Устройство фурменного прибора шахтной печи

тзи мтзт - л1.

ИЗОБРЕТЕНИЯ

0.) 537633

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 05.03.73 (21) 1888319/02 (51) М. Кл. С 21В 7/16 (23) Приоритет — (32) 06.03.72 (31) 64911 (33) Люксембург

Опубликовано 30.11.76. Бюллетень № 44

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 669.162,221. .48 (088.8) ло делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 13.12.76 (72) Автор изобретения

Иностранец

Эдуар Лежий (Люксембург) Иностранная фирма

«С. А. дез Ансьен Этаблиссман Поль Вюрт» (Люксембург) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ФУРМЕННОГО ПРИБОРА ШАХТНОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к устройству для вдувания предварительно нагретого воздуха или горячего воздуха в шахтные печи, в частности к фурменному рукаву доменной печи.

Наиболее близкими к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство фурменного рукава, в котором шарниры между отдельными участками трубопроводов фурменного рукава образуются посредством карданных компенсаторов (1).

Известная конструкция фурменного рукава имеет преимущество в том, что возникающие вследствие высоких температур горячего воздуха различные деформации отдельных участков трубопроводов фурменного рукава выравниваются с помощью карданных шарниров или волновых сильфонов, имеющих весьма малое количество гофров, без применения шаровых шарниров.

Однако и в этой конструкции фурменного рукава сопло как обычно жестко напрессовывается посредством натяжного приспособления в помещенную в стенке доменной печи фурму. При этом контакт между продувочным соплом и фурмой выполняется в виде шаровой уплотнительной поверхности с тем, чтобы воспринимать относительные смещения между ними.

Хотя известные устройства удовлетворительно компенсируют возникающие деформации, во время эксплуатации зачастую происходит смещение продувочного сопла фурменного рукава из его центрального положения вместе с фурмой доменной печи. Несмотря на то, что сферическая уплотнительная поверхность допускает небольшое отклонение от центрального положения, существует опасность образо10 вания зазора на посадочной поверхности,между фурмой и носком сопла. Вследствие этого на посадочной поверхности происходит аккумулирование тепла и омывание ее горячим воздухом, что в зависимости от давления и

15 температуры горячего воздуха весьма быстро приводит к забиванию уплотнительной сферической поверхности или соответственно выгор анию и разрушению.

Фурма, несмотря на водяное охлаждение, 20 точно так же может разрушаться.

Смена фурмы и сопла представляет собой трудоемкую работу и требует остановки доменной печи.

Установка фурменного рукава в новую фур25 му или монтаж нового продувочного сопла должны производиться с точной центровкой, так,как иначе сферическая уплотнительная поверхность не будет абсолютно герметичной, следствием чего является ее быстрое повреж30 дение.

537633

Цель изобретения — создание опоры фурменного рукава, препятствующей отклонению сопла от его центрального положения вместе с фурмой, и создание нового типа соединения между соплом и фурмой, допускающего одновременную замену обоих.

Достигается это тем, что поверхность скольжения располагается на нижней стороне сопла, причем эта поверхность скольжения удерживает сопло в рабочем, преимущественно горизонтальном, положении. В стенке печп предусмотрен поддерживающий элемент, взаимодействующий с направляющей поверхностью, который при возникающих в данном случае относительных перемещениях сопла удерживает его постоянно в центральном положении относительно фурмы, что предусмотрено устройством для прижатия сопла совместно с фурмой к печи. Отдельные детали фурменного рукава шарнирно соединены между собой таким образом, чтобы при неизменном положении нижней части фурменного рукава компенсировались бы возникающие тепловые деформации и конструкционные отклонения.

Кроме того, сопло фурменного рукава жестко соединено с фурмой преимущественно посредством разъемного резьбового соединения.

Согласно предпочтительному примеру исполнения соединение между отдельными частями фурменного рукава производится посредством двух карданных компенсаторов, два диаметрально противоположных плеча серьги которых имеют продольные прорези, в которых могут проскальзывать в продольном направлении соединительные валики с карданными кольцами.

Другие подробности и особенности предлагаемого устройства могут быть уяснены из описания предпочтительного примера исполнения.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, продольный разрез через плечо; на фиг. 2 — нижняя часть продувочного устройств а, вид спер еди.

Устройство фурменного прибора шахтной печи представляет собой соединенный с кольцевым воздухопроводом горячего дутья фурменный рукав 1 доменной печи, состоящий из основной прямолинейной части 2, составленной из трех трубчатых секций 3, 4, 5, соединенных двумя карданными сочленениями— компенсаторами 6 и 7, колена 8 с носком сопла 9 и фурмой 10. Колено 8 соединено посредством фланцевого соединения 11 с нижней секцией 5 прямолинейной части 2, причем фланцевое соединение 11 для облегчения демонтажа колена 8 расположено в основном горизонтально. В колене 8 предусмотрен рычаг

12. Как показано на фиг. 1, сопло 9 или носок сопла образует единое целое с коленом 8, благодаря чему отпадает необходимость в обычном фланцевом соединении между обоими этими частями и несколько снижается вес всей конструкции. Необходимость в этом фланцевом соединении, которое в общеприня5

65 тых устройствах было необходимо, в частности, потому, что при повреждении сопла заменяться должно было только оно, а существенно более дорогостоящее колено могло использоваться дальше, здесь безусловно отпадает, так как в предлагаемом .устройстве больш . не следует опасаться повреждения носка соп ла. Фланцевое соединение между обоими частями не позволило бы осуществить направля ющее устройство согласно изобретению.

Все секции 3 — 5 фурменного рукава, а так же колено 8 вместе с соплом 9 изготовлены и: сварного стального листа и внутри выложень огнеупорной футеровкой. Фурма 10, выполнен ная из меди, жестко соединена с соплом 9.

Так как при эксплуатации часто случается, что несмотря на водяное охлаждение нужно заменять фурму 10, подверженную воздействию высоких внутренних температур доменной печи, предпочтительное соединение между соплом 9 и фурмой 10 производится посредством разъемного фланцевого и резьбового соединения 13.

Преимущество жесткого соединения между соплом 9 и фурмой 10 в том, что отпадает необходимость в ранее общепринятом шаровом шарнире между обеими частями и возникает сплошной сочлененный трубопровод для горячего воздуха. В предложенном устройстве допускается внутренняя обшивка, по крайней мере частично, фурмы 10 огнеупорной футеровкой 14, благодаря чему фурма 10 защищается от действия горячего воздуха. Для водяного охлаждения фурмы предусмотрены патрубки 15 и 16 (см. фиг. 2), присоединяемые к водяному трубопроводу. Фурменный холодильник 17 установлен в футеровке 18 стенки 19 печи. К нему прилегает коническая внутренняя поверхность 20 фурмы 10.

Так как фурма 10 соединена с соплом 9 фурменного рукава и вдувание горячего воздуха в доменную печь должно производиться в одном и том же, по возможности горизонтальном, направлении, необходимо снабдить сопло 9 направляющим устройством, поддерживающим одно и то же его положение относительно стенки 19 доменной печи. Это постоянное положение необходимо и для того, чтобы препятствовать повреждению футеровки 18 стенки 19 фурмой 10 при ее угловых перемещениях в процессе эксплуатации.

Для удержания сопла 9 и фурмы 10 в предварительно заданном положении служат два направляющих пальца 21, 22, расположенных в раме 23 в стенке 19 под соплом 9. На нижней стороне сопло снабжено поверхностями скольжения 24, 25 в форме желобов. Эти поверхности выполнены из толстостенного стального листа и приварены посредством распорок к листовой стенке сопла. Обе поверхности скольжения проходят параллельно продольной оси сопла 9 и доходят до фланца 13 на носке сопла 9. Направляющие пальцы 21, 22 перпендикулярны к поверхностям скольжения.

Головки пальцев слегка закруглены или со537633

60 б5 держат шарики. Пальцы прижимаются к поверхностям скольжения 24, 25 и препятствуют какому-либо смещению сопла вниз. Чтобы воспрепятствовать боковым смещениям, оба боковых направляющих пальца (см. фиг. 2) могут несколько отклоняться относительно вертикали. При горизонтальных движениях сопла 9 поверхности скольжения 24, 25 проскальзывают по направляющим пальцам 21, 22.

Сопло 9 прижимается возникающими в фурменном рукаве 1 силами тепловых деформаций всегда по направлению к стенке печи.

Для обеспечения минимального давления прижатия предусмотрено зажимное устройство 26, оказывающее давление посредством рычага 12 на расположенный в нижней части сопла упор

27. Рычаг 12 удерживается расположенным в раме 23 приблизительно посредине держателем 28 и давление прижатия достигается пружиной 29, оказывающей давление на нижнюю часть рычага 12. Посредством установочного винта 30 можно в определенных пределах варьировать давление прижатия. Пружина 29 сидит в корпусе, закрепляемом рамой 23 к стенке 19. Откидывание рычага 12 из своего держателя 28 облегчается при демонтаже угловой деталью 31, приваренной к концу упора рычага 12.

Направляющее и нажимное устройства позволяют постоянно удерживать колено 8, сопло 9 и фурму 10, образующие единый блок, в одинаковом, по возможности горизонтальном, положении относительно стенки доменной печи. Поэтому перекос сопла 9 и фурмы 10 относительно их центрального положения исключается.

Для компенсации всегда имеющихся отклонений во время монтажа и возникающих в процессе эксплуатации тепловых деформаций фурменной рукав 26 снабжен двумя карданными компенсаторами 6, 7. Каждый из двух карданных компенсаторов имеет сильфонный компенсатор 32 или 33, затянутый карданным кольцом 34 или 35. Карданные кольца соединены серьгами 36 и 37, 38 и 39 шарниров с соответствующими секциями фурменного рукава 1. Присоединение серег шарниров к карданным кольцам производится резьбовыми пальцами. Так как по конструктивным соображениям и исходя из положений теплотехники угловые перемещения карданного шарнира должны удерживаться в определенных пределах (например, упорами 40) и так как в конструкции фурменного рукава отсутствуют шаровые шарнирные соединения между соплом и фурмой и нижняя часть всегда удерживается в одном и том же положении, необходимо улавливать возникающие относительные перемещения верхней части фурменного рукава относительно нижней части в карданных шарнирах. Для этого оба карданных компенсатора снабжены на двух противоположных плечах, например, серег 37 или 39 шарниров продольными прорезями 41 или 42. Благодаря этому достигается возможность некоторого смещения рычагов шарниров в продольном направлении относительно карданных колец

Часть относительных перемещений между отдельными частями конструкции фурменного рукава, вызываемых либо тепловыми деформациями фурменного рукава, кольцевого трубопровода, либо стенки печи, воспринимается благодаря относительному смещению серег кардана относительно карданных колец, в то время, как оставшаяся часть этих относительных перемещений компенсируется обоими карданными компенсаторами. Продольные прорези, расположенные на двух диаметрально противоположных плечах серег шарниров карданных компенсаторов, могут либо быть смещены на 90 в одном компенсаторе относительно другого без существенного различия в принципе их действия, либо располагаться в одной плоскости. Остальные плечи серег шарниров обоих карданных компенсаторов присоединены к кольцам с помощью поворотных пальцев и не имеют продольных прорезей в месте присоединения. Так, если плечи серег 37 карданного компенсатора 6 снабжены прорезями, то плечи серег 39 или 38 компенсатора 7 также имеют прорези. В боковых плечах серег карданного компенсатора 6 или 7 не предусматриваются прорези по соображениям стабильности. Однако в зависимости от нагрузок и удлинений было бы возможным иметь продольные отверстия только в двух диаметрально противоположных плечах одного единственного карданного сочленения, в то время как остальные его плечи и плечи второго карданного сочленения могут быть снаб>кеHbl поворотными валиками.

На фиг. 1 показаны составляющие сил, воз никающие в точке пересечения 43 продольных осей 44 и 45 фурменного рукава. Возникающая в точке 43 под действием напряжений растяжения и горячего воздуха сила Г подразделяется ввиду за>кима колена 8 пальцами 21, 22 на горизонтальную компоненту 46 и вертикальную компоненту 47. Горизонтальная компонента 47 прижимает сопло 9 вместе с фурмой 10 к конической уплотнительной поверхности 20 фурменного холодильника 17 и обуславливает таким образом эффективное уплотнение относительно внутренней полости печи. Вертикальная компонента действует по направлению к неподвижным направляющим пальцам 21 и 22 и предотвращает любое перемещение колена вверх. Большей частью вызываемые этим деформации в продольных прорезях рычагов шарнира компенсируются. При превышении деформационной или воспринимающей способности продольных прорезей излишки деформации превращаются в угловые отклонения средней секции 4, которые становятся возможными благодаря обоим карданным компенсаторам. Герметичность карданных шарниров обеспечивается в обоих случаях благодаря сжимаемым сильфонным компенсаторам 32 и 33.

537633

Привинчивание фурмы к соплу по ьоляет избежать возникновения слабого уплотнительного участка, а именно сферической уплотнительной поверхности, между фурменным рукавом и фурмой. Это препятствует нарушению герметичности при эксплуатации и способствует значительно более длительной работе фурмы и сопла.

Так как в устройстве фурма внутри частично или полностью покрыта изолирующей футеровкой, непосредственный подвод тепла через горячее дутье к фурме снижается, т. е. фурма подвергается повреждению от тепловой перегрузки меньше, чем раньше. В предлагаемом устройстве опасность повреждения носка сопла устранена, поэтому фланец, соединявший в прежних конструкциях колено с соплом, можно не ставить. В целом конструкция колена и сопла существенно упрощается и снижается ее вес. Герметичность поверхности между фурмой и охладителем постоянно обеспечивается предварительной затяжкой пружины направляющего устройства и благодаря горизонтальной компоненте возникающей в сопле силы растяжения.

Преимущества конструкции фурменного рукава согласно изобретению особенно сказываются при смене поврежденной фурмы. В известных конструкциях, чтобы добраться до фурмы, необходимо было вначале демонтировать колено и сопло. Затем поврежденную фурму извлекали специальными съемными устройствами и монтировали новую фурму аналогичным образом. Только после этого можно было снова монтировать и юстировать нижнюю часть.

В конструкции фурменного рукава согласно изобретению демонтаж, а также монтаж новой нижнеи части фурменного рукава вместе с фурмой производится в одной и той же рабочей операции. Наряду с существенным уменьшением потребного времени для замены фурмы намного снижаются капитальные расходы благодаря отсутствию специальных устройств для демонтажа и монтажа фурмы.

10 Формула изобретения

1. Устройство фурменного прибора шахтной печи, в частности доменной печи, содержащее трубчатые секции, футерованные огнеупорным материалом, соединенные друг с другом карданными шарнирами с сильфонными компенсаторами, и расположенное в нижней части сопло, соединенное с фурмой, установленной в стенке горна печи, отлич ающееся тем, что, с целью обеспечения неизменного положения оси фурмы и сопла, сопло жестко соединено с фурмой и установлено на поддерживающем элементе, а карданные шарниры выполнены с компенсаторами продольного удли25 нения трубчатых секций.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что компенсаторы продольного расширения выполнены в виде рычагов сочленения с продольными прорезями во взаимно-перпенди30 кулярных плоскостях.

3. Устройство по п. 1, отл ич а ю щеес я тем, что поддерживающий элемент выполнен в виде двух упоров, закрепленных на кожухе печи и контактирующих с поверхностью сколь35 жения сопла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент ФРГ № 2639372, кл. 42 7/12, 1974.

537633

Фиг. 2

Составитель В. Раковский

Техред Л. Глазкова

Корректор А, Степанова

Редактор Е. Дайч

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2535/20 Изд. № 1811 Тираж 654 Подписное

1ЛНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5