Дутьевая фурма доменной печи

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5.1)4 С 21 В 16:

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3785455/22-02 (22) 31.08.84 (46) 15.03.86. Бюл. ¹ 10 (71) Новолипецкий металлургический комбинат им. Ю.В.Андропова и Инсти-. тут черной металлургии (72) Е.Е.Гаврилов, В.В.Капорулин, Э.А.Шепетовский, Г.И.Урбанович, Ю.П.Волков, В.А.Шатлов, А.П.Пухов, Н.С.Антипов и Н.Н. Вавилова (53) 660. 162. 22 (088. 8) (56) Андоньев С.И. и др. Охлаждение доменных печей. М.: Металлургия, 1972, рис. 127-129.

Авторское свидетельство СССР

¹ 759593, кл. С 21 В 7/16, 1971.

Щербаков В.П. Доменное производство. И.: Металлургия, 1964, с. 135.

r (54) (57) 1. ДУТЬЕВАЯ ФУРМА ДОМЕННОЙ

ПЕЧИ, содержащая рыльную часть с наружной и внутренней обечайками, фланец, подводящую и отводящую охладитель трубы, отличающаяся тем, что, с целью -повышения ее

ÄÄSUÄÄ 1217882 противопрогарной стойкости, выходной конец подводящей трубы на длине .3-5 ее диаметров выполнен переходящим от цилиндра в эллиптический конус при соотношении его малой оси в выходном сечении и зазора между обечайками 1:(2-3) .

2. Фурма по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что выходной конец эллиптического конуса заглушен и в его центре выполнено отверстие при отношении его диаметра к диаметру подводящей трубы 0,3-0,4, при этом по большим образующим этого эллиптического конуса выполнены отверстия с их общей площадью F, определяемой на единице длины по следующей зависимости у=а(-) х р Э где а — коэффициент, зависящий от длины эллиптического конуса; х — расстояние от оси отверстия до входного конца эллиптического конуса, мм;

D — диаметр подводящей трубы, мм.

1217882

Изобретение относится. к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано для подачи нагретого дутья в печи шахтного типа. 5

Целью изобретения является повышение противопрогарной стойкости . фурмы.

На фиг. 1 показана фурма, попереч ное сечение; на фиг. 2 — вид А на: 1О фиг. 1; на фиг. 3 — узел 5. на фиг.1; на фиг. 4 — то же, вариант исполнения; на фиг. 5 — сечение Б-Б на фиг. 4.

Дутьевая фурма доменной печи состоит из рыльной части 1, наружной обечайки 2, фланца 3, подводящей 4 и отводящей 5 труб, внутренней обечайки б. Выходной конец 7 подводящей трубы 4 выполнен в виде эллиптического конуса с наличием отверстий 8 по большим образующим, а в заглушенном основании эллиптического конуса располагается отверстие 9, которое может быть снабжено патрубком-цилиндром 10. Отверстия 8 могут быть снабжены направляющими лопатками 11.

Фурма работает следующим образом.

Охладитель.поступает в подводящую трубу 4 и через отверстия 8 и 9 ЗО в трех направлениях выбрасывается в охлаждаемую полость, отбирая тепло от рыльной части 1, наружной 2 и внутренней 6 обечаек и.через отводящую трубу 5 выводится из фурмы. 3g

Выходной конец подводящей трубы располагается на расстоянии 2,53,5 ее диаметра от внутренней поверхности рыльной части. При этом на выходном участке длиной 3-5 ее диамет- 40 ров труба выполнена переходящей от цилиндра в эллиптический конус при отношении его малой оси в большем основании к зазору между обечайками, равном 1:(2-3), что обеспечива- 45 ет движение охладителя между трубой и обечайками и повышает противопригарную стойкость фурмы.

Кроме того, эллиптическая струя более мягко воздействует на рыльную 5Q часть, что позволяет приблизить подводящую трубу к рыльной части на 11,5 диаметра трубы и тем самым ин-; тенсифицировать ее охлаждение.

При длине этого участка менее

3-х диаметров подводящей трубы и отношении малой оси в большем основании эллиптического конуса к зазору между обечайками меньше 1:2,".как установлено на прозрачной модели, движение охладителя между трубой и наружной обечайкой практически отсутствует. Кроме того, струя на выходе мало отличается от круглой, что не позволяет приблизить подводящую трубу к рыльной части и усилить ее охлажцение.

При длине этого участка более 5 диаметров подводящей трубы увеличивается зазор между трубой и обечайками в зоне фурмы, которая не нуждается в интенсификации охлаждения (прифланцевая зона), не давая .улучшения охлаждения околорыльной облас- ти. При отношении малой оси эллиптического конуса в большем его осноI вании к зазору между обечайкамн больше. 1:3 повышается вероятность засорения подводящей трубы.

Гидравлическое сопротивление подводящей трубы минимально, когда скорости охладителя в трубе и его истечения равны. При переходе цилинд" ра в эллиптический конус уменьшается живое сечение, величина которого может быть оценена из уравнений (r2 yz) °

2r = 1,5(y+z)- fz, где 5F - уменьшение площади живого сечения, мм ;

r - -радиус трубы, мм;

z,у — полуоси эллипса, мм.

Расчет по этим, уравнениям показывает, что при отношении малой оси эллиптического конуса к зазору между обечайками больше 1:3 площадь живого сечения подводящей трубы уменьшается более, чем на 50Х что приводит к резкому сокращению поступления охладителя в фурму при прочих равных условиях и снижает ее противопрогарную стойкость.

Дополнительные резервы повышения противопрогарной стойкости фурмы создаются при органиэации направленного движения охладителя в ее полости. При однонаправленном вводе охладителя в полость (прямой или тангенциальный) и несимметричном расположении труб не достигается равномерное охлаждение рыльной части и наружной обечайки из-за влияния стока.

Влияние стока может быть ослаблено за счет многонаправленного поступления охладителя в охлаждаемую полость, что достигается подводом

1217882 охладителя по оси подводящей трубы и через отверстия по большим образующим эллиптического конуса.

Повышение интенсивности движения охладителя в околорыльной зоне достигается искусственным локальным подпорам на выходе подводящей трубы и организацией поступления охладителя вдоль наружной обечайки за счет того, что большее .основание эллипти- 10 ческого конуса заглушено, а в его центре выполнено отверстие при отношении его диаметра к диаметру подводящей трубы, равном 0,3-0,4, и по большим образующим конуса выполнены 15 отверстия с общей площадью, определяемой на единице длины из выраже- . ния

F=a(x/D)2 .

Локальный подпор на выходе подво- 20 дящей трубы обеспечивает требуемое распределение охладителя в полости фурмы — 10-207.поступает через центральное отверстие непосредственно к рыльной части, а 80-90 — к наруж- 25 ной обечайке, обеспечивая равномерное ее охлаждение в околорыльной области, подверженной воздействию жидкого металла.

При отношении диаметра центрального отверстия к диаметру подводящей трубы больше 0,4 увеличивается охлаждение рыльной части, но при этом возрастает вероятность отражения струи охладителя и ухудшается охлаждение наружной обечайки, прилегающей к рыльной части, что повышает вероятность прогара фурмы в этой зоне.

При отношении диаметра центрального отверстия к диаметру подводя- 40 щей трубы меньше 0,3 резко сокращается поступление охладителя к рьшь.ной части, что увеличивает вероятность ее прогара.

В том случае если по конструктив-45 ным особенностям фурмы подводящая труба не может быть установлена на

° расстоянии 2,5-3,5 ее диаметра от рыльной части, центральное отверстие 9 может быть снабжено патрубком-цилинд50 ром 10 (фиг. 3) . Диаметр центрального отверстия определяется расстоянием между большим основанием эллиптического конуса и поверхностью рыльной части: с его увеличением от 2,5 до 3,5 диаметров подводящей трубы соответственно увеличивается диаметр центрального отверстия от 0,3 до 0,4 диаметра трубы.

Выполнение отверстий по большим образующим эллиптического конуса с их общей площадью на единице длины, определяемой из выражения

F=a (x/П) обеспечивает, с одной стороны, постоянство скорости охладителя в подводящей трубе за счет его стока при уменьшении площади живого сечения подводящей трубы на участке эллипти;ческого конуса, a с другой стороны, нарастающую интенсивность поступления охладителя в полость.по мере приближения к рьшьной части. Величина коэффициента выбирается в зависимости от длины эллиптического конуса. х/D 2 3 4 а 02 01 005

При выполнении отверстий на единице длины по линейному закону

Р=а(х/В) усиливается охлаждение центральной и околофланцевой зон фурмы и за счет .этого ослабляется охлаждение околорыльной зоны, что недопустимо при длине эллиптического конуса более

3 диаметров подводящей трубы.

При выполнении отверстий на единице длины по закону а(х/D)> практически весь сток охладителя происходит только у большего основания эллиптического конуса, что увеличивает гидравлическое сопротивление фурмы и снижает ее противопрогарную стойкость за счет сокращения расхода охладителя при неизменном давлении на коллекторе.

Отверстия по большим образующим эллиптического конуса могут выполняться в виде трапециевидной щели (фиг; 3), круга (фиг. 4), набора прямоугольных щелей и т.д. Для направления потоков непосредственно к обечайкам и устранения зоны соударения встречных потоков отверстия 8 могут быть снабжены направляющиМи лопатками 11 (фиг. 5) .

Таким образом, по сравнению с известной конструкцией фурмы предлагаемая конструкция фурмы обеспечивает повышение противопрогарной стойкости за счет многомерной организации движения охладителя в полости фурмы.

1217882.

Pva3 фиг.2 фи@ 8 .Составитель Л.Панникова

Редактор Т.Парфенова ТехредС.Мигунова Корректор Л.Патай "

Заказ 1082/31 Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4