Дутьевая фурма доменной печи Советский патент 1986 года по МПК C21B7/16 

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

Целью изобретения является повышение противопрогарной стойкости . фурмы.

На фиг. 1 показана фурма, попереч (Ное сечение; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел 1. 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 6. Выходной конец 7 подводящей трубы 4 выполнен в виде эллиптического конуса с наличием отверстий 8 по большим образующим, а в заглушенном основании эллиптического конуса располагаёт ся отверстие 9, которое может быть снабжено патрубком-цилиндром 10. Отверстия В могут быть снабжены направляющими лопатками 11.

Фурма работает следующим образом.

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

Выходной конец подводйщей трубы располагается-на расстоянии 2,5- 3,5 ее диаметра от внутренней поверхности рьшьной части. При этом на выходном участке длиной 3-5 ее диаметров труба вьшолнена переходящей от цилиндра в эллиптический конус при отношении его малой оси в большем основании к зазору между обечай ками, равном 1:(2-3), что обеспечивает движение охладителя между трубой и обечайками и повьш1ает противопригарную стойкость фурмы.

Кроме того, эллиптическая струя более мягко воздействует на рыльную часть, ЧТО позволяет приблизить подводящую трубу к рьшьной части на 1- 1,5 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 рьшьной части и усилить ее охлаждение.

При длине этого участка более 5 диаметров подводящей трубы увеличивается зазор между трубой и обечайками в зоне фурмы, которая не нуж- дается в интенсификации охлаждения

(прифланцевая зона), не давая .улучшения охлаждения околорыпьной облас-; ти. При отношении малой оси эллип- тическогр конуса в большем его основании к зазору между обечайками

больше. 1:3 повышается вероятность засорения подводящей трубы.

Гидравлическое сопротивление подводящей трубы минимально, когда скорости охладителя в трубе и его

.истечения равнь. При переходе щшинд- ра в эллиптический конус уменьшается живое сечение, величина которого может быть оценена из уравнений AF X(r2-yz);

2г 1,5(y+z)-,

где uF уменьшение площади живого

сечения,

г - радиус трубы, мм;

z,y - 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 50%, что приводит к резкому сокращению поступления охладителя в фурму при прочих равных условиях и снижает ее противо- прогарную стойкость.

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

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

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

Повышение интенсивности движения охладителя в околорыльной зоне достигается искусственным локальным подпором на выходе подводящей трубы и организацией поступления охладителя вдоль наружной обечайки за счет того, что большее .основание эллиптического 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 отверстия с общей площадью, определяемой на единице длины из выраже- . ния

(x/D)2.

Локальный подпор на выходе подводящей трубы обеспечивает требуемое распределение охладителя в полости фурмы - 10-20%. поступает через центральное отверстие непосредственн

к рыльной части, а 80-90% - к наружной обечайке, обеспечивая равномерное ее охлаждение в околорьшьной области, подверженной воздействию Ж1адкого металла.

При отношении диаметра центрального отверстия к диаметру подводящей трубы больше 0,4 увеличивается охлаждение рыльной части, но при этом возрастает вероятность отражения струн 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 подводящей трубы меньше 0,3 резко сокращается поступление охладителя к рьшь.ной части, что увеличивает вероятность ее прогара.

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

расстоянии 2,5-3,5 ее диаметра от рьшьной части, центральное отверстие может быть снабжено патрубком-цилинд ром 10 ХФиг. 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

10

15

0

5

0

5

0

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

(x/D)S

обеспечивает, с одной стороны, постоянство скорости охладителя в подво- . дящей трубе за счет его стока при уменьшении площади живого сечения подводящей трубы на участке эллипти- .ческого конуса, а с другой стороны, нарастающую интенсивность поступления охладителя В полость по мере приближения к рьшьной части. Величина коэффициента выбирается в зависимости от длины эллиптического конуса.

X/D 2 3 4

а 0,2 0,1 0,05

При выполнении отверстий на единице длины по линейному закону

(x/D).

усиливается охлаждение центральной и околофланцевой зон фзфмы и за счет .этого ослабляется охлаждение около- рьтьной зоны, что недопустимо при длине эллиптического конуса более 3 диаметров подводящей трубы.

При выполнении отверстий на единице длины по закону

(x/D)3

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 трапе;циевидной 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 повьшение противопрогарной стойкости за счет многомерной организации движения охладителя в полости фурмы.

fufj

5-5

фи9Л

11

8

cpue.S