаки, різні насадки спеціально направляють невикористаний, свіжий або новий холодоагент вгору до отвору і оточуючих поверхонь. Результатом є направлене вгору розбризкування нового холодоагенту, яке прямо протидіє направленій вниз силі тяжіння, що прикладається до використаного холодоагенту. По суті, оскільки сила, що використовується для направляння нового холодоагенту вгору, протидіє гравітаційному тяговому зусиллю, що прикладається до використаного холодоагенту, використаний холодоагент мас тенденцію зберігатися в областях більш високого нагріву, або навіть відкидається зворотно вгору до областей більш високого нагріву. У результаті, кількість використаного холодоагенту збільшується по глибині, або товщині, в областях більш високого нагріву і зберігає тепло в областях більш високого нагріву. Додатково, новий холодоагент належно не може досягати областей більш високого нагріву через присутність використаного холодоагенту. Це збільшення глибини використаного холодоагенту по областях більш високого нагріву, в поєднанні з нездатністю нового холодоагенту належно досягати областей більш високого нагріву, значно знижує охолоджувальну здатність звичайних систем охолоджування. У результаті, в попередньому рівні техніки спроби охолоджувати області більш високого нагріву за допомогою направляння холодоагенту вгору до областей більш високого нагріву фактично знижували охолоджувальну здатність цих систем і не відповідали технічним умовам адекватного охолоджування областей більш високого нагріву. Тому необхідна система охолоджування для металургійної ємності, яка розроблена так, щоб використовува ти належно енергію і конфігурацію металургійної ємності для збільшення охолоджувальної здатності системи охолоджування. Така система охолоджування в цей час в техніці відсутня. Розкриття суті винаходу У даному описі розкрита система охолоджування для розподілу і збирання холодоагенту на основі текучого середовища в металургійній ємності, що використовується при обробці розплавлених матеріалів. Система охолоджування містить розподільну систему, що включає в себе впускний розгалужений трубопровід, множину колекторів, приєднаних до впускного розгалуженого трубопроводу, і множину розподільних диспергаторів, встановлених вздовж кожного колектора. Також запропонована збиральна система, що включає в себе збиральний розгалужений трубопровід, встановлений так, щоб збирати холодоагент на основі 12 текучого середовища. Розподільні диспергатори позиціоновані для направляння холодоагенту на основі текучого середовища до збирального розгалуженого трубопроводу і використання більшої частини кінетичної енергії, що міститься в холодоагенті, для направляння холодоагенту до збирального розгалуженого трубопроводу. У переважному варіанті здійснення перший і другий колектори передбачені по суті на протилежних сторонах вп ускного розгалуженого трубопроводу, а др угий колектор встановлений у вертикальному напрямі нижче першого колектора. Металургійна ємність має область високого нагріву, і впускний розгалужений трубопровід віднесений на відстань від області високого нагріву. Повний ефект полягає в тому, що за допомогою позиціонування більшої частини розподільних диспергаторів і використання більшої частини кінетичної енергії, що міститься в холодоагенті, направляють заздалегідь випущений холодоагент до збирального розгалуженого трубопроводу. Також запропонована металургійна ємність, що використовується при обробці розплавлених матеріалів. Металургійна ємність містить внутрішню пластину, що включає в себе внутрішню поверхню, зовнішню пластину, яка віднесена на відстань від внутрішньої пластини і визначає по суті замкнений простір, розподільну систему і збиральну систему. Внутрішня пластина, зовнішня пластина, віднесена на відстань по суті замкненим простором, розподільна система і збиральна система металургійної ємності можуть містити різні ділянки металургійної ємності, включаючи, але не обмежуючись цим, верхню будову, бічні сторони, нижню частину, трубопроводи і т. п. Розподільна система встановлена всередині замкненого простору, щоб розподіляти холодоагент на основі текучого середовища, що одержує кінетичну енергію, по внутрішній пластині. Розподільна система включає в себе підвідні патрубки для перенесення холодоагенту. Підвідні патрубки можуть включати в себе впускний розгалужений трубопровід, множину колекторів, приєднаних до впускного розгалуженого трубопроводу, і множину розподільних диспергаторів, встановлених вздовж кожного колектора. Впускний розгалужений трубопровід встановлений між першим і другим колектором і встановлений по суті в середині замкненого простору. Збиральна система включає в себе збиральний розгалужений трубопровід для збирання холодоагенту на основі текучого середовища. Збиральний розгалужений трубопровід встановлений по периферії навколо розподільної системи і у вертикальному напрямі встановлений нижче більшої частини розподільної системи, тоді як внутрішня поверхня встановлена під нахилом до збирального розгалуженого трубопроводу. Розподільні диспергатори позиціоновані у напрямі до збирального розгалуженого трубопроводу, щоб використовувати більшу частину кінетичної енергії, що міститься в холодоагенті на основі текучого середовища, для направляння холодоагенту на основі текучого середовища до збирального розгалуженого трубопроводу. 13 82804 Переважно, лінія перетину продовжується між кожним розподільним диспергатором і внутрішньою поверхнею. Розподільні диспергатори позиціоновані так, щоб направляти холодоагент на основі текучого середовища для перетину внутрішньої поверхні під косим кутом по лінії перетину. Косий кут переважно являє собою тупий кут при вимірюванні від лінії перетину до збирального розгалуженого трубопроводу. Додатково, розподільна система розподіляє холодоагент на основі текучого середовища по внутрішній пластині в кількості, достатній для підтримання пластини при попередньо визначеній температурі. Також запропонований спосіб керування потоком холодоагенту на основі текучого середовища від точки розподілу до точки збирання, для охолоджування термічно навантаженої поверхні металургійної ємності, що використовується при обробці розплавлених матеріалів. Спосіб включає направляння потоку текучого середовища так, щоб ударяти по поверхні, що нагрівається, під тупим кутом при вимірюванні в напрямі до точки збирання в металургійній ємності. Додатково, спосіб включає в себе використання більшої частини кінетичної енергії, що міститься в холодоагенті на основі текучого середовища, для направляння заздалегідь розподіленого холодоагенту на основі текучого середовища до точки збирання. Також запропонована система охолоджування розбризкуванням для дугової електропечі, що містить розплавлений матеріал. Система охолоджування розбризкуванням забезпечує можливість поліпшеного захисту о холоджуванням в секціях різних елементів, що піддаються термічному напруженню герметизації печі. Система охолоджування розбризкуванням розбризкує холодоагент у напрямі до стінок різних секцій, щоб здійснювати вплив на стінки секції, одночасно використовуючи кінетичну енергію, що міститься в холодоагенті, щоб швидко видалити холодоагент з областей, які піддаються термічному напруженню. Це примусове переміщення холодоагенту знижує накопичення небажаного використаного холодоагенту і збільшує до максимуму коефіцієнт теплопередачі між внутрішньою поверхнею і холодоагентом. Струмені холодоагенту направляються таким чином, що кінетична енергія направляє використаний холодоагент у напрямі до випуску холодоагенту. Більш переважно, струмені холодоагенту направляються таким чином, що щонайменше 70% кінетичної енергії в холодоагенті направлені до випуску холодоагенту. У системі охолоджування розбризкуванням, ділянки елементів транспортування, які переносять холодоагент, переміщені з областей підвищеного термічного напруження. Звичайно холодоагент направляють з області, що піддається термічному напруженню, під кутом, переважно розташованим в діапазоні між 20 градусами і 45 градусами, від перпендикуляра відносно поверхні, по якій ударяє холодоагент. Тому загальна мета даного винаходу полягає в забезпеченні поліпшеної системи охолоджування для металургійної ємності. Інша мета даного винаходу полягає в поліпшенні системи охолоджування дугової електропе 14 чі, що використовується для обробки розплавленого металу. Ще одна мета даного винаходу полягає в поліпшенні охолоджування областей металургійної ємності, які піддаються термічному напруженню, що використовується при обробці розплавленого матеріалу. Ще одна мета даного винаходу полягає в поліпшенні охолоджування печі за допомогою спеціального керування кутом удару холодоагенту по поверхні, що нагрівається, в металургійній ємності. Ще одна мета даного винаходу полягає в керуванні силою удару холодоагенту по поверхні, щоб запобігати накопиченню використаного холодоагенту в області, що піддається термічному напруженню. Ще одна мета даного винаходу полягає у використанні кінетичної енергії, що міститься в текучому середовищі, для керування переміщенням цього текучого середовища. Інша мета даного винаходу полягає в зниженні до мінімуму накопичення використаного холодоагенту, що використовується під час охолоджування верхньої частини металургійної ємності, яка використовується при обробці розплавленого матеріалу. Інша мета даного винаходу полягає в збільшенні до максимуму коефіцієнта теплопередачі між внутрішньою поверхнею і холодоагентом, що використовується для охолоджування металургійної ємності, яка містить розплавлений матеріал. Інші і додаткові цілі, ознаки і переваги даного винаходу стануть очевидними фахівцям в даній галузі техніки після прочитання наступного розкриття з посиланням на прикладені креслення. Фіг.1 - вигляд збоку типової електропечі, що показує ємність печі, склепіння печі в піднятому положенні над ємністю печі і щоглову опорну конструкцію для склепіння. Фіг.2 - вигляд в плані зверху, частково з вирізом і частково в розрізі, склепіння печі з системою Spray-Cooled™ за Фіг.1. Фіг.3 - вигляд з торця, частково в розрізі, установки електропечі за Фіг.1, що також показує забезпечену вогнетривкою футерівкою ділянку ємності печі, що містить розплавлений метал, і компоненти охолоджування розбризкуванням бічної стіни печі. Фіг.3а - збільшений частковий вигляд ділянки в розрізі за Фіг.3. Фіг.4 - частковий вигляд вертикальної проекції склепіння 10, що показує типовий поперечний переріз за попереднім рівнем техніки з насадками 34, направленими вгору звичайно під кутом 17° від перпендикуляра. Фіг.5 - частковий вигляд в поперечному розрізі склепіння металургійної ємності, що включає в себе поліпшену систему охолоджування. Фіг.6 - деталізований частковий вигляд в поперечному розрізі секції склепіння і системи охолоджування, встановленої в ньому. Фіг.7 - деталізований вигляд одного з показаних розподільних диспергаторів, що розподіляють текуче середовище по суті в конічній формі. 15 82804 Фіг.8 - додатковий деталізований вигляд в поперечному розрізі розподільної системи, що показує використовуваний холодоагент, який направляється до збирального розгалуженого трубопроводу. Звертаючись тепер загалом до Фіг.5-8, зазначимо, що верхня будова металургійної ємності, що використовується при обробці розплавлених матеріалів, загалом показана і визначена посилальною позицією (201). Верхня будова показана для ілюстративних цілей, але основні ознаки винаходу в цьому розкритті можна застосовувати до інших ділянок металургійної ємності, таких як бічні стіни, трубопроводи або інша область або секція, що піддається нагріванню і потребує охолоджування. Верхня будова (201) містить внутрішню пластину (238), що має внутрішню поверхню (239), зовнішню пластину (211), віднесену на відстань від внутрішньої пластини (238), щоб утворювати по суті замкнений простір (205). Верхня будова (201) також містить систему (200) охолоджування, що включає в себе розподільну систему (204) і збиральну систему (206). Розподільна система (204) встановлена всередині замкненого простору (205), щоб розподіляти холодоагент (202) на основі текучого середовища, який одержує кінетичну енергію, по внутрішній пластині (238). Внутрішня пластина (238) також може згадуватися як нижня пластина (238) або пластина (238) основи, тоді як зовнішня пластина (211) також може згадуватися як верхня пластина (211). Система (200) охолоджування призначена для розподілу і збирання холодоагенту (202) на основі текучого середовища в металургійній ємності (5), що використовується при обробці розплавлених матеріалів. Система охолоджування містить розподільну систему (204) і збиральну систему (206). Розподільна система (204) включає в себе множину підвідних патрубків (208) і множину розподільних диспергаторів (210). Підвідні патрубки (208) можуть включати в себе множину колекторів, таких як перший колектор (212) і другий колектор (214), приєднаних до впускного розгалуженого трубопроводу (216). Розподільні диспергатори (210) можуть бути встановлені вздовж підвідних патрубків (208) і, більш конкретно, вздовж колекторів (212 і 214). Збиральна система (206) включає в себе збиральний розгалужений трубопровід (218), встановлений так, щоб збирати холодоагент (202). Розподільні диспергатори (210) позиціоновані так, щоб направляти холодоагент (202) до збирального розгалуженого трубопроводу (218) і використовувати більшу частину кінетичної енергії, що міститься в холодоагенті (202), для направляння холодоагенту (202) до збирального розгалуженого трубопроводу (218). Розподільні диспергатори (210), які також можуть згадуватися як розпилювальні насадки (210), також можуть описуватися як такі, що позиціонуються у напрямі до збирального розгалуженого трубопроводу (206), щоб використовувати більшу частину кінетичної енергії, що міститься в холодоагенті (202), для направляння холодоагенту до збирального розгалуженого трубопроводу (218). 16 Позиціонування розподільних диспергаторів (210) і використання більшої частини кінетичної енергії холодоагенту (202), забезпечують направляння попередньо випущеного холодоагенту (203) на основі текучого середовища до збирального розгалуженого трубопроводу (218). Розподільна система (204) включає в себе розподільні диспергатори (210), встановлені так, щоб подавати холодоагент (202) на основі текучого середовища в область (220) високого нагріву, яка також може згадуватися як область (220) високої температури. Однак, розподільна система (204) сконфігурована таким чином, щоб використовувати кінетичну енергію холодоагенту (202) на основі текучого середовища для направляння холодоагенту (202) на основі текучого середовища і попередньо випущеного холодоагенту (203) на основі текучого середовища з областей (220) високої температури. По суті, розподільна система (204) позиціонована так, щоб знижувати до мінімуму накопичення попередньо випущеного холодоагенту (203) і збільшува ти до максимуму коефіцієнт теплопередачі між внутрішньою пластиною (238) і холодоагентом (202 і 203), сприяючи охолоджуванню верхньої будови (201). У переважному варіанті здійснення розподільні диспергатори (210) позиціоновані для направляння холодоагенту (202) таким чином, щоб він перетинав внутрішню поверхню (239) під косим кутом (224) по лінії перетину (222). Лінія перетину (222) являє собою лінію, що проходить від кожного розподільного диспергатора (210) до внутрішньої поверхні (239). Лінія перетину (222) переважно є центральною лінією області поширення холодоагенту (202) на основі текучого середовища від розподільних диспергаторів (210), як видно на Фіг.7. Косий кут (224) являє собою тупий кут при вимірюванні від лінії перетину (222) до збирального розгалуженого трубопроводу (218), як видно на Фіг.5 і 6. Переважно перший колектор (212) і другий колектор (214) закріплені по суті на протилежних сторонах впускного розгалуженого трубопроводу (216). По суті, впускний розгалужений трубопровід (216) встановлений між першим колектором (212) і другим колектором (214). Додатково, другий колектор (214) встановлений у вертикальному напрямі нижче першого колектора (212). Переважно впускний розгалужений трубопровід (216) встановлений по суті в середині замкненого простору (205). Перший колектор (212) і другий колектор (214) можуть згадуватися як приєднані до впускного розгалуженого трубопроводу (216) по суті в протилежній орієнтації. Розподільна система (204) розподіляє холодоагент (202) по внутрішній пластині (238) в кількості, достатній для підтримання внутрішньої поверхні (239) при попередньо визначеній температурі. Ця попередньо визначена температура являє собою температуру, яка знижує термічне напруження на різних поверхнях металургійної ємності (5). Ця попередньо визначена температура може бути визначена як температура, яка змінюється в межах попередньо визначеного діапазону температур. Переважно, цей діапазон 17 82804 температур складає від 40 до 300 градусів по Фаренгейту. Більш переважно, цей діапазон температур складає від 70 до 200 градусів по Фаренгейту. Найбільш переважно, цей діапазон температур складає від 100 до 150 градусів по Фаренгейту. Верхня будова (201) металургійної ємності (5) включає в себе щонайменше одну область (220) високої температури, розташовану в безпосередній близькості від отвору (232) верхньої будови (201). Впускний розгалужений трубопровід (216) віднесений на відстань від області (220) високої температури, щоб полегшувати позиціонування розподільних диспергаторів (210) для подачі холодоагенту (202) в область (220) високої температури з належною траєкторією. Переустановка впускного розгалуженого трубопроводу (216) забезпечує можливість належної направленої орієнтації розподільних диспергаторів (210), щоб сприяти зменшенню нагріву внутрішньої пластини (238). Переважно збиральний розгалужений трубопровід (218) встановлений по периферії навколо розподільної системи (204). Додатково, збиральний розгалужений трубопровід (218) у вертикальному напрямі встановлений нижче більшої частині розподільної системи (204). Внутрішня поверхня (239) також нахилена до збирального розгалуженого трубопроводу (218). Більш конкретно, внутрішня пластина (238) нахилена від отвору (232) до збирального розгалуженого трубопроводу (218), щоб сприяти гравітаційному стіканню попередньо випущеної рідини (203) до збирального розгалуженого трубопроводу (218). Як альтернатива, розподільні диспергатори (210) можуть описуватися як приєднані щонайменше до одного підвідного патрубка (208) в площині (226) приєднання. По суті, кожний розподільний диспергатор (210) встановлений під гострим кутом (228) при вимірюванні від площини (226) приєднання до збирального розгалуженого трубопроводу (218). Кожний розподільний диспергатор (210) встановлений під цим гострим кутом (228) для направляння холодоагенту (222) по лінії (222) перетину і до збирального розгалуженого трубопроводу (218). Позиціонування розподільних диспергаторів (210) забезпечує використання більшої частини кінетичної енергії, що міститься в холодоагенті (202) на основі текучого середовища, щоб керувати потоком холодоагенту (202) на основі текучого середовища з області (220) більш високої температури. Додатково, позиціонування розподільних диспергаторів (210) і використання більшої частини кінетичної енергії, що міститься в холодоагенті (202) на основі текучого середовища, направляє попередньо випущене текуче середовище (203) з області (220) високої температури. По суті, розподільна система (204) полегшує теплопередачу від внутрішньої пластини (238) до холодоагенту (202). Додатково, розподільна система (204) знижує до мінімуму збирання попередньо випущеного 18 текучого середовища (203) і циркуляцію незастосовуваного холодоагенту (202) до області (220) високої температури. Переважно розпилювальні насадки (210) направляють холодоагент (202) до нижніх панелей (238) в конфігурації стр уменя. Конфігурація струменя є по суті конічною за формою і містить крапельки холодоагенту (202). Область покриття струменем конічної форми переважно продовжується приблизно на 55 градусів з обох сторін від центральної лінії (222) конфігурації при вимірюванні від розподільної розпилювальної насадки. Позиціонування і орієнтація розпилювальних насадок призначені для того, щоб велика частина кінетичної енергії холодоагенту (202) на основі текучого середовища не приводила до зворотних результатів для гравітаційного потоку використаного холодоагенту (203). По суті, орієнтація розпилювальних насадок (210) направляє використаний холодоагент (203), і невикористаний холодоагент (202), назовні до збирального розгалуженого трубопроводу (218) і з області (220) високої температури. Навпаки, як зображено на Фіг.4, насадки (34) попереднього рівня техніки направлені вгору, звичайно під кутом приблизно 17 градусів від лінії, яка перпендикулярна нижній пластині (38), біля отвору (32). По суті, якщо насадки (34) попереднього рівня техніки мають традиційну повну конусну конфігурацію струменя, приблизно 65% наявної кінетичної енергії в холодоагенті систем попереднього рівня техніки перешкоджають або обмежують гравітаційний потік використаного холодоагенту, що направляється до збирального розгалуженого трубопроводу. І навпаки, розпилювальні насадки (210) в даному винаході направлені вниз під кутом, який більше нуля, при вимірюванні від перпендикулярної лінії вниз, від диспергатора до елементів (238 і 232) герметизації. Більш переважно, цей кут складає від 10 градусів до 75 градусів, і найбільш переважно, кут знаходиться в діапазоні від 20 градусів до 45 градусів. По суті, розподільна система (204), що має ознаки винаходу, найбільш переважно використовує приблизно 75% наявної кінетичної енергії щоб направляти використаний холодоагент (203) в напрямі гравітаційного потоку холодоагенту (202 і 203) до збирального розгалуженого трубопроводу (218). Таким чином, хоч були описані конкретні варіанти здійснення даного винаходу нови х і корисних поліпшених системи і способу охолоджування печі, не передбачається, щоб такі посилання розглядалися як обмеження для об'єму даного винаходу, за винятком того, що сформульовано в подальшій формулі винаходу. Всі патенти і видання, описані або обговорювані в даному описі, тим самим повністю включені в даний опис за допомогою посилання. 19 82804 20 21 Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко 82804 Підписне 22 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601