ФУРМА
TUYERE

Изобретение относится к области металлургии, а именно к устройствам (фурмам), предназначенным для продувки жидкого расплава газообразным окислителем и применяемым для продувки расплава в конвертере при выплавке стали. Также фурма может быть использована и в цветной металлургии. Отличительная особенность данного устройства заключается в том, что помимо продувки расплава фурма способна производить одновременно и пробивку настыля, образующегося в сталеплавильной печи во время ее работы.
Известна охлаждаемая фурма [1] для продувки жидкого расплава, содержащая корпус с отверстием для подачи газа, передвижной стержень с наконечником цилиндроконической формы, направленным меньшим основанием конической части в сторону выходного отверстия фурмы.
Известна фурма [2], содержащая патрубок в виде конического стакана с выходным отверстием, штуцера подвода воды, канал подачи воды для охлаждения патрубка, канал подачи горючего газа со штуцером, канал подачи кислородно-воздушной смеси (КВС) со штуцером, фурмовку и притычку.
Недостатками данных видов фурм является ручная замена притычки, фурмовки и горелки. Кроме того, все эти работы выполняются в агрессивной среде, например в атмосфере сероводорода, в респираторах. В момент пробивки настыля происходит выброс раскаленного шлака, что представляет опасность для обслуживающего установку персонала.
Известна фурма [3], содержащая корпус, соединенный с одной стороны с патрубком, имеющим выходное отверстие, а с другой стороны с блоком приводов, содержащим силовой привод, кинематически соединенный со штоком силового привода, на котором жестко закреплена фурмовка-притычка, установленная соосно продольной оси фурмы и выходному отверстию, и управляющий привод, кинематически связанный со спусковым курком, фиксирующим фурмовку-притычку, а также канал подачи горючего газа, канал подачи воды, соединенный со штуцерами подачи и слива воды, размещенными на внешней поверхности патрубка, и канал подачи окислительного газа, соединенный со штуцером подачи окислительного газа, размещенным на внешней поверхности корпуса с установленным с внутренней стороны штуцера предохранительным клапаном, и взятая за прототип. Конструктивная особенность такой фурмы заключается в том, что смешивание окислительного, например КВС, и горючего газа при одновременной подаче начинает происходить внутри патрубка.
В связи с вышесказанным основным недостатком фурмы является высокая вероятность возгорания и взрыва смеси газов, состоящей из горючего и окислительного газа, внутри патрубка фурмы во время ее работы, что приведет к разрушению конструктивных элементов фурмы и, как следствие, к полной ее неработоспособности. При этом может также возникнуть критическое воздействие со стороны фурмы и на сталеплавильную печь, влияющее на ее работоспособность.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и безопасности работы фурмы, а также повышение таких эксплуатационных характеристик как ремонтопригодность и срок службы.
Указанный технический результат достигается тем, что в фурме, содержащей корпус, соединенный с одной стороны с патрубком, имеющим выходное отверстие, а с другой стороны с блоком приводов, содержащим силовой привод, кинематически соединенный со штоком силового привода, на котором жестко закреплена фурмовка-притычка, установленная соосно продольной оси фурмы и выходному отверстию, и управляющий привод, кинематически связанный со спусковым курком, фиксирующим фурмовку-притычку, а также канал подачи горючего газа, канал подачи воды, соединенный со штуцерами подачи и слива воды, размещенными на внешней поверхности патрубка, и канал подачи окислительного газа, соединенный со штуцером подачи окислительного газа, размещенным на внешней поверхности корпуса с установленным с внутренней стороны штуцера предохранительным клапаном, в отличие от известного канал подачи горючего газа соединен с помощью подводки со штуцером подачи горючего газа, размещенным на внешней поверхности корпуса, и выполнен в виде трубы, размещенной вдоль фурмовки-притычки на блоке отвода трубы, при этом один конец трубы выполнен огибающим фурмовку-притычку и расположен в выходном отверстии патрубка с возможностью смещения в сторону от выходного отверстия за счет кинематической связи блока отвода трубы с фурмовкой-притычкой.
Сущность изобретения поясняется фиг.1-5, на которых изображены:
на фиг.1 - главный вид - фурма в исходном положении;
на фиг.2 - вид А;
на фиг.3 - блок отвода трубы;
на фиг.4 - «переднее» положение;
на фиг.5 - положение «притычка».
Фурма (фиг.1) содержит корпус 1, на внешней поверхности которого установлены штуцеры подачи окислительного газа 2 (например, КВС) и горючего газа 3. Штуцер подачи окислительного газа 2 имеет с внутренней стороны предохранительный клапан 4, выполненный в виде шарика, и образует в патрубке 5 канал подачи окислительного газа 6, а штуцер подачи горючего газа 3 посредством подводки 7 - канал подачи горючего газа 8. Корпус 1 герметически соединен с одной стороны с патрубком 5, с другой с блоком приводов 9. На внешней поверхности патрубка 5 размещены штуцеры подачи и слива воды 10, совместно образующие внутри патрубка 5 канал подачи воды 11, охватывающий канал подачи окислительного газа 6. Блок приводов 9 содержит силовой привод 12, имеющий кинематическую связь со штоком силового привода 13, на который, с образованием единого блока, установлена и зафиксирована фурмовка-притычка 14 с концевым упором 15, установленная соосно продольной оси фурмы и выходному отверстию 16, выполненному в патрубке 5, и подпружиненная с помощью пружины сжатия 17; а также управляющий привод 18, имеющий кинематическую связь со спусковым курком 19, установленным в блоке приводов 9 в зацеплении с концевым упором 15. При этом блок приводов 9 размещен на конструктивных направляющих 20, закрепленных на корпусе 1 и патрубке 5, и содержит соединительные разъемы 21. Канал подачи горючего газа 8 конструктивно выполнен в виде трубы с изогнутым окончанием, продольная ось которой параллельна продольной оси фурмы, и размещен на блоке отвода трубы 22 (фиг.2, 3), установленном в направляющем пазе 23, выполненном в конструктивном элементе корпуса 1. Блок отвода трубы 22 имеет кинематическую связь с фурмовкой-притычкой 14 посредством поводка 24, который размещается в конструктивном элементе корпуса 1 и на фурмовке-притычке 14.
Работа фурмы осуществляется следующим образом.
Фурма устанавливается и жестко фиксируется на сталеплавильной печи за посадочные места, расположенные на патрубке 5. Фурма находится в исходном положении (фиг.1),в котором шток силового привода 13 совместно с фурмовкой-притычкой 14 отодвинут силовым приводом 12 от выходного отверстия 16 и удерживается при помощи силового привода 12. Канал подачи горючего газа 8, выполненный в виде трубы, изогнутым концом огибает фурмовку-притычку 14 и размещен в выходном отверстии 16, при этом не выходя за пределы внешней поверхности патрубка 5.
Фурма готова к работе.
После чего по одному из штуцеров 10 начинает непрерывно подаваться вода, которая заполняет канал подачи воды 11, производя тем самым охлаждение внешней поверхности патрубка 5, после чего сливается через второй штуцер 10. Одновременно с этим через штуцер подачи окислительного (например, КВС) 2 и горючего газа 3 происходит подача окислительного газа и горючего газа соответственно. При этом смесь газов, проходя каналы подачи окислительного газа 6 и горючего газа 8, через выходное отверстие фурмы 16 нагнетается в сталеплавильную печь. Давление нагнетаемого горючего газа меньше, чем давление окислительного газа. Смешивание газов происходит вне патрубка 5 непосредственно в сталеплавильной печи. При этом исключается возгорание смеси газов внутри патрубка 5. Тем самым происходит разогрев сырья сталеплавильной печи.
В соответствии с технологическим процессом выплавки стали возможен режим работы, при котором фурма будет нагнетать в сталеплавильную печь только окислительный газ. Для этого конструктивные элементы фурмы переходят во второе, «переднее» положение (фиг.4), в котором фурмовка-притычка 14 перемещается вдоль продольной оси фурмы в сторону выходного отверстия 16 патрубка 5 на небольшое конечное расстояние, при достижении которого происходит ее фиксация с помощью спускового курка 19 за кольцевой упор 15. Одновременно с этим за счет совместного перемещения фурмовки-притычки 14 и поводка 24 (фиг.3) происходит продольное перемещение блока отвода трубы 22 по направляющему пазу 23 в сторону, противоположную движению фурмовки-притычки, с конечным отводом трубы в сторону. Тем самым канал подачи горючего газа 8 отводится от выходного отверстия 16 патрубка 5, которое становится свободным. Подача горючего газа в сталеплавильную печь может быть перекрыта.
Если во время работы сталеплавильной печи происходит оседание продуктов плавления на выходном отверстии 16 фурмы, а также внутри связанного с ним входного отверстия печи, предусмотрены два режима пробивки настыля. В первой режиме фурмовка-притычка 14 расфиксируется спусковым курком 19 и с помощью силового привода 12 совершает три поступательно-возвратных движения через выходное отверстие 16 патрубка 5 из «переднего» положения в «конечное» - выдвинутое положение.
Фурмовка-притычка 14, выдвигаясь в плавильную печь, создает канал в расплаве для поступления горючего и окислительного газа. Если настыль не удается пробить, то конструктивные элементы фурмы переводятся во второй режим пробивки настыля. При этом режиме фурмовка-притычка 14 снова переводится силовым приводом 12 в «переднее» положение с одновременной механической фиксацией с помощью спускового курка 19. После чего в силовом приводе 12 происходит формирование силового момента, значение которого выше, чем при работе фурмовки-притычки 14 в первом режиме пробивки настыля. После чего спусковой курок 19 с помощью управляющего привода 18 расфиксирует фурмовку-притычку 14, которая резко перемещается из «переднего» положения в «конечное» по типу выстрела.
После окончания технологического процесса спусковой курок 19 расфиксирует фурмовку-притычку 14, которая перемещается с помощью пружины сжатия 17 в сторону выходного отверстия 16 патрубка 5, при достижении которого спусковой курок 19 фиксирует положение фурмовки-притычки 14. Фурма находится в положении «притычка» (фиг.5), выходное отверстие 16 патрубка 5 закрыто.
Для ремонта фурмы предусмотрен отвод блока приводов 9 с установленными в нем конструктивными элементами от корпуса 1 по конструктивным направляющим 20. При этом шарик 4, перемещаясь по фурмовке-притычке 14, перекрывает канал подачи окислительного газа 2, предотвращая попадание газа в зону обслуживания фурмы.
Предложенная в данном изобретении конструкция фурмы с каналом горючего газа, выполненным в виде изогнутой трубы, выходное отверстие которой размещается внутри выходного отверстия фурмы, полностью обеспечивает выполнение всех требований, предъявляемых к устройствам металлургической промышленности. В частности, обеспечивается безопасная работа фурмы в составе сталеплавильных печей. При этом повышается надежность работы фурмы в целом, что в свою очередь ведет к повышению срока ее эксплуатации. Кроме того, за счет повышения надежности работы фурмы также может быть достигнуто и снижение стоимости всего объема проводимых технологических мероприятий по выплавке стали и цветных металлов.
Литература
7
1. Патент РФ №2084540, МПК С21С 5/48, 1996.
7
2. Патент РФ №2138559, МПК С21В 7/16, 1999.
7
3. Патент РФ №2294381, МПК F27B 1/16, 2007 - прототип.