SU850666A1 - Шлакова фурма доменной печи - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  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 теплонапр женной, имеютс  две продольные перегородки, образующие канал i .

Недостатком этих фурм  вл етс  невозможность распределени  потока охлаждающей жидкости по всей теплоотдающей поверхности с помогдью только одних продольных перегородок.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  фурма с двум  , продольными перегородками, примыканвдими к фланцу и образующими кангш дл  подачи охладитед  к носку фурмы. Между передней стенкой и обеими перегородками имеютс  зазоры одинаковых размеров, служащие дл  равномерной раздачи охладител  в обе стороны 2.

Недостатком этой фурмы  вл етс  отсутствие интенсивной циркул ции охладител  в большой части объема охлаждаемой полости. Это касаетс , прежде всего, участка носка фурмы,

расположенного с противоположной по отношению к перегородкам стороны, л также боковой поверхности, прилегающей к перегородкам с внешней CTOpOBiH образуемого ими канала. Взаимное расположение перегородок и отвод щего охладитель отверсти  не обеспечивает поддержани  его сплошного потока по всему сечению охлаж10 даемой полости.

Известно, что дл  отвода тепловых потоков величиной 500-700 Вт/см которые имеют место при работе доменных фурм, нужны скорости движени 

5 охлаждающей воды не менее 7-8 м/с. Низка  скорость циркул ции воды в указанных участках Фурмы  вл етс  причиной их прогара. Попытки устранить указанный недостаток путем ус20 тановки поперечных перегородок, образующих узкие каналы, по которым последовательно от носка к фланцу фурмы с большой скоростью циркулирует вода, не дали желаемого результа25 та. При этом существенно увеличиваетс  гидравлическое сопротивление фурмы и имеетс  реальна  опасность загр знени  узких кольцевых каналов твердыми частицами, содержащимис  в

30 воде. I Цель изобретени  - увеличение сро ка службы фурмы, особенно при исполь зовании ее в шлаковых приборах, за счет улучшени  ее охлаждени . | Дл  достижени  цели площади зазорОв между передней стенкой и перегородками равны соответственно 0,040 ,12 и 0,2-0,5 площади продольного сечени  кольцевой полости, а между перегородкой, имеющей больший зазор с передней стенкой и боковыми стенками выполнены щелевые отверсти , су марна  площадь которых равна 0,1О; , 4 площади продольного сечени  кольцевой полости. , На фиг. 1 изображено устройство, общий вид в разрезе (разрез А-А на . 2) ; на фиг. 2 - то же, вид свер ху на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг.2 на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 2, В фурме данной конструкции охлаждающа  жидкость через отверстие в ф ланце поступает в полость охлаждеН;ИЯ и при помощи одной из перегородок , расположеннойр дом с этим отв;ерстием и примыкающей к фланцу, н аправл етс  по кольцевому пути. -Дойд  до второй перегородки, охлажд ающа  жидкость движетс  через имею щиес  в ней зазор с передней стенкЬй и щелевые отверсти  между перегородкой и боковыми стенками и затем по каналу, образованному перегородками , в отвод щее отверстие в фланце. При движении охлаждающей жидкости по кольцевому пути шлаковой фурм обеспечиваетс  ее скорость (дл  тип вых размеров шлаковых фурм с площад продольного сечени  кольцевой полос ки, равной 30-50 см, и существующих нормах расхода охлаждающей воды в пределах 2-3 л/с) 0,4-1,0 м/с. Дл  спешного охлаждени  фурм с гладкой С1хлаждаемой поверхностью таких скор тей движени  воды недостаточно, так как при этом нельз  предотвратить наступлени  кризиса кипени  при ко такте с расплавленным чугуном Если же увеличить средний коэффициент теплоотдачи от охлаждаемой стен ки к воде за счет ее оребрени , то при указанных скорост х движени  во ды можно отводить предельные тепловые потоки, возникающие при контакт с жидким чугуном. В данной фурме ребра на охлаждаемой поверхности на правлены вдоль ее образующих. При этом указанные выше перегородки направл ют движение потока охлаждающе жидкости поперек ребер . Направленность ребер вдоль образующих поверхности фурм позвол ет также выполн ть операцию штампов ки корпуса с последующим свободным извлечением штампового инструмента. Зазор между перегородкой, направ л х цей поток охладител  по кольцево му пути, и передней стенкой фурмы служит дл  дополнительного охлаждени  участка передней стенки, ограниченного продольными перегородками и боковыми стенками фурмы. При этом часть поступающей в фурму охлаждающей жидкости не идет по кольцевому пути, а направл етс  в этот зазор, омывает указанный выше участок передней стенки и уходит в отвод щий канал. Количество поступающей дл  этой цели жидкости должно быть по возможности минимальным, так как при этом снижаетс  ее расход на охлаждение основной части корпуса фурмы. С другой стороны, сечение зазора должно быть достаточно большим, чтобы обеспечить поступление необходимого количества охлаждающей жидкости, Площадь сечени  этого зазора может быть получена из услови  достаточно интенсивного охлаждени  участка передней стенки фурмы, заключенного между продольньнии перегородками, где вследствие диффузорного эффекта при повороте основного потока охлаждающей жидкости в отвод щий канал образуетс  вихрева  зона. Область вихревой зоны ограничена сечением отвод щего канала, образованного перегородками, и характеризуетс  слабым поступлением ее охлаждающей жидкости. Расход воды на охлаждение передней стенки в области вихревой зоны можно выразить в следующем виде максимальный тепловой погде q ток через стенку; площадь охлаждаемой поверхности , равна  сечению отвод щего канала; удельна  теплоемкость воды; нагрев охлаждающей воды. Максимальные тепловые потоки через стенку- фурмы при попащании на нее чугуна достигают 600-700 Вт/см . Сечение отвод щего канала зависит от диаметра отвод щего патрубка, колеблетс  от 3/4 до 1 1/4. Наружный диаметр патрубка при этом равен 3040 мм. Площадь сечени  отвод щего канала,образованного двум  продольными перегородками, наход щимис  друг от друга на рассто нии, равном наружному диаметру патрубка, и боковьвии стенками фурмы, наход щимис  на таком же рассто нии друг от друга, составл ет 9-14 см.Нагрев охлаждающей фурмы воды прин т равным 15°С. Подставл   в формулу численные значени , получают необходимый расход охлаждающей воды через зазор между перегородкой, направл ющей поток воды по кольцевому пути, и передней стенкой в пределах 0,09-0,14 л/с. При скорости движени  воды, равной 0,4-0,5 м/с,площадь зазора имеет значение 1,8-3,5 см , что составл ет 0,04-0,12 площади продольного сечени  охлаждаемой полости фурмы, равной 30-50 см.

Назначение зазора между второй продольной перегородкой и передней стенкой заключаетс  в отклонении потока охлаждающей жидкости перед входом ее в отвод щий канал к передней, как наиболее теплонапр женной, стенке. Площадь этого зазора должна быть значительно больше площади зазора между перегородкой, направл ющей поток охладител  по кольцевому пути, и передней стенкой фурмы, так как в противном случае количество воды, протекающее по кольцевому пути, может оказатьс  недостаточным дл  охлаждени  корпуса фурмы. Крюме того, при площади зазора, меньшей площади поперечного сечени  отвод щегЪ канала , увеличиваютс  гидравлические потери. Однако при площади зазора, большей площади поперечного сечени  отвод щего канала, скорость движени  воды в нем соответственно меньше скорости в отвод щем канале, что приводит к увеличению вихревой зоны, а следовательно, и слабоохлаждаемого участка передней с.тенки. Это требует дополнительных расходов охладител  через зазор между перегородкой , направл ющей поток по кольцевому пути, и передней стенкой фурмы. Поэтому площадь зазора между перегородкой , отклон ющей потек воды к передней стенке, и самой передней стенкой прин та равной площади отвод щего канала, образованного продольными перегородками. Площадь отвод щего канала равна 9-14 см , что составл ет 0,2-0,5 площади продольного сечени  охлаждаемой полости

фурмы.

Целевые отверсти  между перегородкой , отклон ющей поток охладител  к передней стенке, и боковьми стенками (наружной и внутренней) служат дл  прохода жидкости с целью охлаждени  прилегакицих к перегородке боковых стенок. Тепловые потоки в этом участке фурмы не превьииают средних значений потоков на внешнюю часть ч фурмы, составл ющих около 1 кВт/см , что в 5-6 раз меньше значений максимальных тепловых потоков через переднюю стенку фурмы. В соответствии с этим суммарна  площадь этих отверстий при максимальном значении площади зазора между перегородкой, отклон ющей поток охладител  к передней стенке, и самой передней стенкой равной 0,5 площадипродольного сечени  полости фурмы, равн етс  0,1 площади продольного сечени  этой полости. При уменьшении площади зазора между перегородкой, отклон ющей поток охладител  к передней стенке, и передней стенкой в установленных (0,5-0,2) пределах суммарна  площадь зазора и отверстий в этой перегороднге должна оставатьс  посто нной, т.о. равной 0,6 площади продольного сечени  полости фурмы. Это необходимо дл  сохранени  охлаждающей способности фурмы на посто нном и достаточно высоком уровне.

Таким образом, суммарна  площадь зазоров между перегородкой, отклон ющей поток к передней стенке, и боковыми стенками должна составл ть 0,1-0,4 площади продольного сече0 ни  полости фурмы.

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

3,кольцевой полости 4, продольных

5 перегородок 5 и 6 с зазорами 7 и 8

с передней стенкой и щелевьми отверсти ми 9.

Поток охлаждающей жидкости, поступившей через патрубок 10 в полость

0

4,при ломощи перегородки 5 направл етс  по кольцевому пути поперек ребер на внутренней поверхности , интенсивно ее охлажда . Небольша  часть этого потока проходит через зазор 7, омыва  переднюю стенку и

5 встречаетс  с основным потоком перед входом в отвод щий канал 11. В место встречи потоков создаетс  турбулизаци  жидкости (фиг. 3), что интенсифицирует охлаждение этого участка

0 фурмы. Дойд  до перегородки 6, основной поток через зазор 8 и щелевые отверсти  9 с преимущественным омыванием передней стенки и примыкающих к ней участков боковых стенок

5 фурмы поступает в отвод щий канал 11.

Предлагаемое устройство отличаетс  простотой конструкции и надежностью в работе, котора  обеспечиваетс  повсеместным смыванием охлаждающей

0 жидкостью теплоотдающей оребренной поверхности со скоростью не менее 0,4-0,5 м/с. При движении воды поперек ребер с такой скоростью обеспечиваетс  устойчивый теплоотвод от стенок фурмы при их контакте с жид5 ким чугуном.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   0

   Шлакова  фурма доменной печи, содержаща  корпус с ребрами вдоль образующих кольцевой полости, две продольные перегородки, имеющие зазоры с передней стенкой и образующие ка5 нал дл  отвода охладител , отличающа с  тем, что, с целью повышени  ее стойкости за счет улучшени  охлаждени , площади зазоров между передней стенкой и перегородками равны соответственно 0,04-0,12

   О « 0,2-0,5 площади продольного сечени  кольцевой полости, а между перегородкой , имеющей больший зазор с передней стенкой и боковыми стенками выполнены щелевые отверсти . суммарна  площадь которых равна 0,10 ,4 площади продольного сечени  кольцевой полости. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 8506

   (puLi 68 1,Патент США № 3502315, кл, 266-41, 1969.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 530056, кл. С 21 В 7/16, 1973.

   6-5

   д

   Фиг.З

   Фиг.