RU2003103777A - Фурма для вдувания газа - Google Patents

Claims (35)

1. Фурма для вдувания предварительно нагретого кислородсодержащего газа в конвертер, содержащий ванну расплавленного материала, причем фурма включает в себя (а) удлиненный канал для потока газа, проходящий от заднего конца до переднего конца канала, через который газ выпускается из канала, при этом канал включает в себя: (i) внутреннюю и внешнюю концентрические трубы из углеродистой стали, которые являются основной несущей конструкцией канала, (ii) подающие и возвратные средства прохода охлаждающей воды, проходящие в стенке канала от заднего конца до переднего конца канала, для подачи и возврата охлаждающей воды к переднему концу канала, (iii) внешнюю поверхность, которая включает в себя механическое средство, приспособленное для удерживания слоя застывшего шлака на канале; (b) вход газа для введения горячего газа в задний конец канала; (с) оконечное средство, соединенное с концентрическими трубами на переднем конце канала; (d) защитную футеровку, сформированную из огнеупорного или другого материала, который способен защищать канал от воздействия потока газа в канале при температуре 800-1400°С, причем футеровка выполнена из неметаллического материала с теплоизоляционными свойствами по сравнению со стальными трубами; и (е) средство, расположенное в канале, для сообщения завихрения газу, протекающему через передний конец канала.

2. Фурма по п.1, в которой канал включает в себя три или более концентрических стальных трубы, проходящих к переднему концу канала.

3. Фурма по п.1 или 2, в которой вход газа включает в себя огнеупорный корпус, образующий первый трубчатый проход газа, выровненный с и проходящий непосредственно в задний конец канала, и второй трубчатый проход газа, ориентированный поперек первого прохода, для приема горячего газа и направления его в первый проход так, чтобы горячий газ и любые увлеченные им частицы сталкивались с огнеупорной стенкой первого прохода, при этом поток газа изменяет направление при прохождении из второго прохода в первый проход.

4. Фурма по любому из предшествующих пунктов, в которой механическое средство на наружной поверхности канала включает в себя выступы, которые имеют форму, приспособленную для зацепления с застывшим шлаком и удерживания его на канале.

5. Фурма по п.4, в которой выступами являются кромки, причем каждая кромка имеет подрезанное поперечное сечение или сечение в форме ласточкиного хвоста, так что кромки имеют расширяющуюся наружу форму и служат как зацепляющие образования для затвердевания шлака.

6. Фурма по любому из предшествующих пунктов, в которой оконечное средство является полой кольцевой конструкцией и сформировано из медесодержащего материала.

7. Фурма по п.6, в которой передний конец канала сформирован как полое кольцевое оконечное образование, и канал включает в себя подающий и возвратный проходы охлаждающей воды в оконечном средстве для подачи охлаждающей воды вперед вдоль канала в оконечность канала и возврата этой охлаждающей воды назад вдоль канала.

8. Фурма по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающая в себя удлиненный корпус, расположенный в центре внутри переднего конца канала таким образом, что газ, протекающий через передний конец канала, протекает поверх и вдоль удлиненного центрального корпуса.

9. Фурма по п.8, в которой передний конец удлиненного корпуса и оконечное средство взаимодействуют друг с другом и формируют кольцевое сопло для протекания газа из канала с завихрением, сообщаемым завихряющим средством.

10. Фурма по п.8 или 9, в которой завихряющее средство включает в себя множество направляющих поток лопастей, соединенных с удлиненным корпусом, для сообщения завихрения газу, протекающему через передний конец канала.

11. Фурма по п.10, в которой удлиненным корпусом является удлиненная центральная трубчатая конструкция, проходящая внутри канала для потока газа от его заднего конца до его переднего конца, и вблизи переднего конца канала вокруг центральной трубчатой конструкции расположены лопасти для сообщения завихрения газу, протекающему к переднему концу канала.

12. Фурма по п.11, в которой центральная трубчатая конструкция включает в себя проход охлаждающей воды для протекания охлаждающей воды вперед к ее переднему концу.

13. Фурма по п.12, в которой центральная трубчатая конструкция включает в себя проходы охлаждающей воды для протекания охлаждающей воды вперед через центральную конструкцию от ее заднего конца к ее переднему концу, для охлаждения изнутри переднего конца и последующего возвращения назад через центральную конструкцию к ее заднему концу.

14. Фурма по п.13, в которой центральная трубчатая конструкция образует центральный проход потока воды для протекания воды вперед через эту конструкцию непосредственно к переднему концу центральной конструкции и кольцевой проход потока воды, расположенный вокруг центрального прохода, для возвратного потока воды от переднего конца центральной конструкции назад к заднему концу этой конструкции.

15. Фурма по п.14, в которой центральная трубчатая конструкция включает в себя центральную трубу, образующую центральный проход потока воды, и дополнительную трубу, расположенную вокруг центральной трубы, для образования указанного кольцевого прохода потока воды между этими трубами.

16. Фурма по любому из пп.13-15, в которой центральная трубчатая конструкция включает в себя теплоизолирующий внешний экран для замедления теплопередачи от газа в канале для потока газа к проходам охлаждающей воды в центральной конструкции.

17. Фурма по п.16, в которой теплоизолирующий экран включает в себя множество трубчатых сегментов из теплоизолирующего материала, расположенных встык друг с другом, для формирования теплового экрана как по существу непрерывной трубы, проходящей от заднего конца к переднему концу центральной трубчатой конструкции вокруг кольцевого воздушного зазора, расположенного непосредственно внутри теплового экрана.

18. Фурма по п.17, в которой воздушный зазор сформирован между трубчатым тепловым экраном и другой трубой, образующей внешнюю стенку кольцевого прохода возвратного потока воды.

19. Фурма по п.14, в которой передний конец центральной трубчатой конструкции включает в себя куполообразную носовую часть, снабженную расположенным внутри нее единым спиральным проходом охлаждающей воды, для приема воды из центрального прохода потока воды в центральной трубчатой конструкции у оконечности носовой части и направления этой воды единым потоком вокруг носовой части и назад вдоль нее с тем, чтобы охладить носовую часть единой когерентной струей охлаждающей воды.

20. Фурма по любому из пп.11-19 в случае зависимости от п.2, в которой центральная трубчатая конструкция проходит в центре через первый проход потока газа входа газа и назад за вход газа.

21. Фурма по п.20, в которой задний конец центральной трубчатой конструкции расположен позади от входа газа, и фурма включает в себя соединители для протекания охлаждающей воды в центральную конструкцию и из нее.

22. Фурма по п.10, в которой между удлиненным центральным корпусом и каналом расположены направляющие поток лопасти для сообщения завихрения газу, протекающему через передний конец канала.

23. Фурма по п.22, включающая в себя (а) внутреннее средство прохода охлаждающей воды внутри оконечности, сообщающееся с подающими и возвратными средствами прохода охлаждающей воды канала таким образом, чтобы принимать и возвращать поток охлаждающей воды для охлаждения изнутри оконечности канала; и (b) проходы для потока охлаждающей воды, расположенные внутри лопастей и удлиненного центрального корпуса и сообщающиеся с подающими и возвратными средствами прохода охлаждающей воды в переднем конце канала, для протекания воды из подающего средства прохода через лопасти внутрь в охлаждающие проходы удлиненного центрального корпуса и из этих проходов наружу через лопасти в возвратное средство прохода воды канала.

24. Фурма по п.23, в которой подающие и возвратные средства прохода охлаждающей воды канала включают первые подающий и возвратный проходы, сообщающиеся с внутренним средством прохода охлаждающей воды в оконечном средстве, и вторые подающий и возвратный проходы, сообщающиеся с проходами потока воды в лопастях и удлиненном центральном корпусе.

25. Фурма по п.23, в которой оконечное средство сформировано как полое кольцевое образование, причем полое образование ограничивает кольцевой проход, составляющий указанное внутреннее средство прохода охлаждающей воды оконечного средства.

26. Фурма по любому из предшествующих пунктов, в которой концентрические трубы из углеродистой стали канала образуют серию кольцевых пространств, обеспечивающих подающие и возвратные средства прохода охлаждающей воды.

27. Фурма по любому из пп.22-25, в которой лопасти сформированы в многозаходное спиральное образование.

28. Фурма по п.26, в которой лопасти соединены с каналом во множестве точек, разнесенных по окружности канала.

29. Фурма по п.27, которая имеет четыре лопасти, сконфигурированные в четырехзаходное спиральное образование и соединенные с каналом в четырех точках, разнесенных с интервалами в 90° по окружности канала у передних концов лопастей.

30. Фурма по п.28, в которой подающие и возвратные средства прохода охлаждающей воды в канале включают в себя соответствующее количество отдельных проходов потока воды, каждый из которых предназначен для подачи охлаждающей воды в одну из лопастей.

31. Фурма по п.29, в которой отдельные проходы потока воды сформированы разделителями, расположенными внутри соответствующего кольцевого прохода между трубами канала и проходящими по спирали вдоль канала.

32. Фурма по любому из предшествующих пунктов, в которой передние концы концентрических труб из углеродистой стали соединены их передними концами с оконечным средством.

33. Фурма по п.31, в которой задние концы концентрических труб из углеродистой стали смонтированы так, чтобы допускать относительное продольное движение между ними для приспособления к разному тепловому расширению и сжатию труб.

34. Устройство для производства черного металла из железосодержащего исходного материала способом прямой плавки, причем устройство включает в себя конвертер, который может содержать ванну из расплавленного металла и расплавленного шлака и непрерывное газовое пространство над расплавленной ванной, а указанный конвертер включает в себя (а) под, сформированный из огнеупорного материала и имеющий основание и боковые стороны; (b) боковые стенки, простирающиеся вверх от боковых сторон пода, причем боковые стенки включают в себя охлаждаемые водой панели; (с) средство для подачи железосодержащего исходного материала и углеродного материала в конвертер; (d) средство для генерирования потока газа в расплавленной ванне, который несет расплавленный материал вверх выше номинальной поверхности расплавленной ванны в состоянии покоя и формирует поднятую ванну; (е) по меньшей мере одну фурму для вдувания газа, описанную в любом из предшествующих пунктов и проходящую вниз в конвертер, для вдувания кислородсодержащего газа в конвертер под углом от 20 до 90° относительно горизонтальной оси со скоростью 200-600 м/с и при температуре 800-1400°С, при этом фурма расположена таким образом, что (i) фурма проходит в конвертер на расстояние, которое по меньшей мере равно наружному диаметру переднего конца фурмы; и (ii) передний конец фурмы находится над поверхностью расплавленной ванны в состоянии покоя на расстоянии по меньшей мере равном трем наружным диаметрам переднего конца фурмы; и (f) средство для выпуска расплавленного металла и шлака из конвертера.

35. Устройство по п.34, в котором средство для подачи железосодержащего исходного материала и углеродного материала и средство для генерирования потока газа включают в себя множество фурм для вдувания железосодержащего исходного материала и углеродного материала с газом-носителем в расплавленную ванну и генерирования потока газа.