В мировой практике для подачи кислорода и углеродсодержащего порошка в расплав (или рабочее пространство печи) часто применяют манипуляторы с расходуемыми трубками (иногда в литературе они называются расходуемыми фурмами). Такие манипуляторы устанавливаются перед рабочим окном печи (над порогом). Они по­зволяют вводить расходуемые фурмы (обычно две для подачи кисло­рода и одну для подачи углеродсодержащего порошка) в рабочее пространство печи и менять угол их наклона к поверхности ванны с по­мощью поворотного устройства (положение фурм в различные перио­ды плавки показано на рис. 5.1).

Оконный манипулятор

Каждая фурма имеет собственный гидравлический привод, позво­ляющий перемещать ее в горизонтальном и вертикальном направлени­ях с различной скоростью. Управление перемещением фурм осуществ­ляется со специального пульта либо с общего пульта управления печной установкой. Положение и углы наклона фурм различны в раз­личные моменты плавки. Во время плавления шихты фурмы устанав­ливают под большим углом к горизонтали для ускорения образования жидкой ванны, в окислительный период плавки — под меньшими угла­ми для лучшего перемешивания расплава струями вдуваемого газа.

Манипуляторы начинают работать через 2…3 мин после включе­ния печи, чтобы обеспечить раннюю подрезку шихты в районе рабоче­го окна и раннее формирование вспененного шлака, и используются в течение плавления и окислительного периода плавки. Интенсивность подачи кислорода меняется по ходу плавки и зависит от состава при­меняемой шихты.

Недостатком манипуляторов с расходуемыми фурмами (трубка­ми) являются значительные затраты на эти трубки. Кроме того, по­груженные в расплав трубки, нагреваясь, изгибаются и меняют свое положение и угол наклона к поверхности ванны, что существенно снижает эффективность использования кислорода. Поэтому для вду­вания кислорода и углеродсодержащего порошка в рабочее простран­ство печи часто используются оконные водоохлаждаемые фурмы, устанавливаемые на манипулятор с гидравлическим приводом, управляемым с пульта управления. Водоохлаждаемая фурма, разра­ботанная фирмой «Фукс Системтехник», показана на рис. 5.2. Кисло­родный тракт и тракт подачи углеродсодержащего порошка в этой фурме размещены в водоохлаждаемых корпусах. Кислородное сопло такой фурмы имеет форму сопла Лаваля, что обеспечивает сверхзву­ковые скорости истечения кислорода, усиливает перемешивание ван­ны, ускоряет окисление углерода в расплаве. Обычно водоохлаждае­мые фурмы начинают работать после того как шихта в районе рабочего окна прогреется и частично расплавится. При более раннем применении фурмы возможны быстрое разрушение наконечника фурмы и выход его из строя. В то же время медный наконечник и хо­рошее охлаждение фурмы позволяют погружать ее в расплавленный шлак, что повышает эффективность использования вдуваемых кисло­рода и углеродсодержащего порошка.

Оконный манипулятор и оконная комбинированная горелка-фурма

Позднее стали применять оконные комбинированные горелки- фурмы, устанавливаемые на манипулятор. Комбинированная горелка- фурма (мультифурма) представляет собой моноблок для вдувания ки­слорода и углеродсодержащего порошка, а также для факельного на­грева и подрезки шихты кислородом во время плавления. После вклю­чения печи такая фурма работает в режиме топливокислородной горелки со сканирующим факелом, затем в режиме подрезки шихты, вспенивания шлака и окисления углерода. Комбинированная горелка- фурма фирмы «Техносталь» показана на рис. 5.3.

Интенсивность подачи кислорода в рабочее пространство печи оконными манипуляторами составляет 1500…5000 м3/ч, углеродсо­держащих порошков — 20… 80 кг/мин.

Любой способ введения кислорода и углеродсодержащих порош­ков в печь в одном месте не обеспечивает их равномерного распреде­ления в рабочем пространстве. Поэтому и вариант подачи кислорода и углеродсодержащих порошков манипулятором через рабочее окно имеет существенные недостатки.

1.   Подаваемый кислород используется для подрезки и подогрева шихты в ограниченном объеме рабочего пространства печи, приле­гающего к рабочему окну.

2.   Шлак вспенивается главным образом поблизости от рабочего окна; вспененный шлак распределяется на поверхности металлическо­го расплава неравномерно, что ухудшает условия работы футеровки печи.

3.   Часть вдуваемого через рабочее окно углеродсодержащего по­рошка не успевает усвоиться расплавом и удаляется из печи вместе с вспененным шлаком через порог рабочего окна, что приводит к увели­чению расхода порошка.

4.   Подача кислорода и углеродсодержащих порошков в печь мани­пулятором через рабочее окно вынуждает большую часть плавки рабо­тать с открытым окном, что увеличивает подсос воздуха в рабочее пространство печи, количество выделяющихся из печи газов и потери тепла с ними, приводит к повышению расхода энергии на плавку и увеличению расхода электродов.