Меднолитые фурмы

1. Фурма для доменных печей

В настоящее время во всем мире используют три основных типа фурм:

первый тип – однокамерная, второй тип – двухкамерная, третий тип – спиралевидная (змеевиковая).

В России и странах СНГ применяются однокамерные фурмы, срок службы которых составляет 4–8 месяцев. В передовых зарубежных странах на доменных печах применяют только двухкамерные либо спиралевидные фурмы со сроком службы 12-30 месяцев.

 Использование на доменных печах однокамерных фурм в России и СНГ связано с отсутствием в этих странах необходимой технологии по отливке двухкамерных или спиралевидных фурм, рис.1.

Достоинства спиралевидной фурмы:

а) скорость движения воды в любой зоне змеевиковой системы строго соблюдается и составляет 6-7 м/с (такая скорость необходима, чтобы избежать образования пленочного кипения и резкого снижения теплосъема);

б) сварной шов находится на расстоянии 275 мм от торца наконечника, т.е. за пределами внутреннего объема печи или может вообще отсутствовать.

Однокамерная фурма – это фурма, где в отличие от спиралевидной фурмы сварной шов находится на расстоянии 150 мм от торца носка и где скорость движения воды практически неуправляем и в различных зонах колеблется в пределах от 0,1 до 3 м/с, рис.2.

Именно наличие зон с низкой скоростью движения воды и наличие сварного шва внутри объема печи и являются причиной низкой стойкости однокамерных фурм доменных печей. Которые прогорают при попадании жидких продуктов плавки на поверхность фурмы (g»1000-4000 кВт/м2) из-за резкого повышения температуры на наружной и внутренней поверхностях наружной оболочки фурмы, рис.3,б.

 

 

2. Фурмы для конвертеров

 

Используемые в России и СНГ кислородные фурмы для 160 и 350 тонных конверторов уступают по стойкости лучшим зарубежным образцам в 4 и более раз. Из строя выходят головки по сварным швам в большей степени ближе к центру тарелки(> 80%) и порядка 10% головок списываются из-за разгарного износа сопел. Низкая стойкость существующих головок (условимся называть их «типовыми») в основном обусловлена тремя причинами:

- наличием плохо охлаждаемых сварных швов;

- течение воды в головке неорганизованно, сопровождается завихрениями и скачкообразным изменением скорости;

- наличием большой застойной зоны в торцевой части головки.

Вашему вниманию предлагается оптимальный вариант конструкции (всего было проанализировано 42 варианта головок) цельнолитой (отливка под давлением) головки 160 – тонного конвертера, где не только отсутствуют сварные швы в торцевой части головки, но и в значительной степени упорядочено течение воды и резко улучшено водоснабжение и охлаждение торцевой части головки, рис.4 и 5 (при относительно небольшом увеличении потери давления с 0,25 до 0,75 атм).

Согласно рис.5 температура торца типовой фурмы находится в диапазоне 326 – 517°С, у литой – в диапазоне 150 - 230°С. Нагрев меди свыше 400°С в течение 1 и более часа приводит к  резко отрицательным последствиям:

- sв снижается в 3 – 5 раз;

- предел упругости (текучести) снижается с 30 до 5 кг/мм2;

- при t»500°С и наличии кислорода идет его проникновение в медь со скоростью 0,6 мм/сутки (при t£200°С растворение кислорода практически не происходит), кислород соединяясь с водородом приводит к водородной болезни с образованием надрывов, трещин, несплошностей, прочность и пластичность стремятся к нулю.