Фурма доменной печи

 

ДОМЕННОЙ ПЕЧИ, содержащая коаксиально расположенные наружный и внутренний конические стаканы , соединенные фланцем и носком, подводящую трубку с тангенциально расположенным концом, и отводящую трубку,, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости фурмы путем интенсификации ее охлаждения, угол между осью конца подводящей трубки и осью фурмы равен 0,67-1,07 рад, а расстояния между носком и срезами подводящей и отводящей трубок равны 0,35-0,65 длины полости фурмы, причем подводящая трубка расположена в верхней половине фурмы с углом ее между вертикальной осевой плоскостью и осевой плоскостью, проходящей через ось пряф мого участка подводящей трубки, не Л превышающим 1,2 рад, а расстояние отводящей трубки от прямого участка подводящей составляет 1-2,5 ее диаметра .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН о A

g @ С 21 В 7/16

8(",: rANRV.1 Я

13 .".. .""."" ц

> )(н11Ч(г

ЙИБЛИц EEKk

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Л Л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ19 (21) 3609694/22-02 (22) 04.05.83 (46) 23.05.84. Бюл. Ф 19 (72) Г.И.Анофриев, Н.Е.Иванов, И.Д.Стеценко, Б.Н.Смирнов, Е.В.Христян, Н.И.Беда, А.М.Жак, А.И.Васюченко, И.И.Коркодола и В.Ф.Ивин (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта им. М.И.Калинина (53) 669.162.22(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 773076, кл. С 21 В 7/16, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 836101, кл. С 21 В 7/16, 1981. (54) (57) ФУРМА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ, содержащая коаксиально расположенные наружный и внутренний конические стаканы, соединенные фланцем и носком, подводящую трубку с тангенциально расположенным концом, и отводящую трубку, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости фурмы путем интенсификации ее охлаждения, угол между осью конца подводящей трубки и осью фурмы равен 0,67-1,07 рад, а расстояния между носком и срезами подводящей и отводящей трубок равны 0,35-0,65 длины полости фурмы, причем подводящая трубка расположена в верхней половине фурмы с углом ее между вертикальной осевой плоскостью и осевой плоскостью, проходящей через ось пря- Я мого участка подводящей трубки, не превышающим 1,2 рад, а расстояние отводящей трубки от прямого участка подводящей составляет 1-2,5 ее диаметра.

1093700

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано для выпуска шлака иэ доменной печи. 5

Известна фурма доменной печи, содержащая корпус с фланцем и носком, а также тангенциально установленную трубку для подвода охладителя в полость фурмы и отводящую трубку j1) .

Недостатком фурмы является то, что ось конца подводящей трубки направлена перпендикулярно оси фурмы, вследствие чего охладитель приобретает вихревое движение, прижимаясь центробежными силами к наружному стакану. Интенсивность охлаждения внутреннего стакана при этом ослабляется.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и.достигаемому результату является фурма доменной печи, Содержащая наружный и внут ренний конические стаканы с фланцем и носком, подводящую трубку с концом, ось которого перпендикулярна оси фур— 25 мы и направлена по касательной к конической поверхности, расположенной в полости фурмы коаксиально наружному и внутреннему стаканам, и отводящую трубку. Отводящая трубка в фурме рас- 30 положена коаксиально в подводящей, благодаря чему ослабляется торможение вихревого движения охладителя в носовой части полости фурмы, .что способствует более интенсивному охлаждению 35 наружного стакана и прилегающего к нему участка носка (21 . .Однако в известной фурме неудовлетворительно охлаждается внутренний стакан и прилегающий к нему участок носка, что является следствием оттес- . нения охладителя от внутреннего стакана к наружному центробежными силами, возникающими при его вихревом 4 движении. При подаче воды через трубку с,концом, ось которого перпендикулярна оси фурмы, в количестве 1,52;0 л/с в модель шлаковой фурми, изготовленной из органического стекла, скорость ее вихревого движения моно-. тонно снижается от 1,8-2,0 м/с у поверхности наружного стакана до нуля в отдельных участках поверхности внутреннего стакана. Таким образом, изSS вестная фурма может успешно работать и применяться для подачи дутья в доменную печь, где максимальные тепловые нагрузки сосредоточены в наружном стакане и прилегающей к нему части носка. При этом слабоохлаждаемый внутренний стакан способствует снижению тепловых потерь горячего дутья, подаваемого через его внутренний канал, что является положительным фактором.

В то же время эта фурма не пригодна в качестве устройства для выпуска шлака, так как в шлаковых фурмах максимально теплонапряженными являются носок и примыкающая к нему часть внутреннего стакана, через канал которого выпускается расплавленный шлак.

Именно в этом месте, т.е. на стыке носка с внутренним стаканом, в подавляющем большинстве случаев происходит нрогар шлаковых фурм. Причем прогар происходит не по всему периметру стыка носка с внутренним стаканом, а только s самой нижней его части. Это объясняется неизбежным попаданием некоторого количества чугуна в выпускаемый шлак, стекающего в горн доменной печи через толщу шлака с вышележащих горизонтов шахты доменной печи. Имея удельный вес примерно в

3 раза больший удельного веса шлака, чугун опускается в самый низ шлаковой струи, разрушая своим тепловым воздействием нижнюю часть поверхности сопряжения носка с внутренним стаканом. При тепловом разрушении фурми решающую роль играет скорость течения чугуна по стенке фурмы, достигающая при выпуске шлака 5-8 м/с. При этом тепловые нагрузки на стенку фурмы достигают 46 ° 10 ккал/м ч. Именно ь 2 отсутствием значительных скоростей движения шлака и чугуна вокруг наружного стакана шлаковой фурмы и объясняется его относительно высокая стойкость. Если носок и прилегающая к нему часть внутреннего стакана охлаждается недостаточно эффективно, фурма проплавляется и требуется ее замена.

Недостатком также является расположение отводящей трубки коаксиально в подводящей, что требует значительного увеличения толщины подводя-. щей трубки. Но так как линейные размеры элементов шлаковой фурмы, в том числе и ширина внутренней полости, примерно в два раза меньше соответствующих размеров воздушной фурмы, то такая конструкция подводящей и отводящей трубок неприменима для шлако20

Изменение расстояния между срезом подзодящей трубки и носком фурмы соответственно меняет ориентацию дополнительного потока относительно .области возможного проплавления. Кроме того, удаление среза трубки от носка 55 приводит к расширению дополнительного потока у носка и, наоборот, приближение среза к носку сужает ширину з 10З3 вой фурмы. При ширине полости охлаждения шлаковой фурмы, равной около 40,мм, практически невозможно, ! не меняя общей конструкции фурмы, увеличить наружный диаметр подводящей трубки, равный 32-33 мм при диаметре проходного отверстия в один дюйм.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости фурмы путем интенсификации ее охлажде- 10 ния.

Поставленная цель достигается тем, что в фурме; содержащей коаксиально расположенные наружный и внутренний конические стаканы, соеди- 15 ненные фланцем и носком, подводящую трубку с тангенциально расположенным концом, -и отводящую трубку, ось конца этой подводящей трубки направлена так, что образует с осью фурмы угол 0,67-. 1,07 рад, а расстояния между носком фурмы и срезами подводящей и отводящей трубок равны 0,350,65 длины полости фурмы, причем подводящая трубка расположена в верх- 5 ней половине фурмы с углом ее между вертикальной осевой плоскостью и осевой плоскостью, проходящей через ось подводящей трубки, не превышающими 1,2 рад, а расстояние отводящей трубки от прямого участка подводящей составляет 1-2,5 ее диаметра., В фурме угол между осью конца подводящей трубки и осью фурмы острый .(0,67-1,07 рад), что существенно изменяет характер движения охладите35

l ля в полости фурмы. Если значения этого угла при оптимальных значениях. двух других параметров не выходят за пределы 0,67-1, 07 рад, то обеспе40 чивается полное омывание участка возможного проплавления фурмы, ограниченного сектором в .60 . При значео ниях угла меньше 0,67 или больше

1,07 рад дополнительный поток откло45 няется за пределы указанного сектора то в одну, то в другую сторону, даже при оптимальных значениях других параметров.

700 4 потока. Оптимальные значения расстояния между срезом подводящей трубки и носком фурмы заключены в пределах 0,35-0,65 длины полости фурмы.

Выход за эти пределы приводит к отклонению дополнительного потока за пределы зоны возможного проплавления фурмы.

Положение подводящей трубки на плоскости фланца также оказывает влияние на ориентацию дополнительного потока охладителя относительно носка фурмы. Дополнительный поток смещается в том же направлении,,что и подводящая трубка. Поэтому оптимальные значения положения подводящей трубки относительно фланца должны иметь ограничения, исключающие отклонение дополнительного потока за пределы зоны возможного проплавления фурмы.

Предел положения трубки в соответствии с данными проведенных опытов аграничен углом в 1,2 рад> образованным вертикальной осевой плоскостью и осевой плоскостью фурмы, проходящей через ось прямого участка подводящей трубки. Увеличение этого угла сверх

1,2 рад приведет к смещению дополнительного потока за пределы зоны возможного проплавления фурмы. Верхний предел положения подводящей трубки обусловлен соприкосновением ее с отводящей трубкой. В этом случае расстояние между обеими трубками равно их диаметру, минимальное значение которого для трубы с проходным диаметром в 1 дюйм равно 32-33 мм. При таком положении трубок дополнительный поток полностью омывает сектор возможного проплавления фурмы.

Положение отводящей трубки относительно плоскости носка выбрано так, чтобы не нарушался контур вихревого движения охладителя и не снижалась скорость его движения. Оптималь ные значения этого расстояния заключены в пределах 0,35-0,65 длины полости фурмы. При расстоянии среза труб- . ки меньше О, 35 или больше О, 65 длины ,полости происходит продольное смещение вихря в носовой части, что оказывает тормозящее действие на процесс вращения, снижает однородность и скорость потока и, следовательно, интенсивность охлаждения.

Только при соблюдении оптимальных значений параметров всех указанных признаков одновременно дополнитель10937 ный поток охладителя полностью омывает нижнюю часть стыка внутреннего стакана с примыкающей к нему частью носка. При отклонении укаэанных параметров от оптимальных значений 5 хотя бы одного иэ трех признаков область возможного прогара фурмы оказывается за пределами дополнительного потока охладителя, что приведет к быстрому проплавлению фурмы жидким чугуном.

Оптимальность значений перечисленных параметров была подтверждена экспериментально.

Кроме того, отводящая трубка уста- 15 новлена эа пределами подводящей, что обеспечивает достаточно большой зазор между подводящей и отводящей трубками и стаканами, через. который движет ся охладитель. Оптимальное положение отводяп1ей трубки характеризуется ее расстоянием от подводящей в 1-2,5 ее диаметра. Оптимальное расстояние среза отводящей трубки от носка равно

0,35-0,65 длины полости охлаждения фурмы. При этом минимальное значение расстояния отводящей трубки от подводящей, равное одному диаметру трубки, означает, что трубки соприкасаются между собой. При соблюдении опти- 30 мальных значений положения отводящей трубки скорость вихревого движения охладителя в носовой части полости эа пределами области распространения дополнительного потока, создаваемого наклоном конца подводящей трубки к оси фурмы, практически не отличается от скорости движения охладителя в остальных зонах вихревого движения.

На фиг. 1 показана предлагаемая фурма с плоскостью, проходящей через оси подводящей и отводящей трубок; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1 °

Фурма состоит из коаксиально расположенных наружного 1 и внутреннего 2 конических стаканов, соединенных .между собой фланцем 3 и носком 4, подводящей трубки 5, конец которой 6 направлен под углом 0,67-1,07 рад к оси фурмы, и отводящей трубки 7. Срез конца 6 подводящей трубки 5 и срез отводящей трубки 7 удалены от плоскости носка на 0,35-0,65 длины полости фурмы, которая равна расстоянию от фланца 3 и носку 4. Подводящая

55 трубка 7 расположена в верхней половине фурмы. Угол между вертикальной осевой плоскостью и осевой плоскос00 d тью, проходящей через ось прямого участка подводящей трубки, не превышает 1,2 рад. В рабочем положении ось фурмы расположена горизонтально.

Расстояние между осями прямого участка подводящей и отводящей трубок равно 1-2,5 длины полости фурмы.

Назначение фурмы — выпуск шлака из доменной печи.

При выпуске шлака с неизбежными включениями чугуна в стенках фурмы возникают большие тепловые нагрузки.

Особенно теплонапряженной является нижняя часть участка сопряжения носка с внутренним стаканом. Отвод тепла из фурмы осуществляется жидким охладителем, например водой.

Охлаждающая вода крез трубку 5 с концом 6, направленным под углом 0,671,07 рад к оси фурмы, подается в полость, образованную наружным 1 и внутренним 2 стаканами фланцем 3 и носком 4. Выходящая струя воды встречается со стенкой наружного стакана 1 и движется в виде дополнительного потока к носку 4, интенсивно омывая и охлаждая нижнюю часть носка 4 и место его сопряжения с внутренним стаканом 2. После этого нагретый дополнительный поток воды смешивается с основным вихревым потоком. Это процесс протекает непрерывно, что обеспечивает регулярное и интенсивное охлаждение наиболее теплонапряженной части фурмы. Остальные, менее теплонапряженные участки фурмы, охлаждаются постоянно движущимся вихревым потоком. Иэ полости фурмы нагретая вода уходит через отводящую трубку 7, которая благодаря оптимальному положению относительно подводящей трубки 5 и носка 4 обеспечивает высокую скорость вихревого движения воды в носовой части фурмы. Это предотвращает всю носовую часть фурмы от прогара.

В качестве базового объекта для выявления эффективности предлагаемой фурмы взята шлаковая фурма доменной печи, производимая на Артемовском металлургическом заводе и используемая на Днепропетровском металлургическом заводе им. Г.И.Петровского.

В этой фурме имеется прямая подводящая трубка и продольная перегородка, расположенная между нонгодящей и отводящей трубками с зачор<м г носком фурмы. Движение воли н фурче мал< ор10937

Фиг.2

Составитель Ю.Серов

Редактор Н.Рогулич Техред А.Бабинец Корректор В.Гирняк

Заказ 3378/22 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская. наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4 ганиэованное. В носовой части имеются зоны, где скорость движения воды не превышает 2-4 см/с.

По сравнению с базовой предлагаемая фурма имеет спедующие технические преимущества: организованное вихревое движение воды в полости фурмы, скорость которого у наружного стакана достигает нескольких метров в секунду, наличие дополнительного высоко-IO

00 8 скоростного (до 0,9 м/с) потока в нижней части носка фурмы и в месте его сопряжения с внутренним стаканом, где тепловые нагрузки максимальные.

Предлагаемое изобретение обеспечит повышение стойкость фурм в 2 раза.

Ожидаемый годовой экономический эффект от использования предлагаемой шлаковой фурмы составляет 6,9 тыс. руб.