ВОЗДУШНАЯ ФУРМА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Полезная модель относится к области металлургии и может быть использована при подготовке к работе воздушных фурм доменных печей.
Известно, что на воздушные фурмы приходится около 30% всех тепловых потерь в доменной печи. При этом в обычных условиях работы доменной печи через рыльную часть, наружный и внутренний стаканы фурмы уходит, соответственно, порядка 18, 36 и 46% тепла с охлаждающей фурму водой. Одним из путей снижения данных тепловых потерь является установка теплоизоляции с низкой теплопроводностью во внутреннем стакане со стороны дутьевого канала. При установке теплоизоляции не меняют размеры дутьевого канала, а наружный радиус внутреннего стакана увеличивается на толщину теплоизоляции, что приводит к сужению водоохлаждаемой полости и уменьшению количества поступающей через нее охлаждающей фурму воды. При этом водоохлаждаемая полость имеет минимальную площадь поперечного сечения в месте соединения рыльной части фурмы и внутреннего стакана. Трудности эксплуатации фурм с такой теплоизоляцией объясняются тем, что материал теплоизоляции обладает ограниченной термостойкостью и через определенное количество остановок доменной печи, вызванных заменой фурм, она может разрушиться. В результате происходит значительное повышение температуры охлаждающей фурму воды, которое может привести к разрушению фурмы.
Наиболее близкой по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является воздушная фурма доменной печи, содержащая наружный и внутренний стаканы, рыльную часть и фланец, образующие водоохлаждаемую полость, которая уменьшена из-за теплоизоляции фурмы со стороны дутьевого канала с сохранением его размеров (патент №2138559 РФ, C21B 7/16,14.07.98).
Недостатком данного технического решения являются то, что не регламентируется допустимая площадь сужения водоохлаждаемой полости для охлаждающей фурму воды, вызванная установкой теплоизоляции, что может привести к аварийному выходу из строя фурмы после разрушения теплоизоляции.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является предотвращение взрывного разрушения фурмы пароводяной смесью из-за резкого увеличения тепловой нагрузки после возможного разрушения теплоизоляции.
Технический результат достигается тем, что в воздушной фурме доменной печи, содержащей наружный и внутренний стаканы, рыльную часть и фланец, образующие водоохлаждаемую полость, которая уменьшена из-за теплоизоляции фурмы со стороны дутьевого канала с сохранением его размеров, уменьшение минимальной площади поперечного сечения водоохлаждаемой полости между наружным и внутренним стаканами не превышает 15%.
Полезная модель справедлива как для цилиндрического, так и для конического дутьевого канала.
Полезная модель для цилиндрического дутьевого канала поясняется чертежом (рис.), на котором изображено сечение воздушной фурмы доменной печи с разрезом в зоне максимального сужения водоохлаждаемой полости, вызванной установкой теплоизоляции, т.е. в месте соединения внутреннего стакана и рыльной части.
1
2
Фурма состоит из наружного (1) и внутреннего (2) стаканов, сваренных по краям с рыльной частью (3) и фланцем (4), образующих водоохлаждаемую полость (5), которая уменьшена из-за теплоизоляции (6) фурмы со стороны дутьевого канала (7) с сохранением его размеров. Водоохлаждаемая полость ограничена внутренним стаканом, наружный радиус (R) которого увеличен на толщину теплоизоляции (h), и наружным стаканом с внутренним радиусом (R).
Уменьшение площади поперечного сечения водоохлаждаемой полости в зоне ее максимального сужения между внутренним и наружным стаканами рассчитывали следующим образом.
0
2
где S - исходная площадь поперечного сечения водоохлаждаемой полости в зоне ее максимального сужения между внутренним и наружным стаканами, мм;
2
S - площадь поперечного сечения водоохлаждаемой полости в зоне ее максимального сужения между внутренним и наружным стаканами после установки теплоизоляции, мм;
1
R - наружный радиус внутреннего стакана в зоне максимального сужения водоохлаждаемой полости после установки теплоизоляции, мм;
2
R - внутренний радиус наружного стакана в зоне максимального сужения водоохлаждаемой полости после установки теплоизоляции, мм;
h - толщина теплоизоляции, мм.
Уменьшение площади поперечного сечения водоохлаждаемой полости в зоне ее максимального сужения между внутренним и наружным стаканами, вызванное установкой теплоизоляции, более, чем на 15%, после ее разрушения приводит к резкому повышению температуры охлаждающей воды, тепловых потерь с охлаждающей фурму водой и вероятности аварийного выхода ее из строя.
Пример.
В три воздушные фурмы со стороны дутьевого канала установили теплоизоляцию толщиной 10; 14,6 и 16 мм, соответственно. На такую же величину увеличился наружный радиус внутреннего стакана. Это сопровождалось уменьшением площади поперечного сечения водоохлаждаемой полости, которую в зоне ее максимального сужения между внутренним и наружным стаканами рассчитывали по формуле (1). Фурмы с теплоизоляцией устанавливали в печь. Для сравнения использовали фурму без теплоизоляции. В процессе эксплуатации фурм контролировали разность температур воды на входе и выходе из фурменного прибора (Δt) (табл.).
Как видно из таблицы, работа фурмы после разрушения теплоизоляции возможна после уменьшения площади поперечного сечения водоохлаждаемой полости в зоне ее максимального сужения между наружным и внутренним стаканами не более 15%.
Таким образом, предложенная полезная модель гарантирует работоспособность воздушной фурмы после возможного разрушения теплоизоляции.