11.05.2018

Рекомендуемые конструкции воздушных фурм доменных печей


Основные требования, предъявляемые к стойкой конструкции воздушных фурм, состоят в следующем:

1) обеспечение отвода максимальных тепловых потоков, которые возникают при периодическом попадании на стенки фурм жидких продуктов плавки;

2) обеспечение высокой механической прочности против длительного истирающего действия кокса в носовой части;

3) простота в изготовлении и эксплуатации, а также возможность максимальной унификации на различных металлургических заводах.

Надежное охлаждение может быть обеспечено увеличением толщины стенки носовой части, нанесением жаропрочных покрытий на поверхность фурмы, заменой меди другими, более прочными и тугоплавкими материалами и др.

Институтами «Гинросталь», а затем «ВНИПИЧерметэнергоочнстка» были разработаны конструкции воздушных фурм, которые можно разделить на три основные группы:

а) фурмы с повышенной скоростью воды в наиболее напряженной части — носке (рис. 125, 126). Увеличение интенсивности охлаждения носовой части достигается разделением полости фурмы на две камеры либо с помощью перегородок, либо применением отдельного носка;

б) фурмы с организованным движением воды по всей полости охлаждения (рис. 127—131). Увеличение скорости воды в этой группе получено в результате применения специальных вставок различной конструкции, которые образуют каналы и придают направленное движение воде, или змеевиковых фурм;

в) фурмы с огнеупорным покрытием, в которых роль охлаждения сводится к поддержанию нормальной температуры металлического каркаса воздухоподводящего элемента фурменного прибора.
Опытные образцы конструкций воздушных фурм испытывали на металлургических заводах им. Ильича, Ново-Тульском, Енакиевском, Донецком, «Запорожсталь», им. Петровского, Коммунарском.

Испытания водоохлаждаемых конструкций с повышенной скоростью воды показали увеличение срока службы воздушных фурм до 1,5—2 раз, однако неудовлетворительное качество изготовления опытных образцов и низкое давление в существующей системе водоснабжения не позволяют исключить такой фактор, как прогар фурмы при попадании жидкого чугуна.

Некачественность изготовления проявилась в том, что, например, в фурмах с различными перегородками не была обеспечена герметичность каналов, а перетекание воды между перегородками снижало скорость ее движения в каналах.

Низкое давление воды на большинстве металлургических заводов из-за повышенного гидравлического сопротивления в полости охлаждения фурм, имеющих различные вставки, не позволяет создать скорости воды, необходимые для отвода тепла при попадании жидкого чугуна.
Как видно из рис. 132, где сравниваются гидравлические характеристики различных конструкций воздушных фурм для достижения скорости воды 7—8 м/сек при расходе ее около 20 м3/ч, потери напора в фурме (а следовательно, и необходимое давление воды в сети) достигают 5—6 ат, что потребует установки дополнительных насосов высокого давления.

Кроме воздушных фурм с увеличенной скоростью воды, в полости охлаждения были разработаны и испытаны конструкции фурм с различными огнеупорными покрытиями, в частности с плавленым глиноземом.

На поверхность фурмы предварительно с помощью электрометаллизатора наносится слой нихрома, который способствует лучшему сцеплению расплавленного глинозема с поверхностью фурмы.

Перспективным материалом для защиты фурм является карборундовая набивная масса, состоящая из карбида кремния с добавкой для пластичности 3% огнеупорной глины на связке из жидкого стекла.

Свойства карборундовой обмазки определяются основной составляющей — карбидом кремния, характеризуемым стойкостью по отношению к шлакам и высокой износостойкостью. Температура плавления карборунда 2700, температура разложения 2200° С. Испытывали медные и стальные фурмы с нанесенной на ошипованную поверхность карборундовой массой.

Предварительно были проведены исследования струйного воздействия чугуна на охлаждаемые образцы с футеровкой и без футеровки их карборундом. Все образцы без футеровки прожигались струей чугуна, даже при максимальных скоростях воды. Футерованные образцы, при хорошем уплотнении массы, противостояли струе чугуна, даже при минимальной скорости воды.

Обмазку удерживают от разрушения медные цилиндрические шипы диаметром 10—12 и длиной 25 мм, приваренные к поверхности фурмы.

Медные шипы служат не только для удержания обмазки от разрушения. Так как карборундовая масса характеризуется сравнительно высокой теплопроводностью, составляющей 12,6 ккал/(м2*ч*град) при 1000° C, то медные шипы значительно повышают поверхность охлаждения обмазки, способствуя быстрому отводу тепла при контакте фурмы с жидкими продуктами доменной плавки, увеличивают износостойкость фурм.

На основании проведенного анализа можно рекомендовать конструкции следующих трех типов для широкого промышленного внедрения.

1. Фурма с интенсивно охлаждаемым носком (рис. 133) состоит из двух камер: передняя камера представляет собой медную отливку с залитым змеевиком, задняя камера полая, с донышком, примыкающим к передней камере, в котором предусмотрены отверстия для болтов (для подвода и отвода воды).
Труба для подвода воды проходит через заднюю камеру и является продолжением залитого змеевика; вода отводится непосредственно в заднюю камеру. Змеевик выполнен из двух участков труб в виде двухзаходной спирали, что исключает необходимость в утолщении стенки фурмы или приливе для подвода воды.

2. Фурма с интенсивным охлаждением всей полости охлаждения, что достигается устройством специальных концентрических перегородок и сокращением высоты охлаждаемой полости (рис. 134).

Каналы для прохода охлаждающей среды рассчитаны на увеличение скорости воды до 7—8 м/сек.

Данная конструкция может быть легко преобразована в фурму с огнеупорным покрытием, что позволяет уменьшить поперечное сечение.
3. Фурмы с оребренной или ошипованной поверхностью и карборундовой обмазкой (рис. 135).

Внешние очертания фурмы такие, как у существующих конструкций, шипы или ребра образованы за счет сокращения поперечных размеров полости охлаждения.

Более технологичной в выполнении и нанесении карборундовой набойки следует признать фурму с точеной поверхностью.

Учитывая наличие в технической воде солей жесткости, а также возможность повышать давление воды в существующей системе водоснабжения лишь до определенных пределов, целесообразно перевести воздушные фурмы на испарительное охлаждение, независимо от применяемых конструкций.





Яндекс.Метрика