Фурма доменної печі

Фурма доменної печі, що має в носовій частині канал для охолоджуючої рідини у вигляді закільцьованої спіралі, яка відрізняється тим, що в поперечному перерізі канал має форму чотирикутника з ребрами на теплообмінній поверхні, а товщина стінки міх суміжними витками спіралі складає 3...7,6 мм, причому спіраль має ліву або праву навивки при рухові теплоносія в носку відповідно за годинниковою чи проти годинникової стрілок, якщо дивитись на фурму з боку її носка. (19) (21) 99052580 (22) 07.05.1999 (24) 15.02.2001 (33) UA (46) 15.02.2001, Бюл. № 1, 2001 р. (72) Андреєв Євген Опанасович, Грищенко Микола Миколайович, Івін Віталій Федорович, Козак Володимир Володимирович, Смірнов Борис Миколайович, Стеценко Іван Дмитрович (73) Дніпропетровський державний технічний університет залізничного транспорту 33984 Наявність ребер на теплообмінній поверхні збільшує їх загальну площу і створює умови для кипіння рідини. Пара, що утворюється в міжреберних щілинах, під дією ежекції з великою швидкістю аперіодичними імпульсами викидається в потік води, викликаючи інтенсивну турбулізацію недогрітої до кипіння води основного потоку і конденсуючись в ньому. Досвід показує, що навколо зребреної стінки не утворюється стійкого шару парорідинної суміші із значним вмістом пари, що суттєво полегшує доступ рідини в щілини. Товщина стінки міх суміжними витками спіралі становить 3-7,6 мм. Цей висновок одержано на основі розрахунків з використанням закону Фур’є l × DТ d= q де d - товщина базової стінки в метрах; l=3,8×102- Вт/м град. - коефіцієнт теплопровідності міді; ∆Т - перепад температур в базовій стінці в градусах за Цельсієм. ∆Т=Tn-Tв=600-100=500°C. Тут Tn - температура зовнішньої поверхні. За умовами механічної і теплової стійкості мідних фурм вона не повинна перевищувати 600°С. Tв - температура кипіння води при нормальних умовах, дорівнює 100°С. q - щільність теплового потоку, що діє на поверхню фурми при попаданні на неї чавуна та шлаку. Дослідження показують (див. Стеценко И. Д., Гаврилов Е. Е., Ивин В. Ф., Вавилова Н. Н., Шмалий В. И. Теплообмен при воздействии жидкого чугуна на медный охлаждаемый элемент // Металург. - 1988. - № 8. - С. 23), що його величина досягає близько 5·107 Вт/м2 Підставляючи числові дані в рівняння, одержуємо: d = 10-12% більш ефективне порівняно з охолодженням, коли обидва теплоносії рухаються в одному напрямку. Запропоноване технічне рішення пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображено поздовжній переріз фурми, а на фіг. 2 - переріз носка фурми в площині осі спіралі. Фурма складається із зовнішнього 1 і внутрішнього 2 конічних стаканів, сполучених між собою носком 3 та фланцем 4, трубок 5 і 6 відповідно для підведення та відведення охолоджуючої води. В носку фурми є трубчаста спіраль 7, вісь якої 8 направлена по колу носка і розташована в площині, перпендикулярній осі фурми. Канали спіралі 9 мають в перерізі чотирикутну форму з ребрами 10 на охолоджуваній поверхні і перегородками між витками 11. Трубка 5 для підведення води сполучена з одним із кінців трубчастої спіралі 7 і є її продовженням, інший вільний кінець 12 спіралі 7 виведений в порожнину фурми. Робота фурми полягає в подачі гарячого дуття 9 горн доменної печі для підтримання горіння коксу або для випуску шлаку із горна. В обох випадках найактивнішими джерелами тепла, що діє на фурму, є рідкі продукти плавки - шлак і чавун. Останній невеликими порціями захоплюється шлаком. Найбільш вразливою ділянкою фурми є її носова поверхня - торцева і на вході в робочий канал При цьому найсильніший тепловий вплив, наслідком якого може проплавлення стінки фурми, має чавун. Охолодження фурми відбувається у такий спосіб. Охолоджуюча вода подається через трубку 5, сполучену із закільцьованою спіраллю 7. Рухаючись по спіральному каналу вода відтісняється під дією відцентрових сил до зовнішніх стінок витків. Наявність ребер на охолоджуваний поверхні та прямокутна форма каналів забезпечують високоефективне та рівномірне її охолодження. Товщина стінки між суміжними витками спірального каналу, що дорівнює 3-7,6 мм, виключає можливість проплавлення стінки фурми у цій ділянці. Форма спіралі у вигляді лівої чи правої навивки при рухові теплоносія відповідно за годинниковою чи проти годинникової стрілок, якщо дивитися на фурму з боку її носка, забезпечує додаткове охолодження за рахунок протитечії. Із закільцьованого спірального каналу частково підігріта вода через вільний отвір 12 поступає у порожнину фурми для охолодження зовнішнього і внутрішнього стаканів, де теплові потоки значно менші, ніж в носовій частині. Винахід може бути використаний на металургійних підприємствах, де є доменні цехи, наприклад, на Дніпропетровському металургійному заводі ім. Петровського. Його впровадження не потребує суттєвих додаткових коштів. 3,8 × 102 × 5 × 10 2 = 3,8 × 10 - 3 м = 3,8 мм 5 × 107 Оскільки стінка між витками спірального каналу охолоджується з двох боків, то максимальна її товщина становить 7,6 мм, тобто в два рази більше. Зрозуміло, що зменшення товщини стінки підвищує її теплову стійкість. Але при товщині стінки менше за 3 мм виникають труднощі з відливанням фурми внаслідок погіршеної заповнюваності ливарної форми рідким металом. Крім того, міцність надто тонкої стінки стає недостатньою. Спіраль має ліву або праву навивки при рухові теплоносія в носку фурми відповідно за годинниковою чи проти годинникової стрілок, якщо дивитись на фурму з боку її носка. Цією конструктивною особливістю фурми забезпечується рух охолоджуваної рідини завжди назустріч рухові рідких продуктів доменної плавки - шлаку і чавуна. Таке охолодження, як відомо, на 2 33984 3 33984 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4