5.Розрахунок витрати води на охолодження продувочної фурми

Поверхня фурми, що опромінюється, являє собою циліндр діаметром D_ні висотою Н. Кількість сприйманого фурмою тепла Q буде дорівнювати:

(5.1)

де q - щільність теплового потоку на фурму, Дж/(м² ч).

Це тепло повинно бути відведене водою, кількість якої m:

(5.2)

С - теплоємність води, Дж/(м² °К),

t - перепад температури води на вході і виході з фурми, °К.

З рівностей (5.1) і (5.2) знаходимо масу води:

(5.3)

і її обсяг, м³:

(5.4)

Задаючи значенням швидкості води w, у зазорі між зовнішньою і проміжною трубами, визначимо площу цього зазору S, м³:

(5.5)

З іншого боку, площа зазору дорівнює (рис 5.1):

(5.6)

де D_в - внутрішній діаметр зовнішньої труби;

D_н - зовнішній діаметр проміжної труби.

Дорівнюючи (5.5) і (5.6) знаходимо зовнішній діаметр проміжної труби:

(5.7)

Для виконання розрахунку необхідно знати зовнішній і внутрішній діаметри зовнішньої труби, щільність теплового потоку на фурму, швидкість руху і зміна температури охолоджуючої води.

Для виготовлення фурм використовують гарячекатані труби з товщиною стінки 6,8 або 9 мм і з зовнішнім діаметром 102, 108, 114, 121, 127, 133, 140, 146, 152, 159, 168, 180,194,219,245,273,299,325,351,377, 426,470 мм.

Діаметр труб підбирають з умови забезпечення необхідних прохідних перетинів для кисню й охолоджуючоїрідини.

Основні конструктивні параметри продувних фурм кисневих конвертерів різної місткості приведені в таблиці 3.1 і можуть бути використані в розрахунку.

Довжина частини фурми, що опромінюється, Н складається з довжини частини, що знаходиться в конвертері, Н1 і довжини частини, що знаходиться в каміні ОКГ, Н2. Величина Н₁ може бути визначена, якщо відомо висоту робочого простору конвертера Н_рп, глибина ванни конвертера h₀, положення фурми щодо рівня спокійної ванни під час продувки h, тобто:

Н₁=Н_рп - (h₀+h). (5.8)

Довжина частини фурми, що знаходиться в каміні ОКГ, може бути прийнята рівною:

Н₂=Н₁. (5.9)

Висота робочого простору і глибина ванни розраховуються в попередньому розділі проекту, а положення фурми щодо рівня спокійної ванни можна вважати постійним у процесі продувки. Для агрегатів різної місткості значення ∆h приведені в таблиці 5.1

Таблиця 5.1- Положення фурми щодо сталеплавильної ванни

G, т	50-100	130-200	250-300	350-400
h, м	0,8...1,0	1,0...1,3	1,3...1,5	1,5...1,7

Щільність теплового потоку на фурму в конвертері q₁ може бути прийнята рівної (4 -5) •10⁶, у каміні ОКГ q₂ = (2,0...2,5) • 10⁶ кДж/(м²∙ч).

Для попередження утворення парових пухирців і накипи швидкість охолоджуючої води в зовнішньому зазорі фурми повинна бути не менш 6 м/с, а максимальний перепад температури не повинний перевищувати 25 °С.

З обліком сказаного формула (5.7) перетвориться до виду:

(5.10)

D_н =0,203,D_ф=0,102 беремо з таблиці 3.1:

D_в= D_н -2·δ=0,203-2·0,008=0,187, м

D_п = 0,176 м.

Площа кільцевого зазору між зовнішньою і проміжною трубами, м²:

S₁ = D_в² –D_п²)= ·( 0,187²-0,176²)=0,003 (5.11)