×
20.01.2018
218.016.0ff7

ВОЗДУШНАЯ ФУРМА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе воздушных фурм доменных печей. Воздушная фурма доменной печи содержит теплоизолирующую вставку в дутьевом канале, установленную с воздушным зазором по отношению к внутреннему стакану, при этом наружный радиус вставки определяют с учетом теплового расширения материала вставки и материала внутреннего стакана. Изобретение позволяет повысить стойкость теплоизолирующей вставки в процессе эксплуатации фурмы доменной печи. 2 пр., 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано 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, уносимого водой, охлаждающей фурму. Одним из путей снижения данных тепловых потерь является установка теплоизолирующей вставки с низкой теплопроводностью во внутреннем стакане. Трудности эксплуатации фурм с такой вставкой объясняются хрупкостью вставки и большим различием температурных коэффициентов линейного расширения материалов вставки и меди, из которой изготовлена фурма.

Известна воздушная фурма доменной печи, содержащая теплоизолирующую вставку в дутьевом канале, установленную с воздушным зазором по отношению к поверхности дутьевого канала (Патент Японии №2240207, МПК C21B 7/16, 1990).

Недостатками данного технического решения являются то, что не регламентируются толщина керамической вставки и величина воздушного зазора от поверхности дутьевого канала до керамической вставки. Это может приводить к разрушению теплоизолирующей вставки во время ее установки и эксплуатации, а также к повышению тепловых потерь через дутьевой канал фурмы.

Наиболее близкой по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является воздушная фурма доменной печи, содержащая керамическую вставку толщиной не менее 8,0 мм в дутьевом канале, установленную с воздушным зазором по отношению к внутреннему стакану (Патент РФ №144987, МПК C21B 7/16, 2014).

Недостатком данного технического решения является то, что величина воздушного зазора 0,5-0,7 мм между теплоизолирующей вставкой и внутренним стаканом определяется в «холодном состоянии», то есть при установке теплоизолирующей вставки в дутьевой канал.

В процессе эксплуатации фурмы тепловое расширение вставки может превысить тепловое расширение внутреннего стакана на величину более установленного зазора между ними, что приведет к появлению трещин на вставке и преждевременному ее разрушению.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение стойкости теплоизолирующей вставки в процессе эксплуатации фурмы доменной печи.

Технический результат достигается тем, что в воздушной фурме доменной печи, содержащей теплоизолирующую вставку в дутьевом канале, установленную с воздушным зазором по отношению к внутреннему стакану, согласно изобретению наружный радиус вставки определяют с учетом теплового расширения ее и внутреннего стакана по формуле

где r1 - наружный радиус теплоизолирующей вставки «в холодном состоянии», мм;

r2 - радиус внутреннего стакана со стороны дутьевого канала в «холодном состоянии», мм;

α1 - температурный коэффициент линейного расширения материала теплоизолирующей вставки, °C-1;

α2 - температурный коэффициент линейного расширения материала внутреннего стакана, °C-1;

Δt1 - изменение температуры теплоизолирующей вставки при нагреве, °C;

Δt2 - изменение температуры внутреннего стакана при нагреве, °C;

b=0,5÷0,7 - требуемый воздушный зазор между теплоизолирующей вставкой и внутренним стаканом в рабочем состоянии, мм.

Расчет наружного радиуса теплоизолирующей вставки «в холодном состоянии» по формуле (1) позволяет установить теплоизолирующую вставку по отношению к внутреннему стакану с зазором, учитывающим последующее тепловое расширение теплоизолирующей вставки и внутреннего стакана в процессе работы (нагрева) фурмы. Кроме того, расчет наружного радиуса теплоизолирующей вставки «в холодном состоянии» по формуле (1) предотвращает динамические нагрузки на вставку при установке фурмы в печь и в процессе эксплуатации, а также способствует снижению тепловых потерь через внутренний стакан.

Изобретение справедливо как для цилиндрического, так и для конического дутьевого канала. Изобретение для цилиндрического дутьевого канала поясняется чертежом, на котором изображено сечение воздушной фурмы доменной печи.

Фурма состоит из наружного (1) и внутреннего (2) стаканов, сваренных по краям с рыльной частью (3) и фланцем (4). В дутьевой канал (5) устанавливают теплоизолирующую вставку (6) с образованием воздушного зазора (7) между внутренним стаканом (2) и теплоизолирующей вставкой (6).

Для конического дутьевого канала необходимо по формуле (1) рассчитать величину наружного радиуса вставки у рыльной части и у фланца фурмы.

При недостаточном наружном радиусе теплоизолирующей вставки (менее чем рассчитанным по формуле (1)) величина воздушного зазора между ней и внутренним стаканом велика, что приводит к преждевременному разрушению вставки, так как возрастают динамические нагрузки на вставку при установке фурмы в печь и в процессе эксплуатации.

Превышение необходимого наружного радиуса теплоизолирующей вставки (более чем рассчитанного по формуле (1)) недопустимо сокращает величину воздушного зазора между ней и внутренним стаканом, что приводит к значительному увеличению тепловых потерь через внутренний стакан и преждевременному разрушению вставки, так как вставка упирается во внутренний стакан из-за разницы их теплового расширения.

Пример 1.

В цилиндрический дутьевой канал воздушной фурмы требовалось установить корундовую теплоизолирующую вставку толщиной 8,0 мм с воздушным зазором по отношению к медному внутреннему стакану.

Радиус внутреннего стакана со стороны дутьевого канала (r2) составил 81,5 мм. Температурные коэффициенты линейного расширения корунда и меди составили α1=6,5⋅10-6 °С-1 и α2=16,6⋅10-6 °C-1 соответственно. Средние температуры теплоизолирующей вставки и внутреннего стакана фурмы, в рабочем состоянии, приняли 1010°C и 85°C соответственно (определены на основании работы предыдущей фурмы до ее замены). Начальные температуры теплоизолирующей вставки и внутреннего стакана составили 30°C. Следовательно, Δt1=980°C, a Δt2=55°C. Величину требуемого воздушного зазора между теплоизолирующей вставкой и внутренним стаканом в рабочем состоянии приняли b=0,5 мм.

Наружный радиус теплоизолирующей вставки определили по формуле (1)

r1=(81,5⋅(1+16,6⋅10-6⋅55)-0,5)/(1+6,5⋅10-6⋅980)≈80,6 мм.

Теплоизолирующую вставку толщиной 8,0 мм изготовили с наружным радиусом 80,6 мм. Зазор между теплоизолирующей вставкой и внутренним стаканом выставили с помощью металлических прокладок толщиной 0,9 мм.

Фурму с теплоизолирующей вставкой установили в печь. Срок службы фурмы составил 163 дня (до использования указанного технического решения срок службы теплоизолирующей вставки не превышал 132 суток). Причина замены фурмы - прогар рыльной части. Вставка после замены фурмы осталась целой.

Пример 2.

В конический дутьевой канал воздушной фурмы требовалось установить корундовую теплоизолирующую вставку толщиной 8,0 мм с воздушным зазором по отношению к медному внутреннему стакану.

Радиус внутреннего стакана со стороны дутьевого канала у рыльной части (г2р) составил 90,0 мм, у фланца (r) составил 115,0 мм. Температурные коэффициенты линейного расширения корунда и меди составили α1=6,5⋅10-6 °C-1 и α2=16,6⋅10-6 °C-1 соответственно.

Средние температуры теплоизолирующей вставки и внутреннего стакана фурмы, в рабочем состоянии, приняли 1030°C и 90°C соответственно (определены на основании работы предыдущей фурмы до ее замены).

Начальные температуры вставки и внутреннего стакана составили 30°C. Следовательно, Δt1=1000°C, a Δt2=60°C. Величину требуемого воздушного зазора между теплоизолирующей вставкой и внутренним стаканом в рабочем состоянии приняли b=0,7 мм.

Наружный радиус вставки определяли по формуле (1)

у рыльной части

r=(90⋅(1+16,6⋅10-6⋅60)-0,7)/(1+6,5⋅10-6⋅1000)≈88,8 мм;

у фланца

r=(115⋅(1+16,6⋅10-6⋅60)-0,7)/(1+6,5⋅10-6⋅1000)≈113,7 мм.

Теплоизолирующую вставку толщиной 8,0 мм изготовили с наружными радиусами 88,8 мм у рыльной части и 113,7 мм у фланца. Зазор между теплоизолирующей вставкой и внутренним стаканом выставили с помощью металлических прокладок толщиной 1,2 мм у рыльной части и толщиной 1,3 мм у фланца.

Фурму с теплоизолирующей вставкой установили в печь. Срок службы фурмы составил 177 сут (до использования указанного технического решения срок службы теплоизолирующей вставки не превышал 132 сут). Причина замены фурмы - прогар рыльной части. Вставка после замены фурмы осталась целой.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет повысить срок службы теплоизолирующей вставки в процессе эксплуатации фурмы доменной печи.


ВОЗДУШНАЯ ФУРМА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 144.
27.05.2013
№216.012.4498

Способ защиты поверхности сляба из низколегированной стали перед его нагревом в методической печи под прокатку

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для защиты поверхности непрерывнолитых слябов из низколегированной стали перед нагревом их в методической печи под прокатку и последующей прокатки. Напыление алюминиевого газотермического покрытия осуществляют на широкие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483137
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.08.2013
№216.012.6472

Способ подготовки к работе и установки воздушной фурмы доменной печи

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе и установке воздушных фурм доменных печей. Способ включает удаление с поверхности внутреннего стакана фурмы со стороны дутьевого канала и рыльной части окисленного слоя механическим путем, нанесение на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491351
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.11.2013
№216.012.8637

Устройство для тренировки должностных лиц боевых расчетов систем вооружения и военной техники

Изобретение относится к классу моделирующих устройств, которые следует рассматривать как учебные или тренировочные устройства. Согласно изобретению устройство содержит систему отображения отработанных сценариев, ситуационно наиболее близких к вновь разрабатываемому сценарию, систему выбора и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500037
Дата охранного документа: 27.11.2013
10.02.2014
№216.012.9df5

Способ производства полосы из рулонной заготовки

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к отделке листового проката, и может быть использовано на агрегатах продольной резки при роспуске рулонной стали на полосы, которые могут использоваться в качестве заготовки для производства гнутых профилей и труб на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506145
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.06.2014
№216.012.cf75

Способ загрузки доменной печи

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству. В предлагаемом способе, включающем предварительное грохочение материалов на грохотах с заданным размером решеток сит с выделением надрешетной и подрешетной фракций, устанавливают массу подрешетной фракции...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518880
Дата охранного документа: 10.06.2014
20.07.2014
№216.012.e0ee

Воздушная фурма доменной печи

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к воздушной фурме доменной печи. Воздушная фурма содержит полый водоохлаждаемый корпус и расположенные в верхней части внутреннего стакана выступающие в рабочий дутьевой канал сопла для подачи газообразного топлива. Сопла выполнены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523368
Дата охранного документа: 20.07.2014
10.03.2015
№216.013.2f9e

Способ выплавки стали в дуговой электросталеплавильной печи

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способу получения стали в дуговой сталеплавильной печи. Способ включает подачу в печь в качестве металлошихты металлолома и жидкого чугуна, расплавление металлолома, присадку шлакообразующих материалов, продувку кислородом,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543658
Дата охранного документа: 10.03.2015
20.03.2015
№216.013.3233

Способ производства толстых листов из низколегированной стали с повышенной коррозионной стойкостью

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к производству толстых листов из низколегированной стали. Для повышения коррозионной стойкости в водородных и сероводородных средах, а также сопротивляемости к хрупкому разрушению при температуре до -10°C непрерывнолитую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544326
Дата охранного документа: 20.03.2015
10.04.2015
№216.013.39b6

Износостойкая сталь и изделие, выполненное из нее

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сталям, применяемым для изготовления износостойких деталей. Сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, молибден, ванадий, кальций, алюминий, ниобий, титан, редкоземельные металлы (РЗМ), железо и неизбежные примеси при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546262
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3cef

Способ производства горячекатаного проката повышенной прочности

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству горячекатаного проката повышенной прочности из низколегированной стали, предназначенного для изготовления деталей большегрузных автомобилей, подъемно-транспортных механизмов и сельскохозяйственных машин методом штамповки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547087
Дата охранного документа: 10.04.2015
Показаны записи 1-10 из 103.
27.05.2013
№216.012.4498

Способ защиты поверхности сляба из низколегированной стали перед его нагревом в методической печи под прокатку

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для защиты поверхности непрерывнолитых слябов из низколегированной стали перед нагревом их в методической печи под прокатку и последующей прокатки. Напыление алюминиевого газотермического покрытия осуществляют на широкие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483137
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.08.2013
№216.012.6472

Способ подготовки к работе и установки воздушной фурмы доменной печи

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе и установке воздушных фурм доменных печей. Способ включает удаление с поверхности внутреннего стакана фурмы со стороны дутьевого канала и рыльной части окисленного слоя механическим путем, нанесение на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491351
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.11.2013
№216.012.8637

Устройство для тренировки должностных лиц боевых расчетов систем вооружения и военной техники

Изобретение относится к классу моделирующих устройств, которые следует рассматривать как учебные или тренировочные устройства. Согласно изобретению устройство содержит систему отображения отработанных сценариев, ситуационно наиболее близких к вновь разрабатываемому сценарию, систему выбора и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500037
Дата охранного документа: 27.11.2013
10.02.2014
№216.012.9df5

Способ производства полосы из рулонной заготовки

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к отделке листового проката, и может быть использовано на агрегатах продольной резки при роспуске рулонной стали на полосы, которые могут использоваться в качестве заготовки для производства гнутых профилей и труб на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506145
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.06.2014
№216.012.cf75

Способ загрузки доменной печи

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству. В предлагаемом способе, включающем предварительное грохочение материалов на грохотах с заданным размером решеток сит с выделением надрешетной и подрешетной фракций, устанавливают массу подрешетной фракции...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518880
Дата охранного документа: 10.06.2014
20.07.2014
№216.012.e0ee

Воздушная фурма доменной печи

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к воздушной фурме доменной печи. Воздушная фурма содержит полый водоохлаждаемый корпус и расположенные в верхней части внутреннего стакана выступающие в рабочий дутьевой канал сопла для подачи газообразного топлива. Сопла выполнены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523368
Дата охранного документа: 20.07.2014
10.03.2015
№216.013.2f9e

Способ выплавки стали в дуговой электросталеплавильной печи

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способу получения стали в дуговой сталеплавильной печи. Способ включает подачу в печь в качестве металлошихты металлолома и жидкого чугуна, расплавление металлолома, присадку шлакообразующих материалов, продувку кислородом,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543658
Дата охранного документа: 10.03.2015
20.03.2015
№216.013.3233

Способ производства толстых листов из низколегированной стали с повышенной коррозионной стойкостью

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к производству толстых листов из низколегированной стали. Для повышения коррозионной стойкости в водородных и сероводородных средах, а также сопротивляемости к хрупкому разрушению при температуре до -10°C непрерывнолитую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544326
Дата охранного документа: 20.03.2015
10.04.2015
№216.013.39b6

Износостойкая сталь и изделие, выполненное из нее

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сталям, применяемым для изготовления износостойких деталей. Сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, молибден, ванадий, кальций, алюминий, ниобий, титан, редкоземельные металлы (РЗМ), железо и неизбежные примеси при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546262
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3cef

Способ производства горячекатаного проката повышенной прочности

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству горячекатаного проката повышенной прочности из низколегированной стали, предназначенного для изготовления деталей большегрузных автомобилей, подъемно-транспортных механизмов и сельскохозяйственных машин методом штамповки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547087
Дата охранного документа: 10.04.2015
+ добавить свой РИД