Совместными
усилиями
к общему успеху
с 1997 года
«Интех ГмбХ»
Доменная печь состоит из колошника (распределителя шихты в печи), шахты (конической части печи для нагрева и восстановления железа), распара (цилиндрической части печи для размягчения и плавления железа), заплечников (конической части где формируется восстановительный газ) и горна (цилиндрической части печи для накопления жидкого чугуна и шлака).
В верхней части горна размещаются фурмы, представляющие собой каналы для подачи нагретого дутья (смеси сжатого воздуха, обогащенного кислородом и углеводородным топливом). В этой части горна температура может достигать до 2000°C. Поэтому фурмы эксплуатируются в чрезвычайно экстремальных условиях, но подача кислорода в горн в зону горения является необходимым для обеспечения высокой температуры и эффективного плавления железа. В сутки через фурмы может поступать в доменную печь до 4 500 тысяч м³ воздуха.
Впервые фурмы были применены в 1740 году в доменной печи Невьянского завода. Широкое распространение использование фурм в доменном производстве получило в начале ХХ века. После этого конструкция фурм имела весьма незначительные изменения, хотя технология ее производства постоянно усовершенствовалась.
Фурменный агрегат состоит из сопла, передающего дутье в фурму, подвижного колена и неподвижного колена, фурменного рукава для соединения через хомут с патрубком кольцевого воздухопровода и натяжное винтовое крепление с пружиной. Основные рабочие соединения в фурменном агрегате, такие как фурмы с соплом, сопла с подвижным коленом, подвижного и неподвижного колена, осуществляются через плотное соединение зашлифованных конических поверхностей путем последовательного плотного расположения следующей детали в предыдущей. При этом точно пригнанные конические поверхности обеспечивают герметичность соединения. Любое нарушение технологического режима нагрева и неплотность одного из соединений в фурменном агрегате приводит к выгоранию элементов конструкции и авариям.
В наиболее тяжелых температурных условиях работают фурма, фурменный холодильник и сопло. Фурменный холодильник устанавливается в амбразуре кладки печи, а сопло сопрягается с фурмой, которая уже выступает в рабочее пространство печи на 250 – 350 мм.
Сопла обычно изготавливают из стали с покрытием из специальной керамической огнеупорной футеровки. Фурмы производятся из меди. Устаревшая конструкция фурмы представляла собой изделие из штампованной листовой меди с толщиной стенки до 8 мм. В настоящее время фурмы в основном изготавливаются из меди методом центробежного литья, что обеспечивает максимальный срок службы фурмы за счет высокой технологичности изготовления, при которой достигается максимальная однородность материала и отсутствие в нем микропор. Однако данный способ несколько дороже, чем производство фурм методом вакуумного литья, который также иногда применяется при изготовлении фурм и имеет меньшую себестоимость изготовления, но существует вероятность наличия незначительной неоднородности материала. В любом случае производство фурм методом литья практически вытеснило использование сварной конструкции фурм из-за ее более низкой работоспособности, не смотря на более низкую себестоимость производства. Фурменный холодильник также изготавливается методом литья и выполняется из меди (реже из бронзы), устанавливается в амбразуре кладки печи и крепится через фланец с дополнительной приваркой к кожуху горна.
Охлаждение фурмы доменной печи производится водой, которая подается с расходом 15 – 25 м³/час непосредственно на внутренний торец фурмы. При этом нагрев отводимой охлаждающей воды не должен превышать 15 °C. Давление охлаждающей воды, подаваемой на торец фурмы и фурменный холодильник, не превышает 5 – 10 атм. Использование в качестве материала медь с содержанием не ниже 99,5 % Cu позволяет эффективно осуществлять отвод тепла от рабочего конуса фурмы, работающего в экстремально горячих условиях.
Инжиниринговая компания ООО «Интех ГмбХ» имеет большой опыт в изготовлении по чертежам заказчика фурм и фурменных холодильников методом центробежного литья. Компания ООО «Интех ГмбХ» проводит контроль качества работы и материального исполнения на всех этапах производства от анализа исходного сырья до контроля чистовой механической обработки.
Другим местом применения фурм является кислородный конвертор, который представляет собой поворачивающуюся на цапфах и футерованную внутри емкость грушевидной формы с верхним отверстием для подачи через фурму кислорода, загрузки чугуна, лома, шлакообразующих, и снабженная леткой для выпуска стали.
Специальная водоохлаждаемая фурма, необходимая для подачи кислорода в конвертор, располагается в его горловине строго по оси. Глубина ввода фурмы в конвертор над ванной может меняться по ходу плавки. Перемещение фурмы осуществляется со скоростью не более 1 м/с специальным устройством, сопряженным с механизмом вращения конвертора. Давление подаваемого в фурму кислорода обычно не превышает 16 бар.
Фурма обычно состоит из двух составных частей: медной головки, работающей в тяжелых высокотемпературных условиях до 2600 °C и трубной подводящей части, которая выходит из высокотемпературной зоны и уже не требует экстремально быстрого отвода тепла. Трубная часть, длина которой может доходить до 27 метров, состоит из трех соосно закрепленных труб из жаропрочной стали. В центральную трубу обычно подается кислород. В среднюю полость, образованную центральной и средней трубой, поступает охлаждающая вода, которая по специально организованному перетоку в головке фурмы отводится через полость между средней и наружной трубой. За счет такой организации потока охлаждающей воды осуществляется отвод тепла от головки фурмы и от трех трубных частей, находящихся в экстремально горячей зоне. Скорость подачи воды определяется из условия, чтобы разница температур на входе и выходе не превышала 30°C. Для компенсации неодинаковых температурных расширений елементов труб в трубной отводящей части из-за существенного отличия степени прогрева во внутренних трубах используются гофрированные металлические компенсаторы, а в местах крепления труб сальниковые уплотнения, допускающие движение труб вдоль оси. В зоне конвертора на трубной отводящей части крепится медная головка фурмы, в которой располагаются сопла, распределяющие кислород внутри конвертора.
Головки фурмы обычно изготавливаливаются из чистой меди, чтобы обеспечить максимальную отдачу тепла протекающей охлаждающей воде и сохранить прочностные свойства конструкции и не допустить перегрева материала. Первоначально медные головки выполнялись из сварной конструкции, которая была недостаточно надежной, и сварные швы существенно сокращали срок службы головки. В настоящее время в основном применяются литые конструкции головок фурм. Однако несмотря на это срок службы головки фурмы обычно не превышает 150 плавок.
В первых конверторах головки имели одно сопло при достаточно низкой скорости подачи кислорода. По мере возрастания потребности в увеличении расхода кислорода и увеличения объема конвертора, применение одного сопла стало приводить к разбрызгиванию расплавленного металла при продувке. В настоящее время в головках фурм используется до семи сопел при сохранении прочности и сохранении срока службы конструкции. При этом располагаются на одной окружности вокруг оси головки фурмы под определенным углом к этой оси, который определяется в зависимости от свободного объема конвертора и расстояния до стенок конвертора, чтобы кислород из сопла не выжигал огнеупорный материал стенки. Это обеспечивает более равномерную продувку без разбрызгивания металла и увеличивает на несколько процентов выход готового металла.
Инжиниринговая компания ООО «Интех ГмбХ» готова также поставить для заказчиков металлургических производств ряд специальных деталей по техническому заданию заказчиков из специальных нержавеющих сталей повышенной механической прочности и износостойкости, жаропрочных сталей, стеллена, бронзы, керамики и сталей с покрытием:
Технический департамент: info@intech-gmbh.ru, тел. +7 (499) 261-08-45.
Центральный сайт компании Интех ГмбХ
Филиал компании в Казахстане – ТОО "Интех СА"
