Шлаковая фурма доменной печи

 

Союз Соеетскнх

Соцкалнсткческкд

Реслублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 140379 (21) 2736447/22-02 (51)

21 В 7/16 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по дедам изобретений н открытий

Опубликовано 3007,81. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 300781 (53) УДК669.182. .221(088.8) (Г. И. Анофриев, Н. Е. Иванов, Е. В Хоистян, M. Д.. ЖеМбус, И. Д.. Стеценко, Б. Н. Смирнов, В. Ф. Ивин, В. С . Михайлов, Н. И. Беда, А. М, Жак, A. И. Васюченко и И. И. КоркодОла

1 (72) Авторы изобретения

Днепропетровский институт инженеров -железнодорожного . транспорта им. И. N. Калинина (71) Заявитель (54) ШЛАКОВАЯ ФУРМА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к черной металлургии, а конкретно к оборудованию доменных печей.

Известны фурмы доменных печей, в которых с целью подвода охлаждающей жидкости к передней стенке, как наиболее теплонапряженной, имеются две продольные перегородки, образующие канал $1).

Недостатком этих фурм является невозможность распределения потока охлаждающей жидкости по всей теплоотдающей поверхности с помощью только одних продольных перегородок.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является фурма с двумя,продольными перегородками, примыкающими к фланцу и образующими канал для подачи охладителя к носку фурмы.

Между передней стенкой и обеими перегородками имеются зазоры одинаковых размеров, служащие для равномерной раздачи охладителя в обе стороны (2).

Недостатком этой фурмы .является отсутствие интенсивной циркуляции охладителя в большой части объема охлаждаемой полости. Это касается, прежде всего, участка носка фурмы, ЗО расположенного с проти воположной по отношению к перегородкам стороны, а также боковой поверхности, прилегающей к перегородкам с внешней стороны образуемого ими канала. Взаимное расположение перегородок и бтводящего охладитель отверстия не обеспечивает поддержания его сплошного потока по всему сечению охлаждаемой полости

Известно, что для отвода тепловых потоков величиной 500-700 Вт/см л которые имеют место при работе доменных фурм, нужны скорости движения охлаждающей воды не менее 7-8 м/с.

Низкая скорость циркуляции воды в указанных участках фурмы является причиной их прогара. Пспытки устранить указанный недостаток путем установки поперечных перегородок, образующих узкие каналы, по которым последовательно от носка к фланцу фурмы с большой скоростью циркулирует вода, не дали желаемого результата. При этом существенно увеличивается гидравлическое сопротивление фурмы и имеется реальная опасность загрязнения узких кольцевых каналов твердыми частицами, содержащимися в воде.

85066б

Цель изобретения — увеличение срока службы фурмы, особенно при использОвании ее в шлаковых приборах, за счет улучшения ее охлаждения.

Для достижения цели площади зазорОв между передней стенкой и перегородками равны соответственно 0,040,12 и 0,2-0,5 площади продольного

4 сечения кольцевой полости, а между перегородкой, имеющей больший зазор с передней стенкой и боковыми стенками выполнены щелевые отверстия, суммарная площадь которых равна 0,10,4 площади продольного сечения кольцевой полости.

На фиг. 1 изображено устройство, общий нид в разрезе (разрез A-A на фиг. 2); на фиг. 2 — то же, вид сверху на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг.2; на фиг. 4 — разрез В-В на фиг. 2, В фурме данной конструкции охлаждающая жидкость через отверстие в фланце поступает в полость охлажде— ния и при помощи одной из перегородок, расположенной рядом с этим отверстием и примыкающей к фланцу, направляется по кольцевому пути.

-Дойдя до второй перегородки, охлаждающая жидкость движется через имеющиеся в ней зазор с передней стенкой и щеленые отверстия между перегородкой и боковыми стенками и затем по каналу, образованному перегородками, в отводящее отверстие в фланце.

При движении охлаждающей жидкости по кольцевому пути шлаковой фурмы обеспечивается ее скорость (для типовых размеров шлаковых фурм с площадью продольного сечения кольцевой полости, равной 30 — 50 см, и существующих

Нормах расхода охлаждающей воды в пределах 2-3 л/с) 0,4-1,0 м/с. Для у спешного охлаждения фурм с гладкой охлаждаемой поверхностью таких скоростей движения воды недостаточно, так как при этом нельзя предотвратить наступления кризиса кипения при кон такте фурмы с расплавленным чугуном. Если же увеличить средний коэффициент теплоотдачи от охлаждаемой стенки к воде эа счет ее оребрения, то при укаэанных скоростях движения воды можно отводить предельные тепловые потоки, возникающие при контакте

Г с жидким чугуном. В данной фурме ребра на охлаждаемой поверхности наПравлены вдоль ее образующих. При этом указанные выше перегородки направляют движение потока охлаждающей жидкости поперек ребер, Направленность ребер вдоль образующих поверхности фурм позволяет также выполнять операцию штамповки корпуса с последующим свободным извлечением штампового инструмента.

Зазор между перегородкой, направляз0щей поток охладителя по кольцевому пути, и передней стенкой фурмы служит для дополнительного охлаждения участка передней стенки, ограниченного продольными перегородками и боковыми стенками фурмы. При этом часть поступающей в фурму охлаждающей жидкости не идет по кольцевому пути, а направляется в этот зазор, омывает указанный выше участок передней стенки и уходит в отводящий канал. Количество поступающей для этой цели жидкости должно быть по возможности минимальным, так как при этом снижается ее расход на охлаждение основной части корпуса фурмы. С другой стороны, сечение зазора должно быть достаточно большим, чтобы обес15 печить поступление необходимого количества охлаждающей жидкости, Площадь сечения этого зазора может быть получена из условия достаточно интенcHBHoI охлаждения участка передней .щ стенки фурмы, заключенного между продольными перегородками, где вследствие диффузорного эффекта при повороте основного потока охлаждающей жидкости в отводящий канал образуется вихревая зона. Область вихревой зоны ограничена сечением отводящего канала, образованного перегородками, и характеризуется слабым поступлением ее охлаждающей жидкос=и.

Расход воды на охлаждение передней стенки в области вихревой зоны можно выразить в следующем виде

Ч ° 5

С, с с где q — максимальный тепловой по35 ток через стенку;

5 — площадь охлаждаемой поверхности, равная сечению отводящего канала.

С вЂ” удельная теплоемкость воды;

4р д с — нагрев охлаждающей воды.

Максимальные тепловые потоки через стенку фурмы при попадании на нее чугуна достигают 600-700 Вт/cM . Сечение отводящего канала зависит от диаметра отводящего патрубка, колеблется от 3/4 до 1 1/4.Наружный диаметр патрубка при этом равен 3040 мм. Площадь сечения отводящего канала, образонанного двумя продольными перегородками, находящимися друг от друга на расстоянии, равном наружному диаметру патрубка, и бокоными стенками фурмы, находящимися на таком же расстоянии друг от друга, составляет 9-14 см .Нагрев охлаждающей S фурмы воды принят равным 15 С.

Подстанляя н формулу численные значения, получают необходимый расход охлаждающей воды через зазор между перегородкой, направляющей по р ток воды по кольцевому пути, и перед.ней стенкой н пределах 0,09-0,14 л/с, При скорости движения ноды, равной

0,4-0,5 м/с,плошадь эазооа имеет значение 1,8-3,5 см, что составляет

2 д 0,04" 0,12 площади продольного сече850666 ния охлаждаемой полости фурмы, равной 30-50 см

Назначение зазора между второй продольной перегородкой и передней стенкой заключается н отклонении потока охлаждающей жидкости перед входом ее в отводящий канал к передней, как наиболее теплонапряженной, стенке.

Площадь этого зазора должна быть значительно больше площади зазора между перегородкой, направляющей поток охладителя по кольцевому пути, и передней стенкой фурмы, так как в противном случае количество воды, протекающее по кольцевому пути, может оказаться недостаточным для охлаждения корпуса фурмы. Кроме того, 15 при площади зазора, меньшей площади поперечного сечения отводящего канала, унеличинаются гидравлические потери. Однако при площади зазора, большей площади поперечного сечения 20 отводящего канала, скорость движения воды н нем соответственно меньше скорости н отводящем канале, что приводит к увеличению вихревой зоны, а следовательно, и слабоохлаждаемого участка передней стенки. Это требует дополнительных расходов охладителя через зазор между перегородкой, направляющей поток по кольцевому пути, и пеРедней стенкой фурмы. 30

Поэтому площадь зазора между перегородкой, отклоняющей потск воды к передней стенке, и самой передней стенкой принята равной площади отводящего канала, образованного продольными перегородками. Площадь отводящего канала равна 9-14 см что а

I составляет 0,2-0,5 площади продольного сечения охлаждаемой полости фурмы. щелевые отверстия между перего- 4)() родкой, отклоняющей поток охладителя к передней стенке, и боковыми стенками (наружной и внутренней) служат для прохода жидкости с целью охлаждения прилегающих к перегородке боковых стенок. Тепловые потоки в этом участке фурмы не превышают средних значений потоков на внешнюю часть фурмы, составляющих около 1 кВт/см что в 5-6 Раэ мен е значений мак- 50 симальных тепловых потоков через переднюю стенку фурмы. В соответствии с этим суммарная площадь этих отверстий при максимальном значении площади зазора между перегородкой, отклоняющей поток охладителя к передней стенке, и самой передней стенкой, равной 0,5 площади продольного сечения полости фурмы, равняется 0,1 площади продольного сечения этой полости. При уменьшении площади за Щ зора между перегородкой, отклоняющей поток охладителя к передней стенке, и передней стенкой в установленных (0,5-0,2) пределах суммарная площадь зазора и отверстий в этой перегородке должна оставаться постоянной, т. . равной О, б площади продольного сечения полости фурмы. =)то необходимо для сохранения охлаждающей способности фурмы на постоянном и достаточно высоком уровне, Таким образом, суммарная площадь зазоров между перегородкой, отклоняющей поток к передней стенке, и боковыми стенками должна составлять

0,1-0,4 площади продольного сечения полости фурмы.

Фурма состоит из корпуса 1 с ребрами 2, направленными вдоль образующих внутренней поверхности, фланц»

3, кольцевой полости 4, продольных перегородок 5 и 6 с зазорами 7 и 8 с передней стенкой и щелеными отверстиями 9.

Поток охлаждающей жидкости, поступиншей через патрубок 1 О в полость

4, при помощи перегородки 5 направляется по кольцевому пути поггерек ребер на внутренней поверхности фурмы, интенсивно ее охлаждая, Небольшая часть этого потока проходит через зазор 7, омывая переднюю стенку и встречается с основным потоком перед входом в отводящий канал 11. В месте встречи потоков создается турбулиза— ция жидкости (фиг. 3)< что интенсифицирует охлаждение этого участка фурмы. Дойдя до перегородки 6 основной поток через зазор 8 и щелевые отверстия 9 с преимущественным омыванием передней стенки и примыкающих к ней участков боковых стенок фурмы поступает в отводящий канал 11.

Предлагаемое устройство отличается простотой конструкции и надежностью в работе, которая обеспечинается повсеместным омынанием охлаждающей жидкостью теплоотдающей оребренной поверхности со скоростью не менее

0,4-0,5 м/с. При движении воды поперек ребер С такой скоростью обеспечивается устойчивый теплоотвод от стенок фурмы при их контакте с жидким чугуном, Формула изобретения

Шлаковая фурма доменной печи, содержащая корпус с ребрами ндоль образующих кольцевой полости, две продольные перегородки, имеющие зазоры с передней стенкой и образующие канал для отнода охладителя, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения ее стойкости эа счет улучшения охлаждения, площади зазоров между передней стенкой и перегородками равны соответственно 0,04-0,12 и 0,2-0,5 площади продольного сечения кольцевой полости, а между перегородкой, имеющей больший зазор с передней стенкой и боковыми стенками выполнены щелевые отверстия, 850666

1. Патент США М 3502315, кл. 266-41, 1969. и2.2

Составитель В. Серов

Редактор E. Лушникова Техред М. Рейвес Корректор Ю. Макаренко

Заказ 6248/32 Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 суммарная площадь которых равна 0,10,4 площади продольного сечения кольцевой полости, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2, Авторское свидетельство СССР

9 530056, кл, С 21 В 7/16, 1973,