SU933713A1 - Metal production furnace tuyere - Google Patents

Metal production furnace tuyere Download PDF

Info

Publication number
SU933713A1
SU933713A1 SU803009115A SU3009115A SU933713A1 SU 933713 A1 SU933713 A1 SU 933713A1 SU 803009115 A SU803009115 A SU 803009115A SU 3009115 A SU3009115 A SU 3009115A SU 933713 A1 SU933713 A1 SU 933713A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
heat
thermosyphon
tuyere
metal production
furnace tuyere
Prior art date
Application number
SU803009115A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Константинович Гонтарев
Юрий Петрович Михайлов
Владимир Федорович Присняков
Юрий Моисеевич Ефименко
Николай Алексеевич Носач
Original Assignee
Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.300-Летия Воссоединения Украины С Россией
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.300-Летия Воссоединения Украины С Россией filed Critical Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.300-Летия Воссоединения Украины С Россией
Priority to SU803009115A priority Critical patent/SU933713A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU933713A1 publication Critical patent/SU933713A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00Blast furnaces
    • C21B7/16Tuyéres

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

(5) ФУРНА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕЧИ(5) FOURNA METALLURGICAL FURNACE

II

Изобретение относитс  к черной металлургии, в частности к погружным и донным фурмам дл  продувки жидкого металла и конструкци м фурм доменных печей.This invention relates to ferrous metallurgy, in particular, to submersible and bottom tuyeres for blowing liquid metal and the construction of tuyeres for blast furnaces.

В насто щее врем  наметилось vie-, пользование тепловых труб в конструкции фурм с целью повышени  их стойкости , а также исключени  попадани  воды в продуваемый объем при прогаре корпуса фурм.At present, there has been a marked vie-, the use of heat pipes in the construction of tuyeres in order to increase their durability, as well as to prevent water from entering the purge volume during burnout of the tuyeres body.

Известна фурма доменной печи, предназначенна  дл  подами газа в факел грени  доменной печи, выполненна  из отдельных цилиндрических тепловых трубок, жестко закрепленных фланцем между собой, при этом их концы выведены в вод ной холодиль- ник l.A known blast furnace tuyere, intended for the flow of gas into a flare of a blast furnace, is made of separate cylindrical heat pipes rigidly fixed with a flange between them, while their ends are brought out in a water cooler l.

Однако такое использование тепловых труб в конструкции и фурмы имеет следующие недостатки: при длине фурмы, превышающей 1 м, капил рно-поHowever, such use of heat pipes in the construction and tuyere has the following disadvantages: when the length of the tuyere exceeds 1 m, the capillary tube

ристыи материал, расположенный на всей внутренней поверхности тепловой трубы, представл ет собой значительное гидравлическое сопротивление и даже при работе по направлению силы т жести не обеспечивает подвода в зону испарени  необходимого расхода теплоносител , что приводит к прогару тепловых труб. Кроме того, в зоне стыка двух соседних тепловых труб теплообмен от корпуса фурмы к тепловым трубам существенно ухудшен за счет термического сопротив лени  стенок. Нецелесообразно также использование в одной фурме большого числа трубок, которые требуют при заправке существенное увеличение . объема работ.The material located on the entire inner surface of the heat pipe is a significant hydraulic resistance and, even when working in the direction of gravity, does not provide the required heat flow to the evaporation zone, which causes heat pipes to burn out. In addition, in the joint zone of two adjacent heat pipes, heat transfer from the tuyere body to heat pipes is significantly degraded due to thermal resistance of the walls. It is also impractical to use in a single tuyere a large number of tubes that require a substantial increase in fueling. scope of work.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  фурма металлургической печи, содержаща  корпус, выполненный в виде тепловой ,трубы, и теплообменник. В этой кон39 струкции фурмы дл  обеспечени  равномерной смачиваемости капилл рно-t пористого материала, осуществлена подпитка рабочей жидкостью по всей длине зоны подвода тепла фурмы. В к честёе рабочего тела используют низкотемпературные теплоносители, ко торые неспособны обеспечить отвод больших радиальных тепловых потоков 5.106-tO ;вт/м при температуре конструкции бОО-ЭПО С, что имеет место в фурмах дл  продувки жидкого металла . Так, если в качестве теплоносител  использована вода, удельный тепловой поток на капилл рно-пористы поверхност х не превосходит tOO вт/д в то врем  как тепловые трубы с теп лоносителем - натрий обеспечивают , удельный тепловой поток до 1250 вт/ Очевидно, что в погружных фурмах могут примен тьс  только высокотемпературные тепловые трубы f2j. Однако при использовани -в тепловых труб с жидко-металлическими теплоносител ми возникают затруднени , св занные с их охлаждением . Подача охлаждающей воды на ра зогретую до температуры 600-900 С поверхность охлаждени  тепловой трубы после ее запуска при сравнительно невысоком давлении 5-8 кг/см существующем в сетке промьшленных предпри тий, приводит к возникнове нию пленочного кипени  на кривизне теплообмена. Повышение давлени  до величины, подавл ющей пленочное кипение на поверхности теплообмена 300 - АОО кг/см .нецелесообразно из-за необходимости существенного уве личени  тощины стенок как корпуса тепловой трубы, так и теплообменника , что приводит также к увеличени термического сопротивлени  системы, существенному увеличению веса конструкции , а также потребует создани  системы подачи высокого давлени . Использование газа, в св зи с низкой .его эффективностью как охладител ,при водит к возрастанию габаритов фурмы за счет значительного увеличени  дли ны теплообменника. Друга  сложность, св занна  с использованием воды или воздуха в качестве охладител , заклю чаетс  в том, что на практике часто невозможно с необходимой точностью определить величину теплового пото - ка, существующего а зоне нагрева, фурмы, в св зи с чем расход охлаждающего агента на теплообменник вы34 Ьираетс  по максимально возможному значению теплового потока. В этом случае какое-либо снижение величины подводимого теплового потока и запаздывание срабатывани  б5 ратной св зи , уменьшающей расход охлаждающего агента, приводит к переохлаждению жидкометаллической тепловой трубы, снижению -передаваемого теплового потока , что приводит к прогару фурмы. Таким образом, возникает альтернатива: дл  повышени  стойкости фурмы , использующей тепловые трубы с жидкометаллическими теплоносител ми необходимо или отказатьс  от воды как хладагента, или использу  воду, существенно усложн ть и ут жел ть конструкцию погружных дутьевых фурм, что также их стойкость. Целъ изобретени  - создание конструкции фурмы повышенной стойкости. Эта цель достигаетс  тем, что известна  фурма металлической печи, выполненна  в виде тепловой трубы с теплообменником, снабжена термосифоном с жидкомета лическим теплоносителем , установленным на участке теплоотвода фурмы, а теплообменник смонтирован на термосифоне. При этом дл  повышени  эффективности теплопередачи , на участке теплообмена между корпусом фурмы и термосифоном , последний снабжен перфорированным в нижней части дефлектором, установленным во внутренней полости т,ермосифона эквидистантно теплоотвод щей поверхности, причем высота дефлектора соизмерима с длиной участка теплоотвод щей поверхности термосифона. Непременным условием нормальной работы такой конструкции фурмы  вл етс  использование в качестве рабочего тела термосифона жидкометаллимеского теплоносител , сохран ющего свое жидкое состо ние в услови х, например Na-k. Nq Эвтектика с соотношением К . температура замерзани  которой tj « - ). На черте ге схематично изображена погружна  фурма дл  продувки жидкого металла. Погружна  фурма состоит из корпуса 1, внутренн   поверхность которого и наконечник 2 выстелены капилл рнопористым материалом 3 заполненным теплоносителем (предпочтительно натрием ). На противоположном относительно наконечника конце корпуса 1 установлен термосифон j, заполненный теплоносителем до уровн  заглублени  в термосифон Ц корпуса 1. Как корпус 1, так и термосифон k перед заправкой теплоносителем- отвакуумированыТ. Участок 5 заглублени  корпуса фурмы в термосифон  вл етс  участком конденсации и теплоотвода сГт корпуса 1. к термосифону Ц.Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a lance of a metallurgical furnace, comprising a body made in the form of a heat pipe, and a heat exchanger. In this design of the tuyere, in order to ensure uniform wettability of the capillary-t of the porous material, the working fluid was fed along the whole length of the tuyere heat supply zone. In to the working medium, low-temperature heat transfer fluids are used, which are unable to ensure the removal of large radial heat fluxes of 5.106-tO; W / m at the temperature of the PSO-EPO C structure, which takes place in the tuyeres to purge the liquid metal. So, if water is used as a coolant, the specific heat flux on capillary-porous surfaces does not exceed tOO W / d, while heat pipes with heat carrier - sodium provide a specific heat flux of up to 1250 W / Obviously, in immersion Only high-temperature heat pipes f2j can be used with tuyeres. However, when used in heat pipes with liquid-metal heat transfer agents, difficulties arise associated with their cooling. The supply of cooling water to the heat pipe cooling surface heated to a temperature of 600–900 C after its start with a relatively low pressure of 5–8 kg / cm existing in the grid of industrial enterprises leads to film boiling on the heat exchange curvature. Increasing the pressure to a value that suppresses film boiling on the heat exchange surface of 300 - AOO kg / cm is impractical because of the need to significantly increase the wall thickness of both the heat pipe body and the heat exchanger, which also leads to an increase in thermal resistance of the system, a significant increase in weight construction and will also require the creation of a high pressure feed system. The use of gas, due to its low efficiency as a cooler, leads to an increase in the dimensions of the tuyere due to a significant increase in the length of the heat exchanger. Another difficulty associated with the use of water or air as a cooler is that in practice it is often impossible to determine with the necessary accuracy the amount of heat flux existing in the heating zone, the tuyere, and therefore the flow rate of the cooling agent per the heat exchanger is exhausted at the maximum possible heat flux. In this case, any decrease in the amount of heat input and a delay in the actuation of the bond, which reduces the flow rate of the cooling agent, leads to the overcooling of the liquid metal heat pipe, a decrease in the transmitted heat flow, which leads to burnout of the tuyere. Thus, an alternative arises: to increase the durability of the tuyere using heat pipes with liquid metal coolants, it is necessary either to deny water as a refrigerant or using water to significantly complicate and weaken the design of immersion blast tuyeres, which is also their durability. The purpose of the invention is to create a construction of increased durability. This goal is achieved by the fact that a lance of a metal furnace is known, made in the form of a heat pipe with a heat exchanger, equipped with a thermosyphon with a liquid metal coolant installed in the heat sink section of the tuyere, and the heat exchanger is mounted on a thermosyphon. At the same time, in order to increase the heat transfer efficiency, in the heat exchange section between the lance body and the thermosyphon, the latter is provided with a perforated bottom deflector installed in the inner cavity t of the thermosyphon equidistantly heat sink surface, the height of the vent deflector being comparable with the length of the heat sink surface of the thermosyphon. An indispensable condition for the normal operation of such a design of the tuyere is the use of a liquid metal coolant as the working medium of a thermosyphon, which preserves its liquid state under conditions such as Na-k. Nq Eutectic with ratio K. freezing point which is tj "-). The diagrammatic drawing shows a submerged tuyere for purging liquid metal. The submerged lance consists of a body 1, the inner surface of which and the tip 2 are lined with a capillary material 3 filled with a heat carrier (preferably sodium). A thermosiphon j, filled with coolant to the level of burial in the thermosyphon C of housing 1, is installed at the opposite end of the tip of case 1. Both case 1 and thermosyphon k are evacuated before filling with coolant. The depot section 5 of the tuyere body in the thermosyphon is the condensation and heat sink section of the cGT of the housing 1. to the thermosyphon C.

На наружной поверхности термосифона в паровой его зоне выполнен теплообменник 6, рабочим тегй)м которого .могут быть вода, воздух и др., а внутри термосифона установленперфорированный в нижнейчасти дефлектор . 7.On the outer surface of the thermosyphon in its steam zone, a heat exchanger 6 is made, the working tag of which may be water, air, etc., and inside the thermosyphon there is a deflector perforated in the lower part. 7

Работает погружна  фурма следующим образом.Works submerged lance as follows.

При погружении корпуса 1 с наконечником 2 в ванную расплавленного металла дл  осуществлени  продувки теплоноситель, заполн ющий капилл рнопористый материал 3, (в качестве теплоносител  используетс  Na или эвтектика Na-K с соотношениемWhen the housing 1 with the tip 2 is immersed in the bath of molten metal to carry out a purge heat carrier filling the capillary porous material 3 (Na is used as the heat carrier or Na-K eutectic with the ratio

ТГ |«гу) испар етс , отбира  тепК pU TG | гу gu) is evaporated; selection tepK pU

ло от нагретой стенки корпуса 1, и конденсируетс  на участке 5 корпуса, заглубленного в термосифон 4, отдава  скрытую теплоту парообразовани  вторичному конту,ру охлаждени  - термосифону , Под воздействием тепла, передаваемого теплоносителем, в капилл рно-пористом материале 3 наход щимс  в корпусе 1, теплоноситель термосифона А нагреваетс  и вскипает . Пары теплоносител  термосифона k заполн ют его паровую полость и конденсируютс  на внутренней стенкеfrom the heated wall of housing 1, and condenses in section 5 of the housing recessed into the thermosyphon 4, giving out the latent heat of vaporization to the secondary circuit, cooling coil to the thermosyphon. Under the influence of heat transferred by a heat transfer fluid in the capillary-porous material 3 located in housing 1 , the heat carrier of thermosyphon A is heated and boiled. Thermosyphon heat carrier vapors k fill its vapor cavity and condense on the inner wall.

термосифона в зоне теплообменника 6,thermosyphon in the area of the heat exchanger 6,

i .i.

Образовавшийс  конденсат под действием гравитационных сил стекает по стенке в зону термосифона, заполненную жидкостью. При любом тепловом пот токе от корпуса фурмы 1 к теплоносите ю , заполн ющему нижнюю часть термосифона Ц, температура его остаетс  на необходимо-высоком уровне, (Обеспечива  работу тепловой трубы фурмы 1 в оптимальном режиме. Прикратковременном изменении режима теплобмена в зоне наконечника 2 и при посто нном расходе теплоносител  через теплообменник измен етс  интенсивность кипени  теплоносител  на участке 5 несколько возрастает либо уменьшаетс  давление пара в паровой зоне термо Condensate formed under the action of gravitational forces flows along the wall into a thermosyphon zone filled with liquid. At any heat flux from the lance body 1 to the heat transfer filling the lower part of the thermosyphon C, its temperature remains at the necessary-high level. (Ensuring the heat pipe 1 works optimally. Short-time change of the heat-exchange mode in the area of the tip 2 and at By constant flow of the coolant through the heat exchanger, the intensity of the boiling point of the coolant in section 5 slightly increases or the vapor pressure in the vapor zone decreases.

сифона i.siphon i.

При кипении рабочего тела в термосифоне образующиес  пузыри всплывают по зазору между теплоподвод щей стенкой его и дефлектором 7 подт гива  теплоноситель на освобожденное пузырем место через перфорацию в дефлекторе, что интенсифицирует теплообмен между тепловой трубой фурмы 1 и термоси 1юном k.When the working fluid in the thermosyphon boils, the resulting bubbles float along the gap between its heat-supplying wall and deflector 7 of the heat transfer medium to the space vacated by the bubble through perforations in the deflector, which intensifies the heat exchange between the heat pipe of the lance 1 and the thermo junction 1y k.

Такое конструктивное выполнение фурмы позвол ет повысить его стойкость .Such a constructive implementation of the tuyere improves its durability.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № tlOOg, кл. С 21В 7/16, 1971. .1. USSR author's certificate number tlOOg, cl. C 21B 7/16, 1971.. 2.Авторс1 ое свидетельство СССР tP , кл. С 21 С 5Л8, 19682. Authors1 th USSR certificate tP, cl. C 21 C 5L8, 1968 (прототип).(prototype).
SU803009115A 1980-11-28 1980-11-28 Metal production furnace tuyere SU933713A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU803009115A SU933713A1 (en) 1980-11-28 1980-11-28 Metal production furnace tuyere

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU803009115A SU933713A1 (en) 1980-11-28 1980-11-28 Metal production furnace tuyere

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU933713A1 true SU933713A1 (en) 1982-06-07

Family

ID=20927890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU803009115A SU933713A1 (en) 1980-11-28 1980-11-28 Metal production furnace tuyere

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU933713A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4909316A (en) Dual-tube heat pipe type heat exchanger
US3229759A (en) Evaporation-condensation heat transfer device
CA2477334C (en) Heat pipe
GB1212526A (en) Improvements in shell and tube heat exchangers
US2275515A (en) Method of and apparatus for cooling blast furnaces
SU933713A1 (en) Metal production furnace tuyere
US3633665A (en) Heat exchanger using thermal convection tubes
US20210372711A1 (en) Pressure capillary pump
RU2008126086A (en) METHOD FOR COOLING THE HOUSING OF THE MELTING UNIT AND THE MELTING UNIT FOR ITS IMPLEMENTATION
SU122566A1 (en) Regenerator from evaporative condensation tubes with intermediate heat agent
CN208108833U (en) Heat-exchanger rig for non-ferrous metallurgical furnace and the non-ferrous metallurgical furnace with it
US20070056715A1 (en) Method of heat extraction using a heat pipe
SU744212A1 (en) Hearth pipe
RU198845U1 (en) Adjustable thermosyphon
SU783343A1 (en) Cooler for industrial furnace
SU609946A1 (en) Coaxial heat pipe
JPS6298191A (en) Pressure control type heat pipe
JPS6141888A (en) Heat pipe of loop type
SU658172A1 (en) Blast furnace bell-and-hopper arrangement
SU910784A1 (en) Tuyere
SU700771A1 (en) Centrigugal axial heat pipe
SU963758A2 (en) Burner for gas-shield electric arc welding by non-consumable electrode
SU971882A1 (en) Plate cooler
SU1014916A2 (en) Tuyere
WO1999022032A1 (en) Inclined heat pipe lance or tuyere with controllable heat extraction