Дутьевая фурма доменной печи



Дутьевая фурма доменной печи
Дутьевая фурма доменной печи
Дутьевая фурма доменной печи

 


Владельцы патента RU 2460806:

Зайнуллин Лик Анварович (RU)
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники" (ОАО "ВНИИМТ") (RU)

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройству для подачи дутья и природного газа в доменную печь. Фурма содержит корпус с водоохлаждающим каналом, соединенным с патрубками подвода и отвода воды, рыльную часть, фланец и канал для подачи газа. Корпус фурмы выполнен из цельной конической втулки. В теле корпуса просверлен водоохлаждающий канал в виде змеевика постоянного сечения, соединенный каналами-перемычками в рыльной части и во фланце. Использование изобретения обеспечивает повышение стойкости дутьевой фурмы путем интенсификации охлаждения корпуса. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится в основном к черной металлургии, в частности к средствам подачи дутья и природного газа в доменную печь, в особенности с высоким содержанием кислорода в дутье.

Известна дутьевая фурма доменной печи (А.с. СССР №985040, публ. 1982 г.), характеризующаяся отдельным охлаждением различных частей фурмы, например с охлаждением рыльной части струями через сопловую насадку. Это могло быть оправдано в случаях, когда рыльная часть является наиболее напряженной частью фурмы. В настоящее время в связи со значительным увеличением содержания кислорода в дутье (30%) наиболее теплонапряженным участком дутьевой фурмы становится дутьевой канал, окруженный внутренним стаканом, где температура может достигать 2500°С. При таком режиме эксплуатации необходимо обеспечить гарантированное охлаждение, оптимизировать условия горения газа и конструкцию фурмы.

Основным недостатком известной конструкции фурмы является неэффективное охлаждение наиболее теплонапряженных элементов фурмы, а именно дутьевого канала и рыльной части. Из-за подачи воды в большой объем или через рыльную часть скорость воды, омывающей дутьевой канал, не превышает 0,1-0,3 м/с, что не обеспечивает эффективное охлаждение элементов фурмы. При сужении проходного сечения фурмы резко увеличивается гидравлическое сопротивление.

Новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в повышении стойкости дутьевой фурмы доменной печи путем интенсификации охлаждения всего ее корпуса. Это достигается тем, что корпус фурмы выполнен из цельной конической втулки, в теле корпуса в виде змеевика постоянного сечения просверлен водоохлаждающий канал, соединенный каналами-перемычками в рыльной части и во фланце.

Канал для подачи газа выполнен в теле корпуса путем наклонного сверления с выходным отверстием в дутьевую полость фурмы на расстоянии не более 150 мм от среза рыльной части.

Канал подачи газа также может быть выполнен во фланце в виде кольцевого коллектора, соединенного с полостью дутьевого канала, равномерно распределенными и радиальными отверстиями, выполненными наклонными вперед по отношению к оси дутьевого канала под углом до 90°. Фурма изготовлена из медного сплава марки МСр 0.1 или из любого другого медного сплава с критической температурой разрушения кристаллической решетки в пределах 300-400°С и теплопроводностью, близкой к теплопроводности меди марки M1. Выполнение корпуса фурмы из цельной втулки, а водоохлаждаемых каналов в теле корпуса фурмы методом сверления обеспечивает возможность создания в каналах высокоскоростного потока воды без излишних усложнений самой конструкции внутренней полости фурмы, что обычно ведет к удорожанию изделия и снижению надежности конструкции. Данное изобретение позволяет упростить конструкцию фурмы, т.к. соединение каналов в теле корпуса с каналами-перемычками во фланце и рыльной части позволяет организовать простой змеевик постоянного сечения, скорости в котором могут быть доведены от 5 м/с до 10 м/с при допустимых значениях гидравлического сопротивления и расхода воды. При этом достигаемые коэффициенты теплоотдачи гарантируют охлаждение стенок фурмы без закипания воды, только за счет конвективного теплообмена, без риска перегрева и прогара стенок, а благодаря цельной конструкции корпуса достигается равномерность охлаждения со всех его сторон, что исключает возникновение мощных термических напряжений в отдельных частях фурмы.

Кроме того, цельнотельные медные холодильники при высоких тепловых нагрузках работают значительно надежнее, чем корпусные, со свободной полостью для воды. Конструкция фурмы позволяет обеспечить известный способ подачи газа через один канал, проходящий через фланец и тело корпуса фурмы непосредственно в дутьевой канал с выходом газа на расстоянии не более 150 мм от среза носка фурмы, что обеспечивает горение газа в основном за пределами дутьевой полости фурмы - в фурменном очаге. А это в свою очередь снижает тепловую нагрузку на фурму, если этого требует технология доменного процесса. В то же время изобретение позволяет применить распределенную подачу газа через фланец фурмы, где может быть организован кольцевой коллектор, соединенный радиальными отверстиями с полостью дутьевого канала фурмы, которые, в свою очередь, могут быть просверлены под заданным углом до 90° с целью обеспечения более равномерной тепловой нагрузки на стенки дутьевого канала, что также направлено на увеличение термической стойкости фурмы, в отличие от односторонней одноканальной подачи газа, где могут возникнуть перекосы тепловой нагрузки на стенках дутьевого канала, приводящие к прогару. Изготовление фурмы из медного сплава марки МСр 0.1 позволяет поднять температуру рекристаллизации металла до 300°С без снижения теплопроводности. Однако эту температуру можно поднять и до 400°С, используя другие сплавы, имеющие несколько меньшую теплопроводность.

Изобретение иллюстрируется рисунками, где на фиг.1 показана фурма по п.1, 3 в осевом разрезе, на фиг.2 - в развертке, на фиг.3 - фурма по п.1, 2.

Фурма состоит из рыльной части 1, корпуса 2, выполненного в виде цельной конической втулки, в которой просверлены отверстия 3, образующие канал в виде змеевика постоянного сечения, фланца 4 с коллектором газа 5, соединенным с соплами 6 и патрубками подвода воды 7, отвода воды 8 и подачи газа 9. Водоохлаждаемый канал 3 соединен каналами-перемычками 10 в рыльной части 1 и во фланце 4. При этом по п.2 канал для подачи газа 9 может быть выполнен в теле корпуса путем наклонного сверления с выходным отверстием в дутьевую полость фурмы на расстоянии не более 150 мм от среза рыльной части. Канал 9 по п.3 может быть выполнен во фланце 4 в виде кольцевого коллектора, соединенного с полостью дутьевого канала равномерно распределенными радиальными отверстиями 6.

Фурма работает следующим образом. Фурма устанавливается в доменную печь (не показана) и подсоединяется патрубками 7 и 8 к системе охлаждения, а патрубком 9 - к системе подачи газа. После установки фурмы и наладки системы охлаждения к фланцу 4 подсоединяется фурменный прибор для подачи воздушного дутья. При включении воды из системы охлаждения вода подается через патрубок 7 и проходит с расчетной скоростью по змеевику, организованному каналами 3 в теле корпуса фурмы, каналами-перемычками 10 рыльной части 1 и фланца 4 и покидает фурму через патрубок 8, возвращаясь в систему охлаждения. После подачи дутья через патрубок подачи газа 9 из системы поступает природный газ, как дополнительное топливо, подогреваясь от горячего фланца и фурмы примерно на 50°С, что обеспечивает более полное сгорание газа в фурме.

В одних случаях, в соответствии с технологией ведения доменного процесса, природный газ должен полностью сгорать еще в полости фурмы, благодаря чему достигается высокая температура дутья, обогащенного кислородом до 30% в пределах до 2500°С. Это приводит к большим тепловым нагрузкам на внутренние стенки полости фурмы, охлаждаемые водой. Охлаждение массива металла (меди) цельнотельной фурмы обеспечивается высокоскоростным (от 5 до 10 м/с в зависимости от расхода) потоком воды, текущей по змеевиковому каналу, пронизывающему все тело фурмы от фланца до рыльной части. За счет высокой интенсивности теплосъема температура стенки канала со стороны воды значительно ниже температуры кипения воды в заданных условиях, а температура меди со стороны дутьевого канала значительно меньше допустимой температуры нагрева меди, которая для меди марки М1Р, используемой в известных фурмах, составляет около 180°С. Благодаря указанным факторам стойкость фурмы увеличивается в разы.

Вообще с теплотехнической точки зрения условия охлаждения рассчитаны на беспрогарную работу фурмы. Кроме того, цельнотельная конструкция фурмы обеспечивает высокую инерционность нагрева массива металла и это является еще одной дополнительной гарантией беспрогарности при значительных пульсациях тепловой нагрузки в фурменном очаге доменной печи. При изготовлении этой конструкции фурмы из медного сплава МСр 0.1, содержащего 0,1% серебра и имеющего благодаря этому более высокую температуру (до 300°С) структурных изменений, приводящих к потере прочности, ее стойкость против прогара и разрушению значительно увеличивается.

Наиболее эффективным для этого является медный сплав с критической температурой разрушения кристаллической решетки 300-400°С, например медный сплав марки МСр 0,1. Применение материала с большой температурой структурных изменений кристаллической решетки, а именно 300-400°С, при сохранении теплопроводности меди позволяет повысить прочностные характеристики конструкционного материала фурмы, что в свою очередь обеспечивает высокую стойкость к механическому разрушению при более высоких тепловых нагрузках.

Преимущества предлагаемого изобретения заключаются в гарантированной поддержке расчетного режима беспрогарного охлаждения фурмы, в отсутствии зауженных критических сечений в канале охлаждения, что гарантирует незабиваемость каналов охлаждения и в заложенной в конструкцию фурмы тепловой инерционности, защищающей от влияния на стойкость фурмы пульсаций тепловой нагрузки.

Известно, что потери, связанные с заменой прогоревших фурм в современных доменных печах, работающих с повышенным содержанием кислорода до 30% и выше, достигают в среднем до 4-5 млн рублей в сутки, что составляет около 1,5 млрд рублей в год. Беспрогарная работа фурм в течение года позволит сэкономить эту сумму ежегодно при их замене в период плановой остановки печи.

1. Дутьевая фурма доменной печи, содержащая корпус с дутьевой полостью и водоохлаждающим каналом, соединенным с патрубками подвода и отвода охлаждающей воды, рыльную часть, фланец и канал для подачи газа, отличающаяся тем, что корпус фурмы выполнен из цельной конической втулки, в теле корпуса в виде змеевика постоянного сечения просверлен водоохлаждающий канал, соединенный каналами-перемычками в рыльной части и во фланце.

2. Дутьевая фурма по п.1, отличающаяся тем, что канал для подачи газа выполнен в теле корпуса путем наклонного сверления с выходным отверстием в дутьевую полость фурмы на расстоянии не более 150 мм от среза рыльной части.

3. Дутьевая фурма по п.1, отличающаяся тем, что канал подачи газа выполнен во фланце в виде кольцевого коллектора, соединенного с полостью дутьевого канала равномерно распределенными радиальными отверстиями.

4. Дутьевая фурма по п.3, отличающаяся тем, что радиальные отверстия подачи газа во фланце выполнены наклонными вперед по отношению к оси дутьевого канала под углом до 90°.

5. Дутьевая фурма по п.1, отличающаяся тем, что она изготовлена из медного сплава марки МСр 0.1.

6. Дутьевая фурма по п.1, отличающаяся тем, что она изготовлена из медного сплава с критической температурой разрушения кристаллической решетки 300-400°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии, в частности к системе охлаждения фурмы при подаче природного газа в доменную печь. .
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе воздушных фурм доменных печей. .

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах с вдуванием природного газа в воздушные фурмы.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к оборудованию доменной печи для подачи природного газа в воздушные фурмы. .

Изобретение относится к области черной металлургии, конкретно к оборудованию доменной печи. .
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе и установке воздушных фурм доменных печей. .
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении воздушных фурм доменных печей. .

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе воздушных фурм доменных печей. .

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе воздушных фурм доменных печей. .
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе воздушных фурм доменных печей

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к способу вдувания угольной пыли в доменную печь
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе и установке воздушных фурм доменных печей

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройству для ввода трубки для вдувания топлива в фурменный прибор доменной печи и ее извлечения. Фурменный прибор содержит кожух трубки для вдувания топлива, который задает ось ввода/извлечения и установлен в соосном удлинении канала трубки, через который трубка для вдувания топлива может быть введена в фурменный прибор. Предлагаемое устройство содержит линейную направляющую, каретку и монтажную опору. Каретка подвижно установлена с опорой на линейную направляющую и взаимодействует с соединительным устройством для соединения трубки для вдувания топлива с кареткой, с возможностью перемещения трубки для вдувания топлива посредством каретки в осевом направлении вдоль оси перемещения. Линейная направляющая содержит механизм для линейного перемещения каретки вдоль оси линейной направляющей и первый полузамок для установки линейной направляющей на монтажную опору, прикрепленную к фурменному прибору. Монтажная опора имеет второй полузамок, взаимодействующий с первым полузамком. Использование изобретения обеспечивает ускорение и надежность замены трубки для вдувания топлива на фурменном приборе. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к воздушной фурме доменной печи. Воздушная фурма содержит полый водоохлаждаемый корпус и расположенные в верхней части внутреннего стакана выступающие в рабочий дутьевой канал сопла для подачи газообразного топлива. Сопла выполнены различного диаметра круглого сечения и установлены под углом 25°-45° к горизонтальной оси воздушной фурмы с ориентацией оси сопла меньшего диаметра на ось воздушной фурмы, а оси сопла большего диаметра - на участок, составляющий (1/2-1/3) длины нижнего вертикального радиуса внутреннего стакана фурмы в месте расположения сопла. Площади сечения сопел выполнены с соотношением (0,8-1,2):(1,3-1,7). Сопла подачи газообразного топлива направлены навстречу воздушному дутьевому потоку под углом 115°-135°.Использование изобретения обеспечивает снижение расхода кокса за счет улучшения перемешивания газа с воздушным дутьем. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к дутьевой фурме печи для производства чугуна. Фурма содержит корпус с дутьевым каналом. Корпус выполнен в виде усеченного конуса, концевая часть которого выступает в печь. На упомянутой выступающей концевой части корпуса размещен внутренний узел фурмы с образованием охлаждающего канала концевой части, расположенного между внутренним узлом и внешней периферийной поверхностью выступающей концевой части. Внутренний узел окружает внешний узел, образующий внешний охлаждающий канал. При частичном повреждении внешнего узла подача воды в его поврежденную часть прекращается, фурма продолжает выполнять свою функцию с помощью остающейся части внешнего узла, что продлевает срок службы дутьевой фурмы. 11 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройству фурменного прибора доменной печи. Устройство фурменного прибора содержит корпус фурмы, выполненный для установки в стене доменной печи, причем корпус фурмы содержит переднюю поверхность, обращенную внутрь доменной печи, и противоположную заднюю поверхность, причем от задней поверхности до передней поверхности выполнен канал фурмы. Устройство фурменного прибора содержит воздуховодную трубу, подсоединенную между задней поверхностью корпуса фурмы и системой подачи воздуха горячего дутья. Воздуховодная труба имеет переднюю часть, соединяющуюся с корпусом фурмы, и противоположную заднюю часть, соединяющуюся с системой подачи воздуха горячего дутья. Для подачи топлива в доменную печь предусмотрена трубка для вдувания топлива, а для подачи окислительного газа - трубка для вдувания газа. Трубка для вдувания топлива проходит через корпус фурмы. Трубка для вдувания газа расположена в задней части воздуховодной трубы с возможностью подачи окислительного газа в центральную часть потока воздуха горячего дутья, подаваемого через воздуховодную трубу. 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к фурменному блоку доменной печи. Фурменный блок содержит дутьевую трубу, прикрепленную к кожуху доменной печи, фурму, прикрепленную к концу дутьевой трубы, и гибкий соединитель, соединяющий дутьевую трубу с фурменным рукавом. Внутри кожуха печи установлен плитовой холодильник фурмы, расположенный вокруг фурмы для формирования внутренней поверхности доменной печи. Вокруг фурмы в кожухе доменной печи сформировано отверстие под фурму, соединенное по всей периферии с фланцем, сформированным на периферии дутьевой трубы. Изобретение обеспечивает предотвращение утечки вдуваемого газа и удерживание определенного положения фурмы в кожухе печи. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу выплавки чугуна в агрегате для выплавки чугуна. Способ включает подачу кислородной струи технически чистого кислорода посредством кислородной фурмы в засыпку агрегата для выплавки чугуна для газификации углеродных носителей на глубину проникновения кислородной струи, обеспечивающую образование зоны циркуляции. Для увеличения зоны циркуляции кислородную струю подают с постоянной скоростью в диапазоне от 100 м/с до скорости звука, с постоянными массовым расходом и импульсом струи, причем температуру кислородной струи повышают при неизменной скорости кислородной струи и увеличивают объемный расход кислородной струи посредством кислородной фурмы с увеличенным диаметром. Использование изобретения обеспечивает улучшение газообмена между твердой и жидкой фазами шлака и чугуна и условий выпуска металла. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх