SU1121294A1 - Фурма доменной печи - Google Patents

Abstract

1. ФУРМА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ, со держаща  наружный и внутренний стак ны, соединенные между собой носком и фланцем, подвод щую и отвод щую хладагент трубки и V-образный рассекатель на носке с вогнутыми направл ющими поверхност ми, гребень которо го расположен против отверсти  подвод щей трубки, размещенной в полости охлаждени  фурмы, о т л и чающа  с  тем, что, с целью повышени  тепловой стойкости фурмы путем интенсификации охлаждени , рассекатель расположен в нижней половине носка симметрично относительно вертикальной осевой плоскости фурмы в секторе, равном 60-120 , при этом направл ющие поверхности его Повернуты к внутреннему стакану, составл   с его поверхностью угол 49-90 , и снабжены ребрами, направленными от наружного стакана к внутреннему с отклонением в сторону движени  струи

Description

2. Фурма по П.1, отличающа с  тем, что вершина острого

угла между внутренним стаконом и направл ющими поверхност ми притуплена.

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано дл  вы пуска шлака из доменной печи. Известна фурма доменной печи, на поверхности носка которой имеетс  плоский рассекатель в виде продольной перегородки, расположенный проти среза водоподвод щей трубки. Стру  охлаждающей воды раздел етс  рассекателем на две части и направл етс  вдоль носка lj . Недостатками фурмы  вл ютс  значительные гидравлические потери при движении охлаждающей воды и низка  теплова  стойкость. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности  вл етс  фур ма доменной печи, содержаща  наружный и внутренний стаканы, соединенные между собой носком и фланцем, подвод щую и отвод щую хладагент тру ки в полости охлаждени  и V-образный оребренньй рассекатель в виде прилива на носке с вогнутыми направл ющими поверхност ми, гребень которого расположен против отверсти  водоподв д щей трубки и делит поток хладагент на две части L2J . По сравнению с приведенным аналогом в этой фурме гидравлические поте ри сведены до минимума за счет V-обр ной формы рассекател  с вогнутыми направл гадими поверхност ми. Однако вследствие кольцевого движени  воды в полости фурмы имеет место больша  неоднородность ее линейных скоростей которые, как показывают замеры, резко снижаютс  в радиальном направлени от наружного стакана к внутреннему. Оттеснение вращающейс  воды к наружн му стакану создает разрежение у стен ки внутреннего стакана, где толщина пограничного сло , имеющего практически нулевую скорость и не принимаю щего участи  в конвективном теплообмене , относительно велика. Это затру н ет перенос тепла к охлаждающей вод и  вл етс  причиной низкой стойкости шлаковых фурм из-за проплавлени  нижней части носка при контакте с жидким чугуном, содержащимс  в выпускаемом шпаке. Кроме того, V-образный рассекатель струи, вытекающей из подвод щей трубки , расположен в верхней части фурмы, тогда как место прогара шлаковых фурм находитс  в самой нижней области носка, ограниченного сектором 60-120 . Цель изобретени  - повышение тепловой стойкости фурмы путем интенсификации охлаждени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в фурме, содержащей наружный; и внутренний стаканы, соединенные между собой носком и фланцем, подвод щую и отвод щую хладагент трубки и V-образньй рассекатель на носке с вогнуты ми направл ющими поверхност ми, гребень которого расположен против отверсти  подвод щей трубки, размещенной в полости охлаждени  фурмы, рассекатель расположен в нижней половине носка симметрично относительно вертикальной осевой плоскости фурмы в секторе, равном 60-120 , при этом направл ющие поверхности его повернуты к внутреннему стакану составл   с его поверхностью угол 49-90 , и снабжены ребрами, направленными от наружного стакана к внутреннему с отклонением в сторону движени  струи. Вершина острого угла между внутренним стаканом и направл ющими поверхност ми притуплена. Расположение рассекател  подвоимой к носку струи на нижней половине носка симметрично относительно вертикальной осевой плоскости фурмы в секторе 60-120 , обусловлено тем, то именно здесь происходит проплавление стенки фурмы жидким чугуном , содержащимс  в выпускаемом з печи шпаке, в остальных участках носка, как и всей фурмы, проплпнлений практически не наблюдаетг . За счет вогнутости направл ющих верхностей рассекател  создаетс  центробежна  сила давлени  струи на эту поверхность. При наличии поворо направл ющих поверхностей к стакану фурмы эту силу можно представить в виде двух составл ющих, одна из которых направлена перпендикул рно направл ющей поверхности, а втора  к внутреннему стакану, перпендикул рно оси фурмы. В то же врем  втор составл юща  силы направлена против положно центробежной силе давлени  струи на стенку наружного стакана и может полностью ее компенсировать при вполне определенных значени х поворота направл ющей поверхности к внутреннему стакану. Как показывает приведенный ниже расчет, вогнутые направл ющие поверхности рассекател  при этом долж быть повернуты к внутреннему стакан так, чтобы составить с его поверхностью угол 49-90°. В этих услови х в отличие от прототипа, вс  поверхность носка и прилегающей к нему части внутреннего стакана будет охлаждатьс  так же интенсивно, как и наружный стакан. Услови работы шлаковой фурмы тр буют, чтобы охлаждение внутреннего стакана в месте его соединени  с но ком было более интенсивным, чем охлаждение наружного стакана. Однако достижение этого путем дальнейщего поворота направл ющих поверхностей к внутреннему стакану фурмы нежелательно, так как может привести к чрезмерному заострению угла между ними, что затруднит дост туда охлаждающей воды. Поэтому дополнительный отток охлаждающей воды к внутреннему стакану осуществл етс  при помощи ребе выполненных на направл ющих поверхност х рассекател  так, что они направлены от наружного стакана к вну реннему с отклонением в сторону движени  струи. Наличие на поверхности рассекател  направл ющих pej6e способствует также интенсификации т лообмена за счет увеличени  активной поверхности охлаждени . Кроме того, вершина острого угла образованного направл ющими поверх- кост ми рассекател  с поверхностью внутреннего стакана, выполнена прит ленной, что предотвращает образован 4 там застойных гюн лпижеичн охллждающей воды. Предлагаема  фурмл от.пичаетс  от известной повышенной тепловой стойкостью и увеличенным сроком службы. Обоснование выбора пределов углов. Опыт работы показывает, что участок возможных прогаров шлаковых фурм ограничен сектором носка 120 . Этот сектор расположен R нижней половине фурмы симметрично относительно вертикальной осевой плоскости фурмы в ее рабочем положении. Шлакова  фурма в рабочем положении может быть смещена в левую или правую сторону за счет поворота вокруг оси. Это смещение вызвано эксплуатационными требовани ми к шлаковому прибору в св зи с невозможностью совмещени  подвод щих и отвод щих трубок фурмы и холодильника, в которьш она запрессована . На различных доменных печах (даже в пределах одного цеха) шлаковые фурмы устанавливают как с левым, так и с правым поворотом. При этом максимальный угол поворота относительно вертикальной осевой плоскости составл ет 30 . Таким образом, при установке фурм только с односторонним поворотом в предельное положение сектор возможного проплавлени  состав л ет 60 , а при установке их в произвольное положение величина этого 120 . Поэтому разсектора доходит до меры рассекател  ограничены сектором 60-120 . При этом необходимо отметить, что размеры этого сектора относ тс  к внутреннему стакану фурмы , поскольку именно он нар ду с носком подвергаетс  экстремальным тепловым нагрузкам. Со стороны наружного стакана рассекатель может занимать и сектор несколько больших размеров , что обусловлено необходимостью постепенного перехода поверхности рассекател  (котора  вогнута и наклонена к внутреннему стакану) в поверхность носка. В известной фурме вогнутые направл ющие поверхности рассекател  не повернуты к внутреннему стакану . Это приводит к тому, что стру  охлаждающей воды, двига сь по поверхности рассекател , -iл счет динамического напора и центрооржной силы, вызванной кривизной поверхности рассекател , прижимаетс  к пгк-ку. Одновременно стру  прижимаетс  и к наруж ному стакану за счет центробежной силы, вызванной его кривизной. Равн действующа  этих двух сил отжимает струю зоды к периферии носка, спосо ству  ее охлаждению, тогда как охла дение остальной части носка, особен но граничащей с внутренним стаканом сильно ослаблено. Дл  устранени  сцлы, отжиманнцей струю к наружному с1 «1кану, необходимо вогнутые направл ющие поверхности рассекател  повернуть в сторо ну внутреннего CTaKa ia. Определ ют силу действи  струи на участок наружного стакана, огран чен1шй половиной длины рассекател , т.е. одной направл ющей поверхностью P,2pQVco6--, где Л - плотность воды, Q - расход струи, V - скорость струи, об - сектор, занимаемый половино рассекател . Сила действи  струи на участок носка, ограниченный половиной длины рассекател , определ етс  аналогичн Pj-apQVcosi, где If 90 - угол поворота, струн от гребн  рассекател  до конца направл щей поверхности. Составл юща  сила давлени  стрзпн на носок, нагфавленна  к внутренне му стакану, равна где И - угол между направл кицей поверхностью рассекател  и поверхностью внутреннего стакана (при условии , что она  вл етс  цилиндрической ) . Центробежна  сила давлени  струи на стенку наружного стакана компенсируетс  силой, направленной к внут реннему стакану, при условии . ТГ.вб 0500545° 2 - а Подставл   вместо угла Ot дельные его значени  30 и 60° лучают при ОС 30° ft 69° 54 , при Об 60° |3 5А44. Однако эти пределы требуют уточнени . Направл кицие поверхности рассекате л , расположенные в непосредственной близости от его гребн , направлены перпендикул рно к цилиндрической поверхности внутреннего стакана, так как гребень рассекател  должен быть остроконечным, чтобы не искажать острую и не создавать дополнительного гидравлического сопротивлени . С удалением от гребн  угол В постепенно уменьшаетс  до своего оптимального значени . На эффективности охлаждени  указан ное  вление не может заметно сказатьс , так как участок направл ющи поверхностей рассекател , расположенный в непосредственной близости от его гребн , занимает незначительную площадь поверхности рассекател . Форма внутреннего стакана типовой шлаковой фурмы коническа . Образующа  этого стакана составл ет с осью фурмы угол . С учетом этого минимальный предел угла наклона направл ющей поверхности к поверхности внутреннего стакана составл ет 54°44- Д9°01. Таким образом, оптимальные пределы угла наклона направл ющей поверхности рассекател  к поверхности внутреннего стакана составл ют 49-90 . На фиг.1 изображена предлагаема  фурма, продольньй разрез А-А на фиг.2, на фиг.2 - разрез Б-Б на фиг.1| на фиг.З - разрез В-В на фиг.2. Фурма состоит из наружного 1 и внутреннего 2 стаканов, соединенных между собой носком 3 и фланцем 4. Водоподвод ща  трубка 5 посредством кольцевого участка соединена в полости фурмы с участком нижнего подвода к рассекателю 6 и фиксирована относи тельно его гребн  7 при помощи клиновидного вьфеза 8. Рассекатель 6 расположен симметрично относительно вертикальной осевой плоскости фурмы и ограничен сектором носка 60-120. Вогнутые направл ющие поверхности 9 рассекател  6 повернуты к внутреннему его поверхностью стакану, составл   с угол 49-90°. С целью лучшего охлаждени  на вог нутых направл ющих поверхност х расс катал  имеютс  ребра 10 и впадины 11 К фланцу 4 фурмы крепитс  водоотвод ща  труба 12. Фурма работает следующим образом. Через осевой канал фурмы из печи выпускаетс  шлак, который нагревает стенки канала. Охлаждающа  вода поступает через подвод щую трубку 5 на направл ющие поверхности 9 рассекател  6, гребень 7 которого делит струю на две части. За счет вогнутости направл ющих поверхностей 9 рассекател  6 стру  воды прижимаетс  к ним..Этому способствует динамический напор струи. За счет наклона направл ющих поверхностей 9 к поверхности внутреннего стакана на угол 49-90 стру  не отжи маетс  к наружному стакану 1, а равномерно по всей ширине носка 3 прижимаетс  к его охлаждаемой поверхности . Наличие на поверхности рассекател  ребер 10 и впадин 11, направленных от наружного стакана 1 к внутреннему 2 с отклонением в-сторону движени  струи, способствует дополнительному оттоку воды к внутреннему стакану и увеличению площади активной охлаждаемой поверхности. Занима  сектор 60-120, рассекатель полностью охватывает участок проплавлени  фурмы от воздействи  жидкого чугуна. За пределами рассек; тел  стру  охлаждающей воды еще сохран ет большую скорость, но из-за отсутстви  вогнутости поверхности не прижимаетс  к носку. Однако практика подтверждает , что проплавлени  фурмы там не произойдет. Нагрета  вода удал етс  из фурмы через патрубок 12. Предлагаема  фурма отличаетс  от прототипа, так как более проста в изготовлении и обеспечивает надежное охлаждение наиболее теплонапр женного участка. В качестве базового объекта дл  вы влени  технико-экономической эффективности предлагаемой фурмы выбрана шлакова  фурма доменной печи , в полости которой имеетс  продольна  перегородка, расположенна  между подвод щей и отвод щей трубками . По сравнению с базовой предлагаема  фурма имеет следующие технические преимущества: подвод охлаждающей воды производитс , на вогнутые поверхности рассекател , благодар  чему вода движетс  с большой скоростью , например, к носку фурмы, наклон направл ющих поверхностей рассекател  к внутреннему стакану способствует оттоку воды к нему от наружного стакана, этому- же служат и направо л ющие ребра на поверхности рассекател . Указанные технические преимущеста обеспечивают более длительную бесрогарную работу шлаковой фурмы существенно снижают непроизводиельные простои доменных печей.

Claims (2)

1. ФУРМА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ, содержащая наружный и внутренний стаканы, соединенные между собой носком и фланцем, подводящую и отводящую хладагент трубки и V-образный рассекатель на носке с вогнутыми направляющими поверхностями, гребень которо го расположен против отверстия подводящей трубки, размещенной в полости охлаждения фурмы, о т л и чающая ся тем, что, с целью повышения тепловой стойкости фурмы путем интенсификации охлаждения, рассекатель расположен в нижней полови не носка симметрично относительно вертикальной осевой плоскости фурмы в секторе, равном 60-120°, при этом направляющие поверхности его Повер нуты к внутреннему стакану, составляя с его поверхностью угол 49-90 , и снабжены ребрами, направленными от наружного стакана к внутреннему с отклонением в сторону движения струи.

В

2. Фурма по п.1, отличающаяся тем, что вершина острого угла между внутренним стаконом и направляющими поверхностями притуплена.