ФУРМА ДЛЯ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ Российский патент 1998 года по МПК C21B7/16 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к конструкции фурмы для доменной печи.

Фурма для доменной печи является одним из основных узлов печей для чугунообразующих процессов [1]. Через нее подаются газ и воздух в доменную печь, поэтому стенки нуждаются в принудительном водяном охлаждении. Известна конструкция фурмы для доменной печи, содержащая внешний и внутренний цилиндр, между которыми остается зазор, ограниченный торцевой стенкой. В зазор помещен промежуточный цилиндр с внешними и внутренними перегородками, образующими поворотный канал, соответственно внешний и внутренний. Внешний участок канала снизу и сверху соединяется с внутренним, их сечение уменьшается в направлении вдувания, увеличивая скорость охлаждения воды [2]. Стенки внешнего и внутреннего цилиндра работает в теплонапряженных условиях, поэтому одним из основных требований, предъявляемых к конструкции фурмы для доменных печей, является обеспечение надежного теплоотвода и защита наружных и внутренних стен от прогара и истирания - гарнисажем и выплавляемым чугуном.

Недостатком известной конструкции фурмы для доменной печи является недостаточная жесткость стен внешнего и внутреннего цилиндра, выполненной, главным образом, из меди или ее сплавов.

Тепловой и физический износ наконечника фурм для доменной печи приводит к гибели наконечника, что приводит к аварии (т.е. выходу воды в печь) и переделке всей фурмы, так как она состоит из цельного внешнего и внутреннего цилиндра.

Известна конструкция фурмы с отдельными охлаждающими контурами для наконечника и для корпуса, выбранная в качестве прототипа, содержащая угловой корпус с полой задней камерой и наконечником. В наконечнике выполнен дугообразный канал, образованный хрупким извлекаемым стержнем, вокруг которого отливается наконечник. Основная часть наконечника отлита в форме тороида, в одном конце которого находится впускное заливочное отверстие, а в другом выпускное. Задняя камера и дугообразный канал наконечника имеют впускное и выпускное отверстия для охлаждающей среды. Впускной патрубок канала представляет собой трубу, проходящую через заднюю камеру для соединения с впускным заливочным отверстием в одном конце тороида. Впускное заливочное отверстие выполнено соразмерным с впускной трубой для сглаживания пути прохода охлаждающей среды через канал наконечника [3].

Недостатком известной конструкции является невысокая эксплуатационная стойкость фурмы вследствие деформации полого наконечника. Применение впускного заливочного отверстия, выполненного соразмерным с впускной трубой для сглаживания пути прохода охлаждающей среды через канал наконечника, а следовательно и толщина деформационной стенки наконечника (изготовленного из меди или бронзы) не обеспечивают нужную прочность конструкции, так как тороидальный наконечник с малой толщиной под давлением теплофизического воздействия гарнисажа и чугуна деформируется и, истираясь, часто открывает охлаждающую полость, приводя к аварии печи (из-за поступления охладителя в отверстие наконечника).

Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости фурмы для доменной печи.

Указанная цель достигается тем, что в фурме для доменной печи содержатся водоохлаждаемый корпус с полой задней камерой и наконечником, у которого поверхности нагрева и деформации, выполненные из медного литья, армированы тепловым экраном, состоящим из стальных тепловых капиллярных труб, образованным скрещиванием ребер жесткости и их отводами, причем ребра жесткости составляют вторичный контур охлаждения, так как их концы выведены в охлаждаемую зону наконечника и расположены по ряду смещения ребер жесткости в противофазе и образуют в стенках охлаждаемой гильзы наконечника по всей площади контакта биметаллическое соединение. Полученная биметаллическая заготовка механически обрабатывается, а именно выбирается "лишний" металл (медь) с целью получения гильзы наконечника с заглубленными в ней концами отводов ребер жесткости, образующими по всей площади контакта наружных и внутренних стен наконечника указанное биметаллическое соединение, которое и обеспечивает наконечнику высокие термомеханические эксплуатационные характеристики. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый наконечник отличается тем, что концы ребер жесткости заглублены в стенки охлаждаемой гильзы наконечника и расположены по ряду смещения ребер жесткости в противофазе и образуют с ней по всей площади контакта биметаллическое соединение.

Таким образом, заявляемая фурма для доменной печи соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлено продольное сечение фурмы для доменной печи; на фиг.2 - поперечное сечение гильзы наконечника фурмы для доменной печи.

Фурма для доменной печи содержит полую заднюю камеру 1, наконечник 2, ребра жесткости, гильзу наконечника 4 для прохода охладителя. Полая задняя камера 1 имеет индивидуальный подвод охладителя к гильзе наконечника 4. Ребра жесткости 3, состоящие из тепловых капиллярных труб, обычно стальные, заглублены и армируют по конфигурации поверхности наконечника 2 в виде теплового экрана, каждый конец которого в противофазе (см. фиг.2) выведен в стенки охлаждаемой поверхности гильзы наконечника 4. Наконечник 2 изготовляют из медного или бронзового литья и образует в местах контакта теплового экрана из ребер жесткости 3 и их отводов биметаллическое соединение. Заглубление концов ребер жесткости 3 в стенки гильзы наконечника 4 выполнено в противофазе по ряду ребер жесткости 3, что позволяет отводить тепло по всей массе медного наконечника 2 к охлаждаемым стенкам гильзы наконечника 4, независимо от теплодеформационных локальных нагрузок по поверхности нагрева наконечника 2, а количество ребер жесткости 3 и их распределение по поверхности наконечника 2 зависит от конкретных теплофизических параметров процесса плавки и условий охлаждения.

Предлагаемый наконечник 2 фурмы для доменных печей изготавливается, например, путем сварки каркаса из тепловых капиллярных труб и путем литья расплава меди в углеродистую полость. При этом пространство каркаса, состоящего из ребер жесткости 3 и его отводов, может быть сварено из отдельных перемычек и подвесок. После литья наружная подвеска механически удаляется из полости гильзы наконечника 4, а стенки гильзы наконечника 4 привариваются к задней камере 1, состыковывая подвод охладителя с полостью гильзы наконечника 4. Фурма для доменной печи работает следующим образом.

Установив фурму в доменной стенки печи и обеспечив подвод охладителя, воздуха и газа, осуществляют нагрев и выплавку чугуна. В процессе выплавки чугуна наконечник 2 нагревается и деформируется гарнисажем и выплавляемым чугуном, однако вследствие армирования его тепловым экраном из охлаждающих ребер жесткости 3 насадка 2 воспринимает и отводит тепло, распределяя по всей массе, так как отводы ребер жесткости 3 смещены и располагаются в противофазе друг относительно друга при совмещении ребер жесткости 3, что позволяет рассредоточить тепловые нагрузки по всей массе наконечника 2.

Заглубление ребер жесткости в наконечник и отвод тепла через биметаллическое соединение стен гильзы наконечника позволяет повысить как жесткость, так и надежность фурмы для доменной печи. Известно, что армирование тугоплавкими металлами медных конструкций повышает их прочность и стойкость более чем в 10 раз. Кроме того, биметаллическое соединение охлаждаемых стальных ребер жесткости с медной гильзой повышает термомеханические эксплуатационные свойства стен гильзы насадки, так как оно обеспечивает наиболее плотный контакт ребра жесткости (тепловых капиллярных труб) и охлаждаемых стен гильзы насадки. Таким образом, использование заявляемого изобретения позволяет существенно (не менее чем в 10 раз) повысить эксплуатационную стойкость фурмы для доменной печи, а также ее термомеханические свойства.

1. Авторское свидетельство N 992587, кл. C 21 B 7/16, 1983.

2. DE, A 2904408, кл. C 21 B 7/16, 1979.

3. US, A 4166433, кл. 122-6.6, 1979.

Изобретение относится к конструкции доменных фурм. Фурма для доменных печей содержит водоохлаждаемый корпус с полой задней камерой и наконечником, у которого поверхности нагрева и деформации выполнены из медного литья, армированного тепловым экраном, из стальных тепловых капиллярных труб, образованный скрещиванием корпусов труб, являющихся ребрами жесткости, и их отводами, причем ребра жесткости составляют вторичный контур охлаждения, отличается тем, что концы ребер жесткости заглублены в стенки охлаждаемой гильзы наконечника и расположены по ряду смещения ребер жесткости в противофазе с образованием с ней по всей площади контакта биметаллическое соединение. 2 ил.

Фурма для доменных печей, содержащая водоохлаждаемый корпус с полой задней камерой и наконечником, гильза которого выполнена из стальных тепловых капиллярных труб, образованным скрещиванием трубок, являющихся ребрами жесткости, и их отводами, причем ребра жесткости составляют вторичный контур охлаждения, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости фурмы, концы ребер жесткости заглублены в стенки охлаждаемой гильзы наконечника и расположены по ряду смещения ребер жесткости в противофазе с образованием биметаллического соединения по всей площади контакта с гильзой.