Способ охлаждения фурмы — SU 994566 (original) (raw)
л 994566 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфюз СоветсиикСоциалистическихРеспублик(61) Дополмительмое к авт. свид-ву(22) Заявлено 160879 (21) 2810192/22-02с присоединением заявки Нов(23) Г 3 рмормтетщ М. Ка.з С 21 С 5/48 Государствеииый комитет СССР. оо делам изобретеиий и открытийОпубликовано 0702 ВЗ, бюллетень Мо 5 Дата опублииовамия описамия 07.02.83 В.Н .Галанцев, З,В,Зорий, В.И .Куприянов, ВВ.КалвИГ - , Э.А.Шамро, А.В.Ванвков и В,П.Быстровюа 4 %;." Я:гю",а 5;Норильский ордена Ленина м ордена Трудо го КраСного Знамени горно-металлургический комбинат ищ Я.П Завеиягина( 54 ) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ФУРИЫ 2 Изобретение относится к металлур.гни, а частности к охлажденив фуриюдля продувки расплавов.Известны способы охлаждения фурмю путем подачм охладителя под давлением в тракт охлаждения фурьвю иего отвод из фурмю1 ) н2 1,Недостатками таких способов охлаждения фурию являктся необходимость использования в качестве охладителя воды высокого давления,вэрывоопасность при прогаре фуриюниже уровня расплава, даже в томслучае, если давление охладителя ниже,чем гидростатическое давление расплава в месте прогна.Известен также способ охлажденияфурм, вклвчаккаий подачу охладителяпод давлением в тракт охлаждения фурьы и отвод его иэ .фурдею, при, которомслов охладмтеля толщиной 0,025-0,05толщины тракта, придают дополнительное пульсационное перемещение 3.При использовании данного способадостигается лишь незначительное увеличение коэффициента теплоотдачн отнагреваемой стенкм к охладителв. Наличие турбулизатора в фурме усложняет,ее конструкцив и не исклкчает возможность взрыва в случае прогара 30 фурки ниже уровня расплава. увеаичение коэффициента теплоотдачи от нагреваемой стенки тракта к охладителв прн таком способе охлаждения возможен только с увеличением скорости охлаждавшего агента, а это в свою очередь требует использования охладителя с высоким давлением. для обеспечения надежности фурмю с охладителем высокого давления необходимо испольэовать в большом количестве дорогостоящие материалы.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ охлаждения фуроры, вклвчапиамй подачу охладителя в тракт охлаждения фурию и закручивание его потока 4 . Этот способ. реализован в промюшленностн, Применение таких фурмограничено черной металлургией. Прогар фурию и попадание воды,в расплавшлака или на поверхность расплава неприводят к взрыву такой разрушительной силы, как в случае контакта водысо штейном (расплавом сульфидов цветных металлов),Тепловые потоки в шлакоштейновойзэмульсии достигают 1-1,5 млн ккал/м ч, 994566.Сама шлакоштейновая эмульсия отличается крайней агрессивностью.Поэтому проблема создания взрывобезопасных водоохлаждаемюх фурм, надежно работающих в шлакоштейновой эмульсии, является весьма актуальной.Целью изобретения является повышение надежности и обеспечение взрывобезопасности.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу охлаждения фурмю, включающему подачу охладителя, в тракт охлаждения Фурмю и закручивание его потока,в качестве охладителя используют газокапельный поток, причем расход жидкого охладителя составляет 10-450 л/ч иа квадратный метр охлаждаемой поверхности.Газокапельный поток получают подачей воды в поток технологического газа.На чертеже показана фурма.фурма содержит канал 1 подачи реагента, тракт охлаждения 2, в котором по всеЯ длине установлена спиральная направлякщая 3. Закручива ние гаэокапельного потока осуществляют за счет спиральной направляющей 3,При движении закрученного газокапельного потока в винтовом канале фурмю капли воды, обладающие высо кой скоростью движения, отбрасываются центробежной силой на нагретую наружную стенку, при этом энергия движения капель преобразуется в знер. гию перемешивания прнстеночного слоя у воды на всей охлаждаемой поверхности, Этот новый эффект приводит к изменению структуры пристеночной пленки жидкости и резкому уменьшению ее теплового сопротивления, а следователь О но, к увеличению коэффициента тепло- отдачи от стенки фурмю к охлаждающему агенту и снижению температуры наружной стенки фурмю.Одновременно с этим при увеличении толщины пристеночной пленки охлаждающей воды поток газа срывает избыточную воду с пленки в аиде мелких капель. Ускорившись в поток газа и отдав часть своего тепла ему, капли снова отбрасываются центробежной ф силой в пристеночную пленку.Эти свойства, присущие только закрученному газокапельному потоку, обеспечивают минимальную толщину иристеночной пленки, уменьшение ее теплоеопротивления, создают развитую поверхность контакта между газом и водой, тем самюм в большей степени вовлекая в процесс охлаждения стенки фурмю теплоемкость газа, гарантируют равномерность снятия тепла с наружной стенки на .всем протяжении охлаждаемой поверхности. Выход воды, подаваемой на охлаждение фурмю, имеет верхний и нижний пределы. Нижний предел - это минимальное количество жидкости, необходимое для образования устойчивой пленки воды по.всей охлаждаемой поверхности. Экспериментально установлезно, что нижний предел равен 10 л/м ч. Верхний пределэто такое количество воды, при увеличении которого не происходит улучшения охлаждения. Экспериментально установлено верхний предел 450 л/матч.Характеристика полученных эффектов дополнительно подтверждается примерами конкретной реализации сцособа.П р и м е р 1, фурму ( фиг. 1) опускают в отражательную печь и заглубляют на 800 мм в расплав, из которых 500 мм приходится на шпак и 300 мм на газокапельный поток. Фурма изготовлена иэ двух нержавеющих труб длиной 8 5000 мм, диаметр наружной трубы 57 мм, толщина стенки 3,5 нв, внутренней 32 мм, стенки 2,5 мю. Закручивание газокадельного потока осуществляют за счет спиральной направляющей, установленной в охлаждакщем тракте Фурмю. В качестве газообразной составляющей закрученного гаэокапельного потока использукт природный газ, подаваемюй на восстановление магнетита в шлаке, В качестве жидкой составляющей закрученного газокапельного потока используют воду. Расход, природного газа 600 мЗ/ч, расход компрессорного воздуха, подаваемого по каналу 1 для подачи реагентов, 400 мз/ч. Расход водыг нижний предел 32 л/ч, верхний предел - 360 л/ч,После 53 сут непрерывной эксплуатации при осмотре наружной поверхности охлаждаемого тракта не обнаружено никаких следов разгара, фурма пригодна для дальнейшей эксплуатации.П р .и м е р . 2. Условия работы и конструкция фурми описана в примере 1. Расход природного газа 8900 "мз/ч расход компрессорного воздуха, пода ваемого по каналу для подачи реагентов, 400 мз/ч. Расход воды: нижний предел - 24 л/ч, верхний предел л/ч. После 60 оут работы на наружной поверхности фурмю не обнаружено никаких следов разгара.П р и м е р . 3. Условия работы 1 и конструкция фурмю аналогичны примеру 1. Расход природного газа 1200 м/ч, расход компрессорного воздуха 400 м /ч. Расход воды. нижнийъпредел - 16 л/ч, верхний предел л/ч.После эксплуатации в течение 42 сут на наружной поверхности Фурию не обнаружено никаких следов разгара,Благодаря использованию описанного способа становится невозможным попадание существенного количества,Ужг 3воды в расплав при прогаре фуроры- ниже уровня расплава н, следовательно, исключается возможность взрыва.уменьшается доминимума количество подаваемой на охлаждение жидкости.Экономиня только за счет сокращения 5 количества подаваемой на охлаждение воды в расчете иа одну фурму еоставляет 8000 руб/год. 1. Способ охлаждения фурия, включающий подачу охладителя в тракт охлаждения фурми и закручивание его потока, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и обеспечения взрывобезопасностн,в качестве охладителя используютгаэокапельный поток, причем расходжидкого охладнтеля составляет 10450 л/ч на квадратный метр охлаждаемой поверхности.2. Способ по и, 1, О т л и ч а ющ и й,с я тем, что гаэокапельныйпоток получают подачей воды в потоктехнологического газа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРВ 415309, кл. С 21 С 5/48, 1972.2, Авторское свидетельство СССРВ 419563, кл. С 21 С 5/48, 1972.3. Авторское. свидетельство СССРВ 529217, кл. С 21. С 5/48, 1976.4. Патент США В 3310238,кл. 239/132.3, 1963.