RU2676382C1 - Фурма для донной и боковой продувки - Google Patents
Фурма для донной и боковой продувки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2676382C1 RU2676382C1 RU2017132288A RU2017132288A RU2676382C1 RU 2676382 C1 RU2676382 C1 RU 2676382C1 RU 2017132288 A RU2017132288 A RU 2017132288A RU 2017132288 A RU2017132288 A RU 2017132288A RU 2676382 C1 RU2676382 C1 RU 2676382C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lance
- tuyere
- blast
- nozzle
- pipe
- Prior art date
Links
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 12
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 210000004894 snout Anatomy 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N copper(II) sulfide Chemical compound [S-2].[Cu+2] OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B7/00—Blast furnaces
- C21B7/16—Tuyéres
- C21B7/163—Blowpipe assembly
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B7/00—Blast furnaces
- C21B7/16—Tuyéres
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
- F27D1/12—Casings; Linings; Walls; Roofs incorporating cooling arrangements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
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.
Description
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.
Claims (5)
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.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017132288A RU2676382C1 (ru) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | Фурма для донной и боковой продувки |
| EA201891232A EA038247B1 (ru) | 2017-09-15 | 2018-06-21 | Фурма для донной и боковой продувки и способ её охлаждения |
| AU2018204745A AU2018204745A1 (en) | 2017-09-15 | 2018-06-29 | Tuyere for bottom and side blowing and method for cooling the same |
| EP18182891.4A EP3456849B8 (en) | 2017-09-15 | 2018-07-11 | Tuyere for bottom and side blowing and method for cooling the same |
| CL2018002526A CL2018002526A1 (es) | 2017-09-15 | 2018-09-04 | Tobera para soplado lateral e inferior y prodedimiento para enfriamiento del mismo. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017132288A RU2676382C1 (ru) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | Фурма для донной и боковой продувки |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2676382C1 true RU2676382C1 (ru) | 2018-12-28 |
Family
ID=63047107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017132288A RU2676382C1 (ru) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | Фурма для донной и боковой продувки |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3456849B8 (ru) |
| AU (1) | AU2018204745A1 (ru) |
| CL (1) | CL2018002526A1 (ru) |
| EA (1) | EA038247B1 (ru) |
| RU (1) | RU2676382C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4572487A (en) * | 1984-05-10 | 1986-02-25 | Inland Steel Company | Blast furnace tuyere with replaceable liner |
| SU1245600A1 (ru) * | 1985-02-13 | 1986-07-23 | Днепровский металлургический комбинат им.Ф.Э.Дзержинского | Фурма дл донной продувки металлического расплава |
| SU1350178A1 (ru) * | 1986-03-04 | 1987-11-07 | Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе | Фурма дл донной продувки металла |
| RU95104141A (ru) * | 1995-03-22 | 1996-12-10 | Государственный научно-исследовательский институт цветных металлов "Гинцветмет" | Охлаждаемая фурма для боковой продувки жидкого расплава |
| RU2167204C1 (ru) * | 1999-12-31 | 2001-05-20 | Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" | Дутьевая фурма доменной печи |
| RU2299243C1 (ru) * | 2006-01-10 | 2007-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ЦветЛитФурма"(ООО"НПП"ЦветЛитФурма") | Фурма доменной печи |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB518921A (en) * | 1937-08-28 | 1940-03-12 | Freyn Engineering Co | Improvements in tuyeres |
| FR2549489B1 (fr) * | 1983-07-18 | 1989-10-06 | Sacilor | Tuyere a vent, a economie et repartition d'energie, pour haut fourneau et autres fours a cuve |
| SU1667920A1 (ru) | 1988-12-13 | 1991-08-07 | Научно-Производственное Объединение "Техэнергохимпром" | Конвертер газа |
| RU2152441C1 (ru) | 1998-01-06 | 2000-07-10 | Акционерное общество "Кузнецкий металлургический комбинат" | Устройство для донной продувки стали в ковше |
| JPH11217611A (ja) | 1998-01-30 | 1999-08-10 | Kobe Steel Ltd | 溶鉱炉送風羽口 |
| UA49411C2 (en) | 2001-12-03 | 2005-01-17 | Oleksandr Heiniiovyc Manshylin | A blast furnace blowing tuyere and a method of protecting covering applying on the blast furnace blowing tuyere |
| AT507595B1 (de) * | 2008-11-28 | 2011-03-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | Düse zum eindüsen von sauerstoffhaltigem gas in ein roheisenaggregat mit kantenschutz durch auswechselbares einsatzstück |
-
2017
- 2017-09-15 RU RU2017132288A patent/RU2676382C1/ru active
-
2018
- 2018-06-21 EA EA201891232A patent/EA038247B1/ru unknown
- 2018-06-29 AU AU2018204745A patent/AU2018204745A1/en active Pending
- 2018-07-11 EP EP18182891.4A patent/EP3456849B8/en active Active
- 2018-09-04 CL CL2018002526A patent/CL2018002526A1/es unknown
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4572487A (en) * | 1984-05-10 | 1986-02-25 | Inland Steel Company | Blast furnace tuyere with replaceable liner |
| SU1245600A1 (ru) * | 1985-02-13 | 1986-07-23 | Днепровский металлургический комбинат им.Ф.Э.Дзержинского | Фурма дл донной продувки металлического расплава |
| SU1350178A1 (ru) * | 1986-03-04 | 1987-11-07 | Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе | Фурма дл донной продувки металла |
| RU95104141A (ru) * | 1995-03-22 | 1996-12-10 | Государственный научно-исследовательский институт цветных металлов "Гинцветмет" | Охлаждаемая фурма для боковой продувки жидкого расплава |
| RU2167204C1 (ru) * | 1999-12-31 | 2001-05-20 | Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" | Дутьевая фурма доменной печи |
| RU2299243C1 (ru) * | 2006-01-10 | 2007-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ЦветЛитФурма"(ООО"НПП"ЦветЛитФурма") | Фурма доменной печи |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CL2018002526A1 (es) | 2019-02-01 |
| EP3456849A1 (en) | 2019-03-20 |
| EP3456849B1 (en) | 2020-06-17 |
| EP3456849B8 (en) | 2020-08-12 |
| EA038247B1 (ru) | 2021-07-29 |
| AU2018204745A1 (en) | 2019-04-04 |
| EA201891232A1 (ru) | 2019-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2066455C (en) | Top submerged injection with a shrouded lance | |
| US10799949B2 (en) | Slide closure on the spout of a metallurgical vessel | |
| CA2260181C (en) | A top injection lance | |
| RU2011106575A (ru) | Выпускной канал для выпуска расплава железа и других металлов, а также жидкого шлака из металлургических емкостей, таких как доменные и плавильные печи | |
| GB2149279A (en) | Vessel with fluid cooled electrode | |
| RU2676382C1 (ru) | Фурма для донной и боковой продувки | |
| US689585A (en) | Iron-notch for blast-furnaces. | |
| KR100738857B1 (ko) | 용탕 주입 홈통을 목표의 온도로 조절하는 방법 및 그방법을 행하기 위한 용탕 주입 홈통 | |
| EP2960608A1 (en) | Method for cooling housing of melting unit and melting unit | |
| JPS6047513B2 (ja) | 炉壁の水冷構造 | |
| JP2020098088A (ja) | 溶融炉の出湯口部の冷却構造及びその冷却構造に用いられる金属板ブロックの製造方法。 | |
| US2492269A (en) | Fluid cooled member for blast | |
| KR100962168B1 (ko) | 열손방지용 고로 풍구 | |
| US20120018122A1 (en) | Furnace and a Method for Cooling a Furnace | |
| LU101057B1 (en) | Method for protecting an inner wall of a shaft furnace | |
| JP2013127352A (ja) | 三相交流電極式円形電気炉の冷却方法及びその三相交流電極式円形電気炉 | |
| KR100851188B1 (ko) | 고로 스테이브 수명 연장방법 | |
| JP2003171708A (ja) | 冶金炉用羽口の保護装置 | |
| KR910000484B1 (ko) | 고로의 송풍노즐 | |
| AU640955B2 (en) | Top submerged injection with a shrouded lance | |
| EA041677B1 (ru) | Способ защиты внутренней стенки шахтной печи | |
| Sylvén et al. | Advanced Oxygen Lances for Safer Furnace Tapping Operations | |
| JPH0526586A (ja) | 溶融炉における出滓口 | |
| EA029948B1 (ru) | Футеровка стенки металлургической печи | |
| JP2006249455A (ja) | 底吹き転炉の炉底構造 |