Фурма для донной и боковой продувки

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для продувки окислительным дутьем сульфидного медного расплава или полиметаллического сырья, и может быть использовано в цветной и черной металлургии. Фурма для донной и боковой продувки содержит тело фурмы с каналом для охлаждения, трубу для основного дутья, трубу для защитного дутья, рыльную часть фурмы, охлаждаемый элемент и керамометаллическую насадку. Труба для основного дутья и труба для защитного дутья расположены коаксиально относительно друг друга. Керамометаллическая насадка расположена с рыльной части фурмы и выполнена из материала со средней теплопроводностью не менее 30 Вт/(м⋅°C) и скрытой теплотой фазового перехода не менее 1000 кДж/кг. В результате обеспечивается повышение надёжности и срока эксплуатации фурмы, повышение эффективности охлаждения фурмы при высоких тепловых нагрузках. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для продувки окислительным дутьем сульфидного медного расплава или полиметаллического сырья и может быть использовано в цветной и черной металлургии.

При продувке сульфидного медного расплава в области факела дутья развиваются высокие температуры и вследствие этого высокие тепловые нагрузки, что приводит к прогару охлаждаемого элемента. Поэтому при продувке сульфидного расплава (штейна) охлаждаемые фурмы не используются, так как их использование может привести к прогару и вследствие этого - к взрыву.

Известно из авторского свидетельства SU 1667920 и патента RU 2152441, что для снижения теплового воздействия на рыльную (торцевую) часть фурмы используют фурмы с коаксиальными трубами (фурма с защитной оболочкой). По основному каналу подают окислительное дутье, а по защитному - слабоокислительное, инертное или восстановительное дутье.

Однако фурма с защитной оболочкой снижает уровень теплового воздействия на рыльную поверхность фурмы, но не защищает ее от прогара.

Известно также, что для защиты торцевой поверхности фурмы от прогара используют насадки, описанные в патенте RU 2235789. Насадки на торцевую поверхность защищают рыльную часть фурмы в течение определенного времени.

Однако из-за низкой теплопроводности насадки не обеспечивают образование на насадке устойчивого слоя гарнисажа, что приводит к прогару насадки и рыльной поверхности фурмы.

Наиболее близким аналогом заявляемого устройства является решение фурмы доменной печи, известное из патента RU 2299243. Каналы для охлаждения образованы залитой трубой, при этом интенсивность охлаждения достигается путем использования в рыльной части змеевика с заданным сечением канала охлаждения. Основным параметром интенсивности охлаждения является скорость движения теплоносителя, т.е. расход теплоносителя и поддержание заданного расхода на должном уровне.

Однако при отсутствии обеспечения заданного расхода сохранение стенки рыльной части в целостности невозможно при тепловых нагрузках >1000 кВт/м2.

Наиболее близким аналогом заявляемого способа является техническое решение из патентной заявки US 5989488, в котором для защиты торцевой поверхности фурмы используют охлаждение торцевой поверхности.

Однако нерегламентация расхода теплоносителя на площадь рыльной поверхности не может защитить ее при зависании факела дутья у поверхности фурмы, что приводит к ее прогару несмотря на то, что боковая поверхность защищена керамической вставкой.

Техническая проблема, на решение которой направлена заявляемое изобретение, заключается в создании фурмы для донной и боковой продувки сульфидного медного расплава окислительным дутьем в защитной оболочке при высоких тепловых нагрузках в области факела дутья и возможность длительной эксплуатации фурмы.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эксплуатационных характеристик фурмы для донной и боковой продувки, заключающихся, в том числе, в повышении надежности и срока эксплуатации фурмы, повышении эффективности охлаждения фурмы при высоких тепловых нагрузках.

Указанный технический результат достигается за счет того, что фурма для донной и боковой продувки сульфидного медного расплава окислительным дутьем содержит тело фурмы с каналом для охлаждения, трубу для основного дутья, трубу для защитного дутья, рыльную часть фурмы, охлаждаемый элемент и керамометаллическую насадку, причем труба для основного дутья и труба для защитного дутья расположены коаксиально относительно друг друга, керамометаллическая насадка расположена с рыльной части фурмы и выполнена из материала со средней теплопроводностью не менее 30 Вт/м °С и скрытой теплотой фазового перехода не менее 1000 кДж/кг, а охлаждаемый элемент выполнен полым.

Длина керамометаллической насадки может быть определена по формуле:

где L - длина насадки в миллиметрах,

Po2 - парциальное давление кислорода основного дутья в МПа.

Заявляемое изобретение предусматривает охлаждаемую от взрывобезопасной системы охлаждения фурму с защитной оболочкой из воздушного или других видов дутья, а торцевая поверхность (рыльная часть) фурмы и коаксиальных труб защищена насадкой соприкасающейся со взрывоопасным в отношении воды расплавом.

Раскрытие заявляемого изобретения показано с помощью фигуры на которой изображен продольный разрез фурмы и позициями 1-7 обозначены:

1 - тело фурмы;

2 - канал;

3 - труба для основного дутья;

4 - труба для защитного дутья;

5 - рыльная часть фурмы;

6 - охлаждаемый элемент;

7 - керамометаллическая насадка.

Фурма для донной и боковой продувки содержит тело фурмы 1 с каналом 2 для охлаждения, трубу 3 для основного дутья, трубу 4 для защитного дутья, рыльную часть 5 фурмы, полый охлаждаемый элемент 6 и керамометаллическую насадку 7.

Труба 3 для основного дутья и труба 4 для защитного дутья расположены коаксиально относительно друг друга.

Охлаждаемый элемент 6 выполнен в виде залитых труб или канала щелевидного вида.

Керамометаллическая насадка 7 расположена с рыльной части 5 фурмы для защиты поверхности рыльной части 5 фурмы и носок труб 3-4 и выполнена из материала со средней теплопроводностью не менее 30 Вт/м °С и скрытой теплотой фазового перехода не менее 1000 кДж/кг.

Уменьшение теплопроводности насадки 7 приводит к невозможности образования защитного гарнисажа и к износу насадки 7 и фурмы. Уменьшение скрытой теплоты фазового перехода насадки 7 приводит к снижению времени теплового воздействия факела дутья на насадку 7, что обуславливает расплавление защитного гарнисажа, перегрев насадки 7 и фурмы. Керамометаллическая насадка 7 выполнена из слоев различного материала: с низкой теплопроводностью и высокой температурой плавления; и высокой теплопроводностью и температурой плавления около 1100°С.

Длина керамометаллической насадки определяется парциальным давлением кислорода основного дутья по формуле:

где L - длина керамометаллической насадки в миллиметрах,

Po2 - парциальное давление кислорода в МПа.

Теплопроводность керамометаллической насадки определяется как среднее суммы произведений массовой доли слоя на теплопроводность для поперечного сечения керамометаллической насадки. Теплота фазового перехода или скрытая теплота плавления определяется для конкретной керамометаллической насадки. Для определения параметров керамометаллической насадки в ее рабочую поверхность со стороны сульфидного расплава зачеканивают термопары. За момент расплавления защитного гарнисажа принимается температура 960°С эквивалентная температуре плавления гарнисажа. Коэффициент теплоотдачи от стенки охлаждаемого элемента к теплоносителю составил около 3700 кВт/м2 °С. Эксперименты показали, что снижение средней теплопроводности керамометаллической насадки менее 30 Вт/м °С приводит к повышению температуры поверхности насадки более 980 С, что свидетельствует о расплавлении гарнисажа. На основании данных температуры поверхности насадки отводимого теплового потока и подводимого количества тепла к поверхности насадки математически определяют влияние скрытой теплоты фазового перехода в сравнении с опытными данными на время затухания теплового потока на поверхность насадки. Математическим моделированием установлено, что использование насадки с величиной скрытой теплоты фазового перехода более 1000 кДж/кг обуславливает увеличение времени воздействия теплового потока на гарнисаж насадки от 0 до 60 с, и за это время не происходит расплавление гарнисажа.

Проверка работоспособности фурмы проводилась на агрегате типа «Норанда». Указанная фурма была установлена в фурменном поясе агрегата и в донной части агрегата. Поверхность насадки соприкасалась с медным сульфидным расплавом. На поверхности насадки фурмы образовывался слой защитного гарнисажа. По центральному каналу подавалось кислородное основное дутье. По защитной оболочке подавалось воздушное дутье. Фурмы в донной и боковой части агрегата эксплуатировались длительное время. Износ и перегрев фурмы не происходил, что подтвердили полученные параметры фурмы.

Приведенные примеры являются частными случаями и не исчерпывают всех возможных реализаций заявляемого изобретения.

Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что различные вариации заявляемых устройства и способа не изменяют сущность изобретения, а лишь определяют его конкретные воплощения.

1. Фурма для донной и боковой продувки сульфидного медного расплава окислительным дутьем, содержащая тело фурмы с каналом для охлаждения, трубу для основного дутья, трубу для защитного дутья, рыльную часть фурмы и охлаждаемый элемент, отличающаяся тем, что она снабжена керамометаллической насадкой, расположенной с рыльной части фурмы и выполненной из материала со средней теплопроводностью не менее 30 Вт/(м⋅°С) и скрытой теплотой фазового перехода не менее 1000 кДж/кг, при этом труба для основного дутья и труба для защитного дутья расположены коаксиально относительно друг друга, а охлаждаемый элемент выполнен полым.

2. Фурма по п. 1, отличающаяся тем, что длина керамометаллической насадки определяется по формуле:

где L - длина насадки в миллиметрах,

Ро2 - парциальное давление кислорода основного дутья в МПа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии, а именно к области непрерывной очистки жидкого натрия, применяемого в качестве теплоносителя в первичной системе охлаждения полого корпуса плавильного агрегата.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для водяного охлаждения панели горелки и/или инжектора для установки в электродуговой печи. Панель содержит первый и второй контуры охлаждающей воды, проходящие через внутреннюю часть панели между входом и выходом, по меньшей мере одно отверстие для установки горелки и/или инжектора, и средство обратимого присоединения к выходу первого контура и к входу второго контура, выполненное в виде удаляемого гибкого шланга или жесткой трубы с возможностью обеспечения потока воды без утечек последовательно через вход первого контура, первый контур, удаляемый шланг или трубу, и второй контур, и наружу из выхода второго контура.

Изобретения относятся к металлургии и к области переработки твердых промышленных и бытовых отходов. Способ охлаждения корпуса плавильного агрегата включает подачу жидкометаллического теплоносителя в корпус плавильной камеры.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в других отраслях техники, где требуется снижение скорости разгара футеровки. Охлаждаемый элемент установлен в фурменной зоне внутри металлургической печи.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сосуду для содержания расплавленного металла. Сосуд для расплавленного металла, выполненный огнеупорным и имеющий наружную поверхность, и металлический кожух, содержащий внутреннюю поверхность, по меньшей мере, частично окружающую наружную поверхность сосуда на расстоянии от последней и образующую пространство между сосудом и металлическим кожухом.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к облицовке стенки металлургической печи, выполненной в виде системы. Система содержит первую холодильную плиту и соседнюю вторую холодильную плиту.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к холодильной плите для металлургической печи. Холодильная плита содержит корпус с передней стороной, противоположной задней стороной, четырьмя боковыми гранями и по меньшей мере одним внутренним охлаждающим каналом.

Изобретение относится к медному кессону металлургической печи. Кессон медный содержит охлаждаемую плиту, каналы охлаждения в плите, технологические отверстия, закрытые пробками, патрубки подвода и отвода воды.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к охлаждающему элементу металлургической печи. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к холодильной плите для металлургической печи. .

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подаче в доменную печь дутьевых потоков твердого восстановителя, газа, поддерживающего горение, или газообразного восстановителя через фурмы с каналами, вставленными в сопло.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для обеспечения технологических процессов в доменной печи. В способе вдувания в доменную печь твердого восстановителя, газообразного восстановителя и газа, поддерживающего горение, через фурмы используют копье параллельного типа, выполненное в виде объединенных в пучок трех независимых нагнетательных трубок, параллельно и совместно размещенных во внешней трубке копья, при этом один или оба из газообразного восстановителя и газа, поддерживающего давление, вдувают одновременно с твердым восстановителем через соответствующие нагнетательные трубки, причем при вдувании через копье параллельного типа нагнетательная трубка для твердого восстановителя и нагнетательная трубка для газообразного восстановителя расположены выше нагнетательной трубки для газа, поддерживающего горение.

Изобретение относится к введению кислорода в процессе газификации и может быть использовано в химической промышленности и энергетике. Кислородная фурма содержит три трубы, расположенные соосно по отношению друг к другу.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе воздушных фурм доменных печей. Осуществляют очистку наружного стакана и рыльной части металлической дробью, напыление на них алюмосодержащего газотермического покрытия, установление теплоизолирующей вставки во внутренний стакан с воздушным зазором между ними и термообработку.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе воздушных фурм доменных печей. Воздушная фурма доменной печи содержит теплоизолирующую вставку в дутьевом канале, установленную с воздушным зазором по отношению к внутреннему стакану, при этом наружный радиус вставки определяют с учетом теплового расширения материала вставки и материала внутреннего стакана.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к инжекторному устройству для пирометаллургической обработки металлов, металлических сплавов и/или шлаков в металлургическом агрегате или плавильном сосуде, например в электродуговой печи.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при эксплуатации воздушных фурм доменных печей с теплоизоляцией со стороны дутьевого канала.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу определения момента разрушения теплоизоляции воздушной фурмы доменной печи. Способ включает определение разности температур входящего и выходящего потоков воды на фурме с теплоизоляцией и по меньшей мере на одной серийной фурме без теплоизоляции, установленной на том же коллекторе.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе воздушных фурм доменных печей. Техническим результатом изобретения является повышение стойкости фурмы при эксплуатации.

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.

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для продувки окислительным дутьем сульфидного медного расплава или полиметаллического сырья, и может быть использовано в цветной и черной металлургии. Фурма для донной и боковой продувки содержит тело фурмы с каналом для охлаждения, трубу для основного дутья, трубу для защитного дутья, рыльную часть фурмы, охлаждаемый элемент и керамометаллическую насадку. Труба для основного дутья и труба для защитного дутья расположены коаксиально относительно друг друга. Керамометаллическая насадка расположена с рыльной части фурмы и выполнена из материала со средней теплопроводностью не менее 30 Вт и скрытой теплотой фазового перехода не менее 1000 кДжкг. В результате обеспечивается повышение надёжности и срока эксплуатации фурмы, повышение эффективности охлаждения фурмы при высоких тепловых нагрузках. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх