RU2633685C1 - Blast-furnace air tuyere - Google Patents
Blast-furnace air tuyere Download PDFInfo
- Publication number
- RU2633685C1 RU2633685C1 RU2016150356A RU2016150356A RU2633685C1 RU 2633685 C1 RU2633685 C1 RU 2633685C1 RU 2016150356 A RU2016150356 A RU 2016150356A RU 2016150356 A RU2016150356 A RU 2016150356A RU 2633685 C1 RU2633685 C1 RU 2633685C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- insert
- insulating insert
- blast
- lance
- inner glass
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 20
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000004894 snout Anatomy 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B7/00—Blast furnaces
- C21B7/16—Tuyéres
Landscapes
- Blast Furnaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе воздушных фурм доменных печей.The invention relates to the field of metallurgy and can be used in preparation for the operation of air tuyeres of blast furnaces.
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.It is known that air lances account for about 30% of all heat losses in a blast furnace. Moreover, under normal operating conditions of a blast furnace, about 18, 36 and 46% of the heat carried away by the water cooling the lance, respectively, passes through the back part, the outer and inner glasses of the lance. One way to reduce these heat losses is to install a heat insulating insert with low heat conductivity in the inner cup. The difficulties in using tuyeres with such an insert are explained by the fragility of the insert and the large difference in the temperature coefficients of the linear expansion of the materials of the insert and the copper of which the tuyere is made.
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).Known air tuyere blast furnace containing a heat insulating insert in the blast channel, installed with an air gap relative to the surface of the blast channel (Japanese Patent No. 2240207, IPC
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.The disadvantages of this technical solution are that the thickness of the ceramic insert and the size of the air gap from the surface of the blast channel to the ceramic insert are not regulated. This can lead to the destruction of the insulating insert during its installation and operation, as well as to an increase in heat loss through the blow channel of the lance.
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).The closest in technical essence to the proposed utility model is an air lance of a blast furnace containing a ceramic insert with a thickness of at least 8.0 mm in the blast channel installed with an air gap in relation to the inner glass (RF Patent No. 144987, IPC
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.The disadvantage of this technical solution is that the size of the air gap of 0.5-0.7 mm between the insulating insert and the inner cup is determined in the "cold state", that is, when installing the insulating insert in the blast channel.
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.During the operation of the lance, the thermal expansion of the insert can exceed the thermal expansion of the inner cup by an amount greater than the established gap between them, which will lead to cracks in the insert and its premature destruction.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение стойкости теплоизолирующей вставки в процессе эксплуатации фурмы доменной печи.The technical result of the invention is to increase the resistance of the insulating insert during operation of the lance of the blast furnace.
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 формулеThe technical result is achieved by the fact that in the air lance of a blast furnace containing a heat insulating insert in the blast channel, installed with an air gap relative to the inner glass, according to the invention, the outer radius of the insert is determined taking into account the thermal expansion of it and the inner glass according to the formula
где r1 - наружный радиус теплоизолирующей вставки «в холодном состоянии», мм;where r 1 is the outer radius of the insulating insert "in the cold state", mm;
r2 - радиус внутреннего стакана со стороны дутьевого канала в «холодном состоянии», мм;r 2 is the radius of the inner glass from the side of the blast channel in the "cold state", mm;
α1 - температурный коэффициент линейного расширения материала теплоизолирующей вставки, °C-1;α 1 - temperature coefficient of linear expansion of the material of the insulating insert, ° C -1 ;
α2 - температурный коэффициент линейного расширения материала внутреннего стакана, °C-1;α 2 - temperature coefficient of linear expansion of the material of the inner glass, ° C -1 ;
Δt1 - изменение температуры теплоизолирующей вставки при нагреве, °C;Δt 1 - change in temperature of the insulating insert when heated, ° C;
Δt2 - изменение температуры внутреннего стакана при нагреве, °C;Δt 2 - change in temperature of the inner glass when heated, ° C;
b=0,5÷0,7 - требуемый воздушный зазор между теплоизолирующей вставкой и внутренним стаканом в рабочем состоянии, мм.b = 0.5 ÷ 0.7 - the required air gap between the insulating insert and the inner glass in working condition, mm
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.Calculation of the outer radius of the insulating insert “in the cold state” according to formula (1) allows you to set the insulating insert in relation to the inner glass with a gap that takes into account the subsequent thermal expansion of the insulating insert and the inner glass during the operation (heating) of the lance. In addition, the calculation of the outer radius of the insulating insert “in the cold state” according to formula (1) prevents dynamic loads on the insert when installing the tuyere in the furnace and during operation, and also helps to reduce heat loss through the inner cup.
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.The invention is true for both a cylindrical and a conical blast channel. The invention for a cylindrical blast channel is illustrated in the drawing, which shows a cross section of the air lance of a blast furnace.
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).The lance consists of the outer (1) and inner (2) glasses, welded along the edges with the snout (3) and flange (4). A heat-insulating insert (6) is installed in the blast channel (5) with the formation of an air gap (7) between the inner cup (2) and the heat-insulating insert (6).
Для конического дутьевого канала необходимо по формуле (1) рассчитать величину наружного радиуса вставки у рыльной части и у фланца фурмы.For a conical blow channel, it is necessary by formula (1) to calculate the value of the outer radius of the insert at the snout and at the lance of the lance.
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.With insufficient outer radius of the insulating insert (less than calculated by formula (1)), the air gap between it and the inner cup is large, which leads to premature destruction of the insert, since the dynamic load on the insert increases when the lance is installed in the furnace and during operation.
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.Exceeding the required outer radius of the insulating insert (more than calculated by formula (1)) unacceptably reduces the air gap between it and the inner glass, which leads to a significant increase in heat loss through the inner glass and premature destruction of the insert, since the insert rests on the inner glass from due to the difference in their thermal expansion.
Пример 1.Example 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.It was required to install a corundum heat-insulating insert with a thickness of 8.0 mm in the cylindrical blast channel of the air lance with an air gap in relation to the copper inner cup.
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.The radius of the inner glass from the side of the blast channel (r 2 ) was 81.5 mm. The temperature coefficients of linear expansion of corundum and copper were α 1 = 6.5 610 -6 ° C -1 and α 2 = 16.6⋅10 -6 ° C -1, respectively. The average temperatures of the insulating insert and the inner lance of the lance, in working condition, were taken to be 1010 ° C and 85 ° C, respectively (determined based on the work of the previous lance before its replacement). The initial temperatures of the insulating insert and the inner cup were 30 ° C. Therefore, Δt 1 = 980 ° C, and Δt 2 = 55 ° C. The value of the required air gap between the insulating insert and the inner cup in working condition was taken b = 0.5 mm.
Наружный радиус теплоизолирующей вставки определили по формуле (1)The outer radius of the insulating insert was determined by the formula (1)
r1=(81,5⋅(1+16,6⋅10-6⋅55)-0,5)/(1+6,5⋅10-6⋅980)≈80,6 мм.r 1 = (81.5⋅ (1 + 16.6⋅10 -6 ⋅55) -0.5) / (1 + 6.5⋅10 -6 ⋅980) ≈80.6 mm.
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.An insulating insert with a thickness of 8.0 mm was made with an outer radius of 80.6 mm. The gap between the insulating insert and the inner cup was set using 0.9 mm thick metal gaskets.
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.A lance with a heat insulating insert was installed in the furnace. The lance service life was 163 days (before using the indicated technical solution, the service life of the insulating insert did not exceed 132 days). The cause of the tuyere replacement is burnout of the firing part. The insert after replacing the tuyeres remained intact.
Пример 2.Example 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.It was required to install a corundum heat-insulating insert with a thickness of 8.0 mm with an air gap in relation to the copper inner cup in the conical blast channel of the air lance.
Радиус внутреннего стакана со стороны дутьевого канала у рыльной части (г2р) составил 90,0 мм, у фланца (r2Ф) 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.The radius of the inner glass from the side of the blast channel at the snout (g 2 p) was 90.0 mm, at the flange (r 2F ) it was 115.0 mm. The temperature coefficients of linear expansion of corundum and copper were α 1 = 6.5 610 -6 ° C -1 and α 2 = 16.6⋅10 -6 ° C -1, respectively.
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).The average temperatures of the insulating insert and the inner lance of the lance, in working condition, were 1030 ° C and 90 ° C, respectively (determined based on the work of the previous lance before its replacement).
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.The initial temperatures of the insert and inner cup were 30 ° C. Therefore, Δt 1 = 1000 ° C, and Δt 2 = 60 ° C. The value of the required air gap between the insulating insert and the inner cup in working condition was taken b = 0.7 mm
Наружный радиус вставки определяли по формуле (1)The outer radius of the insert was determined by the formula (1)
у рыльной частиat the snout
r1Р=(90⋅(1+16,6⋅10-6⋅60)-0,7)/(1+6,5⋅10-6⋅1000)≈88,8 мм;r 1 R = (90⋅ (1 + 16,6⋅10 -6 ⋅60) -0,7) / ( 1 + 6,5⋅10 -6 ⋅1000) ≈88,8 mm;
у фланцаat the flange
r1Ф=(115⋅(1+16,6⋅10-6⋅60)-0,7)/(1+6,5⋅10-6⋅1000)≈113,7 мм.r 1F = (115⋅ (1 + 16.6⋅10 -6 ⋅60) -0.7) / (1 + 6.5⋅10 -6 ⋅1000) ≈113.7 mm.
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.A heat insulating insert with a thickness of 8.0 mm was made with outer radii of 88.8 mm at the snout and 113.7 mm at the flange. The gap between the insulating insert and the inner cup was set using metal gaskets with a thickness of 1.2 mm at the snout and a thickness of 1.3 mm at the flange.
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.A lance with a heat insulating insert was installed in the furnace. The lance service life was 177 days (before using the specified technical solution, the service life of the insulating insert did not exceed 132 days). The cause of the tuyere replacement is burnout of the firing part. The insert after replacing the tuyeres remained intact.
Таким образом, предложенное изобретение позволяет повысить срок службы теплоизолирующей вставки в процессе эксплуатации фурмы доменной печи.Thus, the proposed invention allows to increase the service life of the insulating insert during operation of the lance of the blast furnace.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016150356A RU2633685C1 (en) | 2016-12-20 | 2016-12-20 | Blast-furnace air tuyere |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016150356A RU2633685C1 (en) | 2016-12-20 | 2016-12-20 | Blast-furnace air tuyere |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2633685C1 true RU2633685C1 (en) | 2017-10-16 |
Family
ID=60129559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016150356A RU2633685C1 (en) | 2016-12-20 | 2016-12-20 | Blast-furnace air tuyere |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2633685C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2756191C1 (en) * | 2020-12-18 | 2021-09-28 | Публичное акционерное общество «Северсталь» (ПАО «Северсталь») | Air tuyere of a blast furnace |
| RU2803305C1 (en) * | 2023-03-02 | 2023-09-12 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Blast-furnace tuyere |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2067999C1 (en) * | 1994-02-17 | 1996-10-20 | Акционерное общество открытого типа "Гипотеза, инжиниринг, проектирование металлургических заводов" | Blast furnace tuyery |
| JP2779514B2 (en) * | 1989-03-13 | 1998-07-23 | 東京窯業株式会社 | Tuyere for blast furnace |
| RU127751U1 (en) * | 2012-12-03 | 2013-05-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Blast furnace air lance |
| RU144987U1 (en) * | 2014-04-15 | 2014-09-10 | Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") | Blast furnace air lance |
-
2016
- 2016-12-20 RU RU2016150356A patent/RU2633685C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2779514B2 (en) * | 1989-03-13 | 1998-07-23 | 東京窯業株式会社 | Tuyere for blast furnace |
| RU2067999C1 (en) * | 1994-02-17 | 1996-10-20 | Акционерное общество открытого типа "Гипотеза, инжиниринг, проектирование металлургических заводов" | Blast furnace tuyery |
| RU127751U1 (en) * | 2012-12-03 | 2013-05-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Blast furnace air lance |
| RU144987U1 (en) * | 2014-04-15 | 2014-09-10 | Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") | Blast furnace air lance |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2756191C1 (en) * | 2020-12-18 | 2021-09-28 | Публичное акционерное общество «Северсталь» (ПАО «Северсталь») | Air tuyere of a blast furnace |
| RU2803305C1 (en) * | 2023-03-02 | 2023-09-12 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Blast-furnace tuyere |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2002212376B2 (en) | Cooling element | |
| RU144987U1 (en) | Blast furnace air lance | |
| RU2633685C1 (en) | Blast-furnace air tuyere | |
| Liu et al. | Research progress and future prospects in the service security of key blast furnace equipment | |
| KR20210142168A (en) | Method for producing molten iron containing chromium | |
| EA006697B1 (en) | Cooling element | |
| RU2441186C2 (en) | Melting furnace tuyere | |
| Voronov et al. | Aspects of the aerodynamics in the working space of a modern electric-arc steelmaking furnace | |
| Kondrukevich et al. | Effect of operational factors on steel-teeming ladle lining working layer life | |
| RU163423U1 (en) | Blast furnace air lance | |
| US689585A (en) | Iron-notch for blast-furnaces. | |
| US2492269A (en) | Fluid cooled member for blast | |
| RU162278U1 (en) | Blast furnace air lance | |
| NO771583L (en) | ELECTRIC OVEN. | |
| CN1195075C (en) | Combined cooling module and its manufacture method | |
| RU198256U1 (en) | ELECTRIC HOLDER FOR GAS ELECTRIC FURNACE | |
| RU2210707C2 (en) | Furnace with intermediate hearth | |
| KR101568598B1 (en) | Repair apparatus for cooling pip of blast furnace and repair method for cooling pip of blast furnace | |
| RU2596548C2 (en) | Method for preparing for operation of air tuyere of blast furnace | |
| KR100851188B1 (en) | How to extend blast furnace stave life | |
| RU2235134C1 (en) | Plate type cooler for metallurgical furnaces | |
| SU949003A1 (en) | Plate cooler for blast furnace | |
| US5409197A (en) | Cooling member for blast furnace tap opening | |
| CN210030755U (en) | Seamless copper pipe liquid ammonia bending air blowing cooling water jacket | |
| JP2000297308A (en) | Stave cooler |