Фурма

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9) (11 21 С 5 ИЕ ИЗОБРЕТЕН оженны асполо ме л целью гания гараены н хние сопла е плоскост пел, равных ес нимивперпендикуплоскости голов ярную аметральнои 30-70 , а п она нижних70 , гд ижних сопел ки, уголугла накл30- уголнаклона начениях опел более е , - уголЮ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) Авторское свидетельство СССРУ 414312, кл. С 21 С 6/48, 1974.Авторское свидетельство СССРМ 711111, кл. С 21 С 5/48, 1980.Авторское свидетельство СССРУ 863657, кл. С 21 С 5/48, 1979,(54)(57) ФУРМА для наклонной продуки жидкого металла окислителями, с держащая концентрично располтрубы и головку с соплами, рженньщи в ее торце попарно дпод другом снизу и сверху отральной плоскости головки,ч а ю щ а я с я тем, что, собеспечения эффективного дожокиси углерода и уменьшенияжелеза, нижние сопла располоапод углом 0-40 к диаметрал лоскости головки, ао отношению к этой положены так, что при значени угла наклона нижних0-30 , образуют в па проекции на плоскосИзобретение относится к чернойметаллургии, а именно к устройствамдля интенсификации плавки в подовыхсталеплавильных агрегатах путем продувки ванны окислительными газами,Цель изобретения - обеспечениеэффективного дожигания окиси углерода и уменьшение угара железа,На фиг, 1 показана фурма, общийвид, на Фиг. 2-3 - то же, разрез, 10на фиг. 4-8 - схемы, поясняющиевыбранные пределы изменения угловнаклона сопел относительно диамет, ральной плоскости головки,Фурма соцержит концентрично расположенные трубы 1-3 для подачиокислителя и охлаждающей воды и головку 4 с соплами 5 и 6, Верхниесопла 5 наклонены к диаметральнойплоскости 7 под углом 7 , равнымО 10-70 , а нижние сопла. 6 наклоненык диаметральной плоскости 7 под углом 7 , равным 0-40 (фиг. 3). Погпарно расположенные сопла 5 и 6в проекции на диаметральную плоскость добразуют угол 0-10 (Фиг., 2), а впроекции на плоскость 8, перпендикулярную диаметральной плоскости 7,угол 30-70 (фиг. 3) .Расположение верхних сопел 5 подуглом 0-70, а нижних под углом0-40 к диаметральной плоскости 7с углом между ними 30-70 (фиг. 3)при установке фурмы обычно под углом30-70 к поверхности 9 жидкого металла (фиг. 4) дает возможность полу 35чить при продувке два потока кислорода: нижний, внедряющийся в жидкийометалл под углом 20-60 к вертикали(при этом обеспечивается преимущест 40венное расходование кислорода наокисление углерода и всплываниеокиси углерода впереди головки фурмыпо направлению вдувания кислорода),и верхний поток для дожигания окиси45углерода, распространяющийся надповерхностью 9 металла под углом50-90 к вертикали.Меньший предел расположения нижних сопел 6 под углом 0 отвечаетдвум крайним положениям головки 450относительно поверхности 9 жидкогометалла: под углами 70 и 30 (фиг. 4-6),Истекающие струи кислорода при этомнаправлены соответственно под углом20 и 60 к вертикали. Больший предел расположения нижних сопел 6 подуглом 40 отвечает оцному крайнемуположению голонки 4 - под углом 30 к поверхности 9 жидкого металла(Фиг. 7 и 8), Истекающие струи кислорода при этом направлены под угломо20 к вертикали.Наклон верхних струй под угломгэ 0 к вертикали получается при направлении нижних струй под углома20 к вертикали и при взаимном расположе:нии верхних 5 и нижних 6 сопел под углом 30 (фиг. 4), Это соответствует наименьшему расстояниюот головки 4, где на поверхность 9жидкого металла всплывает окись углерода от нижних струй. При значениях угла между попарно расположенными верхними 5 и нижними 6 сопламименее 30 верхние струи оказываютсянаправленными под более острымуглом к вертикали и не встречаютсяна своем пути с потоком окиси углерода, а так же, как и нижние струи,внедряются в металл,Направление верхних струй подоуглом 90 отвечает крайнему положению, при котором обеспсчивается смешение окиси углерода и кислородаверхних струй в непосредственнойблизости от поверхности жидкого металла, т.е. на высоте, не превышающей расстояния между пентрами выходных сечений попарно расположенныхсопел 5 и 6. Такое направление обеспечивается выбором угла межцу попарно расположенными соплами 5 и 6ов пределах 30-70 в зависимости отнаправления нижних струй (Фиг, 5,6 и 8) . При значениях угла междусоплами 5 и 6 более 70 верхниеструи оказываются направленнымивверх от поверхности жидкого металлаи расстояние на котором происходитсмешение дожигающего кислорода спотоком окиси углерода, увеличивается, что приводит к ухудшению передачи выделившегося тепла. жидкому металлу.Значение угла между попарно расположенными соплами 5 и 6 в проекциина диаметральную плоскость 7, равное 10 (Фиг, 3), отвечает крайнемуположению, при котором одна из границ верхней струи кислороца, имеющей обычно в газовой Фазе минимальный полуугол раскрытия 7 , параллельна границе распространения нижней струи кислорода, имеющей обычнов жидком металле минимальныч полуугол раскрытия 3 . При значении угла более 10 верхняя струя уходит1229230 1 О Таблица 1 Угол наклона соп 40 30 50 60 70 20 ла к вертикали,град Степень усвоениякислородав пределах первичной реакционной зоны, Ж 40 42 56 62 64 63 57 39 3в сторону от зоны распространения нижней струи и не смешивается с поднимающимся потоком окиси углерода. При расположении сопел 5 и 6 по обе стороны от диаметральной плоскости 7 используется весь объем головки, что упрощает ее изготовление.Продувка жидкого металла с помощью предлагаемой фурмы осуществляется следующим образом.Фурму устанавливают под углом030-70 к поверхности жидкого металла, причем в проекции на поверхность жидкого металла попарно расположенные сопла 5 и 7 должны образовыватьоугол 0-10 , а в проекции на вертикальную плоскость - угол 30 и 70. Головку фурмы во время продувки подводят к границе шлак-металл. Кислород, истекающий из сопел 6 нижнего ряда, расположенных наиболее близко к поверхности металла под углом 20-60 к вертикали, внедряется в металл и расходуется на окисление углерода. Образовавшаяся окись 25 углерода в виде пузырьков всплывает на поверхность металла, а затем над поверхностью металла смешивается с кислородом, истекающим из сопел 5 верхнего ряда, и сгорает. Выделивза шееся тепло передается жидкому металлу и способствует его быстрому нагреву. Поскольку кислород верхних струй расходуется на дожигание окиси углерода, он не окисляет железа, в результате чего снижается угар по 35 следнего. 4При применении предлагаемой фурмы в 500-тонной мартеновской печи с обеих сторон относительно ее поперечной оси в пережимах главного свода под углом 48 к поверхности жид- кого металла устанавливают по одной водоохлаждаемой кислородной фурме, имеющей медную головку с четырьмя соплами, расположенными в торце головки попарно друг над другом по обе стороны диаметральной плоскости головки: сопла верхнего ряда - подуглом 17 30 к диаметральной плоскости сопла нижнего ряда - также под углом 1730 . В проекции на диаметральную плоскость и поверхность жидкого металла угол между попарно расположенными соплами равен О0 , а в проекции на вертикальную плоскость 35, Головки фурм во время продувки устанавливают на границе шлак в мета. Для сравнения в этой же печи проводят плавки, в которых продувку осуществляют с помощью вертикальных фурм, имеющих медную головку с расположенными в торце шестью сопламиопод углом 20 к оси фурмы, а также продувку с помощью наклонных фурм, имеющих головку с четырьмя соплами, распбложенными по одну сторону диаметральной плоскости. В табл. 1 приведены значения степени усвоения кислорода при различных углах вдувания его в ванну,1229230 Показатели ПредлагаеВертикальНаклонные фурмыефурмы ныефурмыКоличествоплавок 60 56 Интенсив 20 2000 СкоПоказатели рость 0 25 35 55 нагрева металла в доводку,С/ч 47 Тепловая 49 нагрузкав факелмартеновской печи Тепловая нагрузкав периов периодплавления ды плавления и и доводки, млн, ккал/ч доводки,млн.ккал/ч 31,3 Продол- жительСкорость 27,2 27,5 нагрева металла в доводку, С/ч ностьпериодов Термический КПДпечи, % ф плавления и доводки,ч-мин 4-54 4-32 4-20 Содержание железав шлакев видеокисловв пери од продувки, % 10При значениях угла наклона ниж - них сопел к диаметральной плоскости более 40 нельзя подобрать такого положения фурмы, при котором струя кислорода от нижнего сопла внедряо лась бы в металл под углом 20-60 и при этом образующаяся окись углерода всплывала бы впереди головки фурмы (в направлении подачи дожигающего кислорода факела), поскольку угол накло-, на фурмы по отношению к ванне, равный 30 (фиг. 5, 7 и 8), практически является минимально возможным.В табл, 2 приведены результаты проведенных в промышленных условиях испытаний различных типов наклонных фурм, отличающихся углом наклона верхних сопел по отношению к нижним.Таблица 2 Тип фурм угол между верхними и нижними соплами), град 30,0 27,5 27,2 16,0 54 49 54 80 17,8 18,0 20,0 25,0 Из данных табл, 2 следует, что при увеличении угла между верхними и нижними соплами с 25 до 35-50 (на 11 - 30 атн.%) увеличивается термический КПД печи. Это обусловлено дожиганием окиси углерода и в результате этого дополнительным теплопитанием ванны, Коэффициент использования тепла от дожигания окиси углерода при этом достигает л 80% Показатели плавок, проведенных с использованием различных конструкций фурм, приведены в табл, 3.Таблица 3 Варианты проведения плавокПродолжение табл. 3 Показатели 5ПредВертикальНаклонные фур агаее ныефурм рм Удельный расход условного топливав периодплавления идоводки,кг/т 47,0,4 3,7 20,3 1 Из табл. 3 видно, что несмотря3 на меньшую тепловую нагрузку скорость нагрева металла на плавках, проведенных с использованием фурм предлагаемой конструкции, выше, чем на плавках с использованием вертикальных одноярусных фурм и фурм с расположением сопел по одну сторону диаметральной плоскости. Обусловлено это дожиганием окиси углерода в непосредственной близости от поУдельный расходкислорода напродувку, м /т Варианты проведения плавокнагрев жительн нредлаг извести железа,талла и ум ньшить продолКроме этого,.о сравнению с сть плавки. емая фурма пй позволяет уменьшить угар 230 8верхности жидкого металла при расположении сопел попарно в два ряда по обе стороны диаметральной плоскости, Причем расположение сопел нижнего ряда под углом 17 ЗО к диа.т метральной плоскости обеспечивает вдувание кислорода в жидкий металл0под углом 24 30 к вертикали на глубину, достаточную для расходования кислорода преимущественно на окисление углерода, а соосное расположение сопел верхнего ряда сопламнижнего ряда и их наклон под угломо,17 30 . обеспечивает распространениекислорода над поверхностью металлаи смешение его с выделяющейся окисьуглероца,Одинаковое содержание железа вшлаке в виде окислов свидетельствует о том, что улучшение нагрева металла происходит именно за счет улучшения дожигания окиси углерода, а не за счет дополнительного окисления железа. Благодаря улучшению дожигания окиси углерода и ускореник при этом нагрева металла предлагаемая конструкция фурмы позволяет на 4,4-11,4% сократить продолжительнос.ть периодов плавления и доводки, на 4,8-28,3 Е снизить расход условного топлива, а также на 5,8-13,57 снизить удельный расход кислорода.Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет улучшить дожигание окиси углерода и тем самым ускорить1229230 оставитель И.Олесеюкехред Н.Бонкало Корректор А.Зимокосо едак етраш аказ 2419 Филиал ПППцвводственн;,-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,роектная,Тираж 552ВНИИПИ Государственного компо делам изобретений и113035, Москва, Ж, Раушск Подписнотета СССРткрытийя наб д.