Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ ВОЗДУШНОЙ ФУРМЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к области металлургии, и может быть использовано при подготовке к работе воздушных фурм доменных печей.

Известна дутьевая фурма доменной печи, включающая водоохлаждаемый корпус, состоящий из наружного и внутреннего стаканов, по торцам соединенных фланцем и рыльной частью, с облицовкой поверхности наружного и внутреннего стаканов и рыльной части защитным слоем толщиной 0,5-2,0 мм, образованным за счет диффузии алюминия в медь путем алитирования в порошковой смеси (патент РФ 2124054, С21 В7/16, 06.10.97). Однако имеют место значительные тепловые потери через поверхность такой фурмы, так как защитный слой состоит только из диффузионного слоя.

Известен способ подготовки к работе фурмы доменной печи, включающий очистку наружной поверхности фурмы металлической дробью, нанесение на нее алюминийсодержащего газотермического покрытия, формирование слоя теплоизоляционной огнеупорной футеровки на поверхности внутреннего стакана и цилиндрической выборке рыльной части, после чего проводят термическую обработку (патент РФ 2215043, С21 В7/16, 11.12.01). Однако футеровка разрушается при изменении технологии выплавки чугуна, сопровождающемся повышением температуры в дутьевом канале фурмы.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ подготовки поверхности воздушной фурмы доменной печи, включающий дробеструйную обработку медной рабочей поверхности, нанесение на нее алюминийсодержащего газотермического покрытия с толщиной на наружной поверхности 0,5-0,6 мм и термообработку, заключающуюся в нагреве фурмы в печи до температуры 780-800°С, выдержке в течение 4-10 ч и охлаждении в печи (патент RU 2387716, С21 В7/16, 27.03.08). Однако данный способ предусматривает возврат фурмы после термообработки на участок подготовки поверхности и нанесения покрытия для нанесения дополнительного слоя оксида алюминия, что увеличивает количество операций обработки поверхности воздушной фурмы.

Техническим результатом является сокращение количества операций обработки поверхности воздушной фурмы при сохранении достигнутого уровня снижения тепловых потерь через ее поверхность.

Технический результат достигается тем, что в способе обработки поверхности воздушной фурмы доменной печи, включающем дробеструйную обработку медной рабочей поверхности, нанесение на нее алюминийсодержащего газотермического покрытия с толщиной на наружной поверхности 0,5-0,6 мм и термообработку, заключающуюся в нагреве фурмы в печи до температуры 780-800°С, выдержке в течение 4-10 ч и охлаждении в печи, толщина покрытия на поверхности дутьевого канала фурмы не менее чем на 40% превышает толщину покрытия на ее наружной поверхности.

Известно, что тепловые потери через внутренний стакан воздушной фурмы превышают тепловые потери через наружный стакан (Сталь, 1983, №7, С.11-12). Поэтому толщина алюминийсодержащего газотермического покрытия на поверхности дутьевого канала фурмы превышает толщину покрытия на ее наружной поверхности. Экспериментально установлено, что такое превышение должно составлять не менее 40%.

Дробеструйная обработка и нанесение алюминийсодержащего газотермического покрытия на медную рабочую поверхность фурмы и последующая термообработка позволяют получить диффузионный слой на поверхности меди, толщина которого пропорциональна толщине нанесенного покрытия, обладающий меньшей, чем медь, теплопроводностью. Кроме того, в процессе термообработки на поверхности покрытия образуется слой из оксида алюминия, который вместе с диффузионным слоем значительно понижают теплопроводность меди, создают тепловое сопротивление на поверхности фурмы, что эффективно снижает тепловые потери через ее рабочую поверхность. При этом не требуется нанесение дополнительного слоя оксида алюминия, что приводит к уменьшению количества используемых операций обработки поверхности воздушной фурмы, т.е. достижению технического результата.

Если толщина алюминийсодержащего газотермического покрытия на поверхности дутьевого канала фурмы превышает толщину покрытия на ее наружной поверхности менее чем на 40%, то на поверхности дутьевого канала фурмы образуется диффузионный слой меньшей толщины, его тепловое сопротивление будет меньше, что приведет к недостаточному снижению тепловых потерь.

Способ осуществляется следующим образом. Дробеструйной обработкой с использованием чугунной колотой дроби подготавливают рабочую поверхность фурмы без фланца. На подготовленную поверхность газотермическим способом наносят алюминий-содержащее покрытие толщиной 0,5-0,6 мм на наружной поверхности фурмы и не менее чем на 40% больше на поверхности дутьевого канала фурмы. Термообработку проводят следующим образом. Нагревают фурму в печи до температуры 780-800°С, выдерживают 4-10 ч при этой температуре, охлаждают в печи до температуры 140-150°С с последующим охлаждением на воздухе. Далее приваривают фланец и опрессовывают фурму водой.

Примеры. Дробеструйной обработкой с использованием чугунной колотой дроби подготавливали рабочую поверхность пяти фурм без фланца. На подготовленную по верхность электродуговым способом наносили алюминиевое покрытие толщиной 0,5-0,6 мм на наружной поверхности (h_ПН), а на поверхность дутьевого канала (h_ПВ) - представленной в таблице. Термообработку проводили следующим образом. Нагревали фурмы в печи до температуры 780-800°С, выдерживали 6 ч при этой температуре, охлаждали в печи до температуры 140-150°С с последующим охлаждением на воздухе. Далее к фурмам приваривали фланцы и проводили их опрессовывание. Исключение составила пятая фурма, на которой после приваривания фланца проводили дробеструйную обработку ранее напыленной поверхности чугунной колотой дробью и наносили на нее газопламенным способом покрытие из оксида алюминия толщиной 0,15 мм. Данные по тепловым потерям через фурмы (Q) и количество операций обработки поверхности фурм (n) при подготовке их к работе представлены в таблице.

Из таблицы видно, что дробеструйная обработка медной рабочей поверхности фурмы, нанесение на нее алюминийсодержащего газотермического покрытия с толщиной на наружной поверхности 0,5-0,6 мм, а на поверхности дутьевого канала больше не менее чем на 40%, и термообработка, заключающаяся в нагреве фурмы в печи до температуры 780-800°С, выдержке в течение 6 ч и охлаждении в печи (строки 1-3), сокращают количество операций обработки поверхности воздушной фурмы при сохранении достигнутого уровня снижения тепловых потерь через ее поверхность.

Дробеструйная обработка медной рабочей поверхности фурмы, нанесение на нее алюминийсодержащего газотермического покрытия с толщиной на наружной поверхности 0,5-0,6 мм, а на поверхности дутьевого канала больше не менее чем на 40%, и термообработка, заключающаяся в нагреве фурмы в печи до температуры 780-800°С, выдержки в течение 4-10 ч и охлаждении в печи, не только сокращают количество операций обработки поверхности воздушной фурмы при сохранении достигнутого уровня снижения тепловых потерь через ее поверхность, но и обеспечивают экономию порошка оксида алюминия.