Фурма металлургической печи

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоциапистичесиииРеспублик п 933713(5М. Кл.С 21 В 7/16 С 21 С 5/Й 8 с присоеаинением заявки Ме 1 веударстеиеей кемктет СССР аф дамм кзабретеннй н етерытин"-.сМ фДнепропетровский ордена Трудового Красндд.Дьяцени "государственный университет им.300-летия воссоединенйяУкраины с Россией(51 т) ФУРМА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕЧИ Изобретение относится к черной металлургии, в частности к погружным и донным фурмам для продувки жидкого металла и конструкциям фурм доменных печей.В настоящее время наметилось ис", пользование тепловых труб в конструк. ции фурм с целью повышения их стойкости, а также исключения попадания воды в продуваемый объем при прогареО корпуса фурм. Известна фурма доменной печи,предназначенная для подачи газа вфакел грения доменной печи выполненная из отдельных цилиндрическихтепловых трубок, жестко закрепленныхфланцем между собой, при этом ихконцы выведены в водяной холодиль".ник 1,Однако такое использование тепловых труб в конструкции и фурмы имеетследующие недостатки: при длинефурмы, превышающей 1 м, капилярно-по. ристый материал, расположенный на всей внутренней поверхности тепловой трубы, представляет собой значительное гидравлическое сопротивление и даже при работе по направлению силы тяжести не обеспечивает подвода в зону испарения необходимого расхода теплоносителя, что приводит к прогару тепловых труб. Кроме того, в зоне стыка двух соседних тепловых труб теплообмен от корпуса фурмы к тепловым трубам существенно ухудшен эа счет термического сопротив - ления стенок, Нецелесообразно также использование в одной фурме большого числа трубок, которые требуют при заправке существенное увеличение , объема работ.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является фурма металлуртической печи, содержащая корпус, выполненный в виде тепловой ,трубы, и теплообменник. В этой кон 3 9337 струкции фурмы для обеспечения равномерной смачиваемости капиллярно". пористого материала, осуществлена подпитка рабочей жидкостью по всей длине эоны подвода тепла фурмы, В ка- э честве рабочего тела используют ниэкотемпературные теплоносители, которые неспособны обеспечить отвод больших радиальных тепловых потоков 5.106-10 вт/м при температуре кон струкции 600-900 С, что имеет место в фурмах для продувки жидкого металла, Так, если в качестве теплоносителя использована вода, удельныйтепловой поток на капиллярно-пористы 15 поверхностях не превосходит 100 вт/мв то время как тепловые трубы с теп" лоносителем - натрий обеспечиваютудельный тепловой поток до 1250 вт/м,Очевидно, что в погружных фурмах о могут применяться только высокотем" пературные тепловые трубы 2.Однако при использовании в Фурмах тепловых труб с жидко-металлическими теплоносителями возникают эа труднения, связанные с их охлаждением. Подача охлаждающей воды на ра. зогретую до температуры 600"900 С поверхность охлаждения тепловой тру бы после ее запуска при сравнительно невысоком давлении 5 - 8 кг/смя, 30 существующем в сетке промышленных предприятий, приводит к воэникнове - нию пленочного кипения на кривизне теплообмена. Повышение давления до величины, подавляющей пленочное кипение на поверхности теплообмена300 " 400 кг/см 2,нецелесообразно из-за необходимосТи существенного увеличения толщины стенок как корпуса тепловой трубы, так и теплообмен 40 ника, что приводит также к увеличению термического сопротивления системы, существенному увеличение веса конструкции, а также потребует создания системы подачи высокого давления. 4 Использование газа, в связи с низкой .его эффективностью как охладителя,при" водит к возрастанию габаритов фурмы за счет значительного увеличения длины теплообменника. Другая сложность, 50 связанная с использованием воды или воздуха в качестве охладителя, заключается в том, что на практике часто невозможно с необходимой точностью определить величину теплового пото55 ка, существующего в зоне нагрева. Фурмы, в связи с чем расход охлаждающего агента на теплообменник выЬирается по максимально возможномузначению теплового потока. В этомслучае какое-либо снижение величиныподводимого теплового потока и запаздывание срабатывания обратной связи, уменьшающей расход охлаждающегоагента, приводит к переохлаждениюжидкометаллической тепловой трубы,снижению передаваемого теплового потока, что приводит к прогару фурмы,Таким образом, возникает альтернатива: для повышения стойкости фурмы, использующей тепловые трубы сжидкометаллическими теплоносителяминеобходимо или отказаться от водыкак хладагента, или используя воду,существенно усложнять и утяжелятьконструкцию погружных дутьевых Фурм,что также снижает их стойкость.Цель изобретения - создание конструкции фурмы повышенной стойкости.Эта цель достигается тем, что известная фурма металлической печи, выполненная в виде тепловой трубы степлообменником, снабжена термосифоном с жидкометаллическим теплоносителем, установленным на участкетеплоотвода фурмы, а теплообменниксмонтирован на термосифоне. При этомдля повышения эффективности теплопередачи, на участке теплообменамежду корпусом фурмы и термосифоном, последний снабжен перфорированным в нижней части дефлектором,установленным во внутренней полости термосифона зквидистантно теплоотводящей поверхности, причем высота дефлектора соизмерима с длинойучастка теплоотводящей поверхноститермосифона.Непременным условием нормальнойработы такой конструкции фурмы является использование в качестве рабочего тела термосифона жидкометаллического теплоносителя, сохраняющего свое жидкое состояние в норальных условиях, например йа-Е.йс 2531 Эвтектика с соотношением = тру,отемпература замерзания котороййо щ - 11 С),ЪНа чертеже схематично изображенапогружная фурма для продувки жидкого металла.Погружная фурма состоит из корпуса 1,внутренняя поверхность которогои наконечник 2 выстелены капиллярнопористым материалом 3, заполненнымтеплоносителем (предпочтительно нат5 9 рием). На прбтивоположном относительно наконечника конце корпуса 1 установлен термосифон 4, заполненный .теплоносителем до уровня эаглубления в термосифон 4 корпуса 1. Как корпус 1, так и термосифон 4 перед заправ" кой теплоносителем.отвакуумированы., Участок 5 эаглубления корпуса фурмы в термосифон является участком кон" денсации и теплоотвода от корпуса 1. к термосифону 4.На наружной поверхности термосифона в паровой его зоне выполнен теп лообменник 6, рабочим терм которого ,могут быть вода, воздух и др., а внутри термосифона 4 установлен перФорированный в нижней части дефлектор. 7.Работает погружная Фурма следую" щим образом.При погружении корпуса 1 с наконечником 2 в ванную расплавленного металла для осуществления продувкй теплоноситель, заполняющий капилляриопористый материал 3, ( в качестве теплоносителя используется йа или эвтектика Ма-К с соОтношением 6 Ь 503-испаряется отбирая теп" К 503ло от нагретой стенки корпуса 1, и конденсируется на участке 5 корпуса, заглубленного в термосифон 4, отдавая скрытую теплоту парообразования вторичному контуру охлаждения - термосифону 4, Под воздействием тепла, передаваемого теплоносителем, в капиплярно-пористом материале 3, находящимся в корпусе 1, теплоноситель термосифона 4 нагревается и вскипает. Пары теплоносителя термосифона 4 заполняют его паровую полость и конденсируется на внутренней стенке термосифона в зоне теплообменника 6,Образовавшийся конденсат под дей-: ствием гравитационных сил стекает по стенке в зону термосифона, заполнен 33713 6ную жидкостью. При любом тепловом по.токе от корпуса фурмы 1 к теплоноси"тело, заполняющему нижнюю часть тер"мосифана 4, температура его остаетсяз на необходимо-высоком уровне,обеспечивая работу тепловой трубы фурмы 1в оптимальном режиме. При кратковременном изменении режима теплобменав зоне наконечника 2 и при постоян 1 О ном расходе теплоносителя через теплообменник изменяется интенсивностькипения теплоносителя на участке 5,несколько возрастает либо уменьшается давление пара в паровой зоне термо15 сифона 4.При кипении рабочего тела в термо-.сифоне 4 образующиеся пузыри всплывают по зазору между теплоподводящейстенкой его и дефлектором 7, подтя 2 в гивая теплоноситель на освобожденноепузырем место через перфорацию вдефлекторе, что интенсифицирует теплообмен между тепловой трубой фурмы1 и термосифоном 4,Такое конструктивное выполнение,фурмы позволяет повысить его стойкость. Формула изобретения Фурма металлургической печи, содержащая корпус в виде тепловой трубы и теплообменник, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повыше-.ния ее стойкости, снабжена термосифоном, установленным на участке теплоотвода фурмы, а теплообменник смонтирован на термосифоне.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе11, Авторское свидетельство СССРй 410094, кл. С 2 В 7/16, 1971.2. Авторское свидетельство СССР 43 К 324272, кл. С 21 С 5/48, 968933113 Рада Составитель Ю.СеровРедактор С.Запесочный Техред А. Ац Корректор А,Дзят Зак илиал ППП "Патент",Ужгород, ул, .Проектная 865/7 ВНИИПИ Государ по делам 113035, МоскваТираж 8 венного ко зобретений Ж, Рауш Подписноеитета СССРи открытийкая наб д 4/5