Бокова фурма

1 Бокова фурма, яка містить патрубки підведення окислювача і захисного середовища, вогнетривкий блок з розміщеними в ньому соплами типу "труба в трубі" з концентрично розташованих труб, які утворюють центральні канали подачі окислювача і периферійні канали подачі захисного середовища, яка відрізняється тим, що сопла на зовнішньому торці вогнетривкого блока фурми розміщені рівномірно по нижньому півколу, симетрично відносно вертикальної осі зовнішнього торця бокової фурми і під кутом а до вертикальної осі бокової фурми, при цьому величина кута а для кожного сопла визначається з співвідношення Винахід відноситься до області чорної металурги, зокрема до конструкцій паливно-кисневих фурм, що мають багатоцільове призначення, і може бути використаний при виробництві стали в конвертерах з комбінованим дуттям Відома конструкція бокової фурми для підігрівання брухту і допалювання ВІДХІДНИХ газів в порожнині конвертера (ас СРСР №1560566, кл С 21 С 5/48, 1990), в якій сопла розміщені в ЛІНІЮ ПО діаметру чаш колектора і вогнетривкого блока Завдяки розосередженню дуття забезпечується добре організований настильний факел, що сприяє високоефективному підігріванню брухту, однак у випадку допалювання ВІДХІДНИХ газів в порожнині конвертера ефективність використання даної конструкції фурми невисока Практикою конвертування встановлено, що для ефективного допалювання горючих складників ВІДХІДНОГО конвертерного газу необхідно струмені дуття допалювання орієнтувати таким чином, щоб вони попадали в місця переважного виділення газів - в межі реакційних зон, що утворені струменями верхнього , град, а = arccos 2 R + H бф 90 де г - радіус загальної реакційної зони, що утворюється в результаті продувки розплаву верхньою фурмою, м, R - радіус робочої порожнини конвертера, м, Нбф - висота бокової фурми над рівнем спокійної ванни, м, [3 - величина кутового сектора нижнього півкола на торці вогнетривкого блока, що утворений вертикальною віссю торця бокової фурми і прямою ЛІНІЄЮ, що з'єднує центри нижнього півкола і сопла, град 2 Бокова фурма за п 1, яка відрізняється тим, що вогнетривкий блок вміщений в трубу, навколо якої розміщена ще одна труба, при цьому між трубами утворюється периферійний канал подачі захисного середовища кільцевої або серпоподібної форми дуття, або безпосередно над ними Такий спосіб допалювання сприяє більш повному використанню кисню допалювання і згорянню більшої КІЛЬКОСТІ СО до СОз, що значно підвищує ресурсозберігаючу ефективність конвертерного процесу В означеній конструкції бокової фурми сопла розміщені таким чином, що подача кисню на допалювання здійснюється в об'єм робочого простору конвертера над ванною, а це наводить до низьких значень коефіцієнту корисного використання додаткового кисню і міри допалювання і, крім того, знижує СТІЙКІСТЬ футеровки агрегату в результаті агресивного впливу на неї високотемпературного середовища, що горить безпосередньо у стін конвертера Найбільш близькою до описуваного винаходу за технічною суттю і досягаємим результатом є фурма для донної продувки металу (а с СРСР №1067054, кл С 21 С 5/48, 1984), що включає центральну кисневопідвідну трубу з декількома соплами в и ВИХІДНІЙ частині, які розташовані по осесиметричному колу під кутом до вертикальної осі фурми і вбудовані в пористий вогнетривкий ю 00 О ю 51085 блок, що герметично укладений в коаксіальну проміжну трубу підведення захисного середовища, яка встановлена з кільцевим зазором в зовнішню трубу підведення захисного середовища Застосування означеної конструкції в якості донної фурми дозволяє значно розосередити дуття, знизити окисленість конвертерної ванни, підвищити ефективність попереднього підігрівання брухту в порожнині агрегату і збільшити СТІЙКІСТЬ днищ конвертерів, однак використання її в якості бокової неефективно в результаті нераціонального розташування сопел При підігріванні брухту, а також при допалюванні конвертерних газів подача дуття і палива через дану конструкцію фурми, що встановлена в конусній частиш конвертера, призведе до формування потужного факела горіння у всьому вільному просторі над ванною агрегату, завдяки якому і футеровка агрегату, і верхня фурма зазнають агресивного впливу високотемпературного газового середовища і передчасно будуть виходити з ладу в результаті розпалу і оплавлення В основу винаходу поставлена задача вдосконалення конструкції бокової фурми, в якій шляхом раціонального розміщення сопел типу "труба в трубі" забезпечується подача додаткового дуття безпосередньо в місця переважного виходу СО в конвертерній ванні і за рахунок цього підвищується ефективність роботи дуттьового пристрою в режимі допалювання ВІДХІДНОГО конвертерного газу без зниження ефективності роботи бокової фурми в режимах підігрівання брухту, розігріву і випалювання футеровки конвертера За рахунок формування суцільної кисневої завіси навколо верхньої фурми значно зменшується винос крапель металу з агрегату, що дозволяє знизити міру заметалювання технологічного обладнання і підвищити вихід рідкої сталі Крім того, декілька поширюються функції застосування бокової фурми -вона ефективно може бути використана для видалення охолоді з верхньої продувної фурми під час простоїв конвертера Поставлена задача вирішується тим, що в боковій фурмі, яка містить патрубки підведення окислювача і захисного середовища, вогнетривкий блок з розміщеними в ньому соплами типу "труба в трубі" з концентрично розташованих труб, що утворюють центральні канали подачі окислювача і периферійні канали подачі захисного середовища, згідно з винаходом, сопла на зовнішньому торці вогнетривкого блока фурми розміщені рівномірно по нижньому півколу, симетрично відносно вертикальної осі зовнішнього торця бокової фурми і під кутом а до вертикальної осі бокової фурми, при цьому величина кута а для кожного сопла визначається з співвідношення \ а = arccos J3_ , град, R + Hбф г 90 j V реакційної зони, де г - радіус загальної реакційної зони, що утворюється в результаті продувки розплаву верхньою фурмою, м, R - радіус робочої порожнини конвертера, м, Нбф - висота бокової фурми над рівнем спокійної ванни, м, [3 - величина кутового сектора нижнього півкола на торці вогнетривкого блока, що утворений вертикальною віссю торця бокової фурми і прямою ЛІНІЄЮ, що з'єднує центри нижнього півкола і сопла, град Вогнетривкий блок може бути заключений в трубу, навколо якої розміщена ще одна труба, при цьому між трубами утворюється периферійний канал подачі захисного середовища кільцевої або серповидної форми Розташування кожного сопла під певним кутом, величина якого обчислена за наведеним виразом, дозволяє орієнтувати потоки додаткового кисню таким чином, що вони будуть формувати кисневу завісу по двом півколам навколо верхньої кисневої фурми безпосередньо над реакційними зонами, тобто місцями здебільшого виходу СО, сприяючи його більш повному допалюванню до СОг без зниження СТІЙКОСТІ футеровки конвертера і без істотного виносу крапель розплаву з ванни При підігріванні брухту даними конструкціями бокової фурми факела горіння палива будуть рівномірно прогрівати всю поверхню брухту, що дозволить уникнути локальних місць його переокислення Застосування означеної конструкції бокової фурми також дозволить ефективно оплавляти охолоді з верхньої фурми при простоях конвертера, рівномірно обмиваючи заметалену поверхню зовнішньої труби верхньої фурми, яка опущена в порожнину агрегату, паливнокисневими або кисневими потоками Виконання кільцевого або серповидного зазора навколо вогнетривкого блока бокової фурми буде сприяти його захисту від розпалу, а також усуненню руйнування конусної частини футеровки конвертера, особливо її навколофурменої зони При цьому, з точки зору одержання більш високих показників СТІЙКОСТІ футеровки конвертера, більш доцільний варіант виконання серповидного зазора Це пояснюється наступним При виконанні кільцевого зазора навколо вогнетривкого блока захисне середовище рівномірно подається навколо бокової фурми, однак в нижній половині витрата захисного середовища буде вище за рахунок додаткової його подачі через периферійні канали навколо кисневих струменів Це буде сприяти кращому охолодженню нижньої частини вогнетривкого блока бокової фурми і футеровки під ній у порівнянні з верхньою половиною вогнетривкого блока і футеровкою над фурмою, що притягне за собою нерівномірний знос бокової фурми і футеровки конусної частини агрегату і призведе до передчасного виходу з ладу бокових дуттьових пристроїв і конвертера Якщо захисне середовище подавати навколо блока через серповидний зазор, то воно в більшій мірі буде витрачатися на охолодження верхньої половини вогнетривкого блока бокової фурми і футеровки над ним (бо прохідний переріз верхньої половини серповидного зазора більше, ніж нижньої) Знизу фурми інтенсивність подачі захисного середовища навколо вогнетривкого блока буде знижена, однак поверхні нижньої половини вогнетривкого блока і навколофурменої футеровкипід боковою фурмою будуть додатково захищені струменями захисного середовища, що витікає з периферійних каналів навколо кисневих струменів Таким чином досягається однакова подача захисного середовища навколо бокової фурми, що призведе до рівномірного зносу верхньої і нижньої частин футеровки конусної частини конвертера і буде сприяти продовженню строку експлуатації бокових фурм і конвертерного агрегату Невиконання кожної з наведених вимог негативно позначиться на мірі допалювання ВІДХІДНИХ газів, на СТІЙКОСТІ бокових фурм і футеровки верхньої частини конвертерного агрегату На фіг 1 і фіг 2 зображені варіанти виконання бокової фурми - фіг 1 ілюструє дуттьовий пристрій з непарною КІЛЬКІСТЮ сопел і кільцевим зазором навколо вогнетривкого блока, фіг 2 - фурму з парною КІЛЬКІСТЮ сопел і серповидним зазором навколо вогнетривкого блока На фіг 3 зображений поздовжній перетин А-А бокової фурми Дуттьовий пристрій складається з трьох коаксіальних труб - центральної 1, проміжної 2 і зовнішньої 3, вогнетривкого блока 4 і трубчатих сопел типу "труба в трубі" з концентрично розташованих внутрішніх 5 і ЗОВНІШНІХ 6 труб, що утворюють центральні канали подачі окислювача і периферійні кільцеві канали подачі захисного середовища Проміжна труба 2 в нижній своїй частині має патрубок 7 для підведення захисного середовища навколо кисневих струменів, зовнішня труба 3 патрубок 8 для подачі захисного середовища навколо вогнетривкого блока 4 Труба 3 має на своєму нижньому торці фланець 9, що прикріплений за допомогою болтових з'єднань 10 до фланця 11, який встановлений на трубі 3, при цьому герметизацію тракту подачі захисного середовища навколо вогнетривкого блока 4 з довкіллям забезпечує прокладка 12 Знизу фурму закриває фланець 13 з патрубком підведення окислювача 14 в центральну трубу 1 фурми, яка прикріплена до перегородки 15, що, в свою чергу, прикріплена до внутрішньої поверхні труби 2 і в якій встановлені внутрішні труби 5 сопел фурми Фланець 13 кріпиться за допомогою болтових з'єднань 16 до фланця 17, що встановлений на нижньому торці проміжної труби 2, при цьому герметизацію тракту 51085 подачі захисного середовища з довкіллям забезпечує прокладка 18, а трактів подачі окислювача і захисного середовища навколо кисневих струменів між собою - прокладка 19 Перегородка 15 має отвори 20 для проходження захисного середовища до периферійних каналів захисту кисневих сопел, утворених трубами 5 і 6 Вогнетривкий блок 4 спирається на перегородку 21, що прикріплена над перегородкою 15 до внутрішньої поверхні труби 2 і в якій встановлені ЗОВНІШНІ труби 6 сопел фурми Бокова фурма працює наступним чином По центральному патрубку 14 кисень надходить до центральної труби 1 фурми, звідки розподіляється по закріпленим в перегородці 15 центральним трубам 5 сопел типу "труба в трубі", через які виходить назовні Один потік захисного середовища, наприклад природного газу, подається по патрубку 7 в зазор між центральною 1 і проміжною 2 трубами фурми, проходить в отвори 20, що виконані в перегородці 15, і попадає в порожнину між перегородками 15 і 21, звідки розподіляється по ЗОВНІШНІМ трубам 6 сопел фурми і виходить назовні по периферійним каналам, які утворені трубами 5 і 6, забезпечуючи таким чином захист навколосоплових зон вогнетривкого блока 4 Другий потік захисного середовища подається по патрубку 8 в зазор між проміжною 2 і зовнішньою 3 трубами фурми, що забезпечує захист вогнетривкого блока 4 і футеровки верхньої частини конвертера від руйнування ФігЛ Застосування запропонованої конструкції бокової фурми дозволить підвищити ефективність допалювання горючих складників конвертерного газу і видалення охолодей з верхніх фурм під час простоїв конвертера без зниження СТІЙКОСТІ футеровки і ефективності роботи бокової фурми в режимах підігрівання брухту і випалювання футеровки, значно знизити винос крапель металу і шлаку з конвертера, що дозволить отримати значний економічний ефект в результаті економії паливноенергетичних ресурсів, зниження міри заметалювання технологічного обладнання, підвищення продуктивності агрегатів і зниження собівартості виплавляємої сталі Фіг.З ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71