Фурма для донной продувки металла

 

1. ФУРМА ДЛЯ ДОННОЙ ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА, включающая центральную , кислородподводящую трубу с несколькими соплами в ее выходной части , расположенньоми по осесимметричной окружности под углом к вертикальной оси фурмы и встроенньили в пористый огнеупорный блок, герметично заключенный в коаксиальную промежуточную трубу подвода защитной среды , установленную с кольцевым зазором в наружную трубу подвода защитной среды, отличающаяся тем, что, с целью повышения стойкости , технологичности изготовления и ремонта фурмы, кислородподводящая и промежуточная трубы в выходной части снабжены съемньтм распределительным коллектором, выполненным в виде двух герметично соединенных нижней и верхней металлических чаш, образующих между собой полость, сообщающуюся через расположенные в нижней чаше каналы с трактом подвода защитной среды по промежуточной трубе, причь М в верхней и нижней чашах коллектора соосно размещены отверстия, в которых закреплены с помощью разъемных герметичных соединений сопла, выполненные из двух концентрично установленных с зазором труб, при этом наружные трубы сопел , встроенные в пористый огнеупорный блок, закреплены в отверстиях верхней чаши с выходом нижних торцов в прлость коллектора, пористый огнеупорный блок заключен в съемную металлическую обечайку ,установленнну 1о на верхней чаше с кольцевым зазором по отношению к наружной трубе подвода защитной среды, а внутренние трубы сопел закреплены в отверстиях нижней чаши с выходом нижних торцов (Л в кислородподводящую трубу. 2.фурма по П.1, отлич аюс щ а я с я тем, что в.верхней чаше выполнены каналы подвода защитной среды из полости коллектора в пористый . огнеупорный блок. 3.Фурма по ПП.1 и 2, о т л и чающаяся тем, что, с целью повьлиения эффективности перемеши05 вания ванны и выхода жидкой стали, сопла размещены в чашах коллектора VI и в пористом огнеупорном блоке тано генциально относительно вертикальной оси . СП 4.Фурма по пп.1-3, отлича4 ющаяся тем, что сопла выполнены с изгибом по длине по полувит .ковой цилиндрической винтовой линии и размещены в чашах коллектора и в пористом огнеупорном блоке по конпентрическим окружностям относительно вертикальной оси при чередующемся направлении изгиба сопел через каждый ряд по правой и левой резьбе.

„„Su„„1067054 А

COlO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(50 С 21 С 5 48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 1 - .:, К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3509059/22-02 (22) 09.11.82 (46) 15.01.84. Бюл. Р 2 (72) А.Г. Чернятевич, Ю.И. Шиш, К.Г. Носов, Ю.Н. Борисов, С.Н. Петров, A.Ñ. Тартаковский, Ю.И. Гладилин, А.П. Наливайко, Ю.Ф. Костыря и С.С. Красан (71) Днепродзержинский ордена Трудового Красного Знамени индустриальный институт им; М.И. Арсеничева (53) 669.184(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 467110, кл. С 21 С 5/42, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

М 943293, кл. С 21 С 5/48, 1980. (54) (57) 1. ФУРМА ДЛЯ ДОННОИ ПРОДУВКИ NETAJIJIA включающая центральную. кислородподводящую трубу с несколькими соплами в ее выходной части, расположенными по осесимметричной окружности под углом к вертикальной оси фурмы и встроенными в пористый огнеупорный блок, герметично заключенный в коаксиальную промежуточную трубу подвода защитной среды, установленную с кольцевым зазо- ром в наружную трубу подвода защитной среды, о т л .и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения стойкости, технологичности изготовления и ремонта фурмы, кислородподводящая и промежуточная трубы в выходной части снабжены съемным распределительным коллектором, выполненным в виде двух герметично соединенных нижней и верхней металлических чаш, образующих между собой полость, сообщающуюся через расположенные в нижней чаше каналы с трактом подвода защитной среды по промежуточной трубе, причем и верхней и нижней чашах коллектора соосно размещены отверстия, в которых закреплены с помощью разъемных герметичных соединений сопла, выполненные из двух концентрично установленных с зазором труб, при этом наружные трубы со пел, встроенные в пористый огнеупорный блок, закреплены в отверстиях верхней чаши с выходом нижних торцов в полость коллектора, пористый огнеупорный блок заключен в съемную металлическую обечайку,установленнную на верхней чаше с кольцевым зазором по отношению к наружной трубе подвода защитной среды, а внутренние трубы сопел закреплены в отверстиях Я нижней чаши с выходом нижних торцов в кислородподводящую трубу.

2. Фурма по п.1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что в. верхней чаше выполнены каналы подвода защитной среды из полости коллектора в порис- Я тый. огнеупорный блок.

3. Фурма по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности перемеши.вания ванны и выхода жидкой стали, сопла размещены в чашах коллектора и в пористом огнеупорном блоке тангенциально относительно вертикальной оси фурье.

4. Фурма по пп.1-3, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что сопла выполиены с изгибом по длине по полувит.ковой цилиндрической винтовой линии и размещены в чашах коллектора и в пористом огнеупорном блоке по концентрическим окружностям относительно вертикальной оси при чередующемся направлении изгиба сопел через каждый ряд по правой и левой резьбе.

1067054

Изобретение относится к черной металлургии, в частности и конструк ции фурм для донной продувки металла в конвертерах, и может быть использовано при выплавке стали в агрегатах, работающих с продувкой 5 металлической ванны под ее уровень.

Известна фурма для донной продувки металла, состоящая из двух коаксиальных труб, встроенных в огнеупорный пористый блок, снабженная пат- 30 рубками независимого подвода кислорода к центральной трубе защитной среды в кольцевой зазор между трубами и к пористому блоку Ã13.

Недостатком данной фурмы является то, что она не обеспечивает рассредоточенный подвод кислорода в объем металлической ванны.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является фурма для донной продувки металла, включающая центральную кислородподводящую трубу с несколькими соплами в ее выходной части, расположенными по осесимметричной окружности под углом к вертикальной оси фурмы и встроенными в пористый огнупорный блок, герметично заключенный в коаксиальную промежуточную трубу подвода защитной среды, установленную с кольцевым зазором в наружную трубу подвода защитной среды.

Конструкция фурмы обеспечивает вдувание кислорода в темаллическую ванну рассредоточенными струями, что способствует организации "мягкой" продувки при большом расходе кислорода Г2).

Недостатком известной фурмы является пониженная ее стойкость из-за 40 слабой защиты межсопельного пространства рабочей поверхности пористого огнеупорного блока от агрессивного воздействия высоких температур, развивающихся при взаимодействии кислородных струй с металлом. Это объясняется невозможностью обеспечения подачи надлежащего. количества защитной среды через поры огнеупорного блока и отсутствием более 50 эффективного с точки зрения стойкости фурмы потока защитной среды вокруг каждой кислородной струи. Ограничение в расходе защитной среды (например, природного газа) снижает также эффективность использования фурмы как горелки для предварительного подогрева скрапа в конвертере перед плавкой. Кроме того, в процессе из носа данной фурмы по мере разрушения днища конвертера расстояние меж- @» ду соплами на поверхности блока все время уменьшается, что сопровождается ухудшением условий защиты межсопельного пространства, объединением кислородных струй вблизи торца g5 блока, а следовательно, снижением стойкости фурмн и эффективности продувки.

Известная конструкция фурмы не обеспечивает подвод и создание кольцевого потока защитной среды вокруг каждого кисяородного сопла, размещенного в огнеупорном блоке.

Блок с соплами прецставляет неразьемную конструкцию с кислородподводящей и промежуточной трубами фурмы, а поэтому побывавшая в эксплуатации фурма не подлежит ремонту путем замены изношенного блока с соплами на новый. Это ведет к повышенным непроизводительным затратам времени и материалов при изготовлении фурм.

Кроме этого, указанная конструкция фурмы не позволяет повысить эффективность перемешивания ванны и выхода жидкой стали, а также способствует снижению стойкости футеровки стен конвертера, что связано с расположением сопел в огнеупорном блоке только по окружности относительно одного центрального сопла под углом к вертикальной оси фурмы. При таком варианте размещения сопел в блоке не реализуется вращательное движение потоков металла и шлака в горизонтальной плоскости конвертерной ванны, способствующее интенсификации тепло- и массообменных процессов между шлаковой и металлической фазами и, как результат, снижению содержа. ия окислов .железа в шлаке и увеличению выхода жидкой стали .

Цель изобретения — повышение стойкости, технологичности изготовления и ремонта фурмы, а также повышение эффективности перемешивания ванны и выхода жидкой стали.

Поставленная цель достигается тем, что в, фурме для донной продувки металла, включающей центральную кислородподводящую трубу с несколькими соплами в ее выходной части, располо>кенными по осесимметричной окружности под углом к вертикальной оси фурми и встроенными в пористый огнеупорный блок, герметично заключенный в коаксиальную промежуточную трубу подвода защитной среды, установленную с кольцевым зазором в наружную трубу подвода защитной среды, кислородподводящая и проме>куточные трубы .в выходной части снабжены съемным распределительным коллектором, выполненным в виде двух герметично соединенных нижней и верхней металлических чаш, образующих между собой полость, сообщающуюся через расположенные в нижней чаше каналы с трактом подвода защитной среды по промежуточной трубе, причем в верхней и нижней ча1067054 шах коллектора соосно размещены отверстия, в которых закреплены с омощью разъемных герметичных соеди«ений сопла, выполненные из двух концентрично установленных с зазором труб, при этом наружные труби сопел, встроенные в пористый огнеупорный блок, закреплены в отверстиях верхней чаши с выходом нижних торцов в полость коллектора, пористый огнеупорный блок заключен в съемную 10 металлическую обечайку, установлен- . ную на верхней чаше с KQJIE E\eBb«M зазором по отношении к наружной трубе подвода защитной среды, а внутренние трубы сопел, закреплены в от- 15 верстиях нижний чаши с выходом нижних торцов в кислородподводящуи . трубу.

В верхней чаше выполнены каналы подвода защитной среды из полости 20 коллектора в пористый огнеупор:.«ый бло.к.

Сопла размещены в чашах коллектора и в пористом. огнеупорном блоке тангенциально относительно вертикаль- 25 ной оси фурмы.

Кроме того, сопла выполнены с изгибом по длине ro полувитковой цилиндрической винтовой линии и размещены в.чав«ах коллектора и в пористом огнеупорном блоке.по концентрическим окружностям относительно вертикальной оси при чередующемся направлении изгиба сопел через каждый ряд по правой и левой резьбе.

На фиг. 1 изображена фурма, вертикальный разрез; на фиг. 2 — сечение A-A на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг, 4, распределительный коллектор c пористым огнеупорным блоком при размещении в них 40 прямолинейных сопел с двумя углами наклона к вертикальной и горизонтальI ной плоскостям фурмы (тангенциально относительно вертикальной оси фур«ь«); на фиг. 4 — вид В на фиг. 3; 45 на фиг. 5 †.распределительный коллектор с пористым огнеупорным блоком при размещении в. них сопел, выполненнь«х с изгибом по длине по полувитковой цилиндрической винтовой 50 линии, вертикальный разрез; на фиг. 6 — вид Г на фиг. 5.

Фурма состоит из трех коаксиальных труб 1-3 с патрубками 4, оораэуищими тРакты для подвода кислорода и защитной среды. Трубы 1-3 в нижней части снабжены фланцами 5 и герметично закрепляются между собой с помощью фланца 5 и шпилек 6.

Внутренняя кислородподводящая труба

1 и промежуточная труба 2 подвода защитной среды в выходной части 7 снабжены съемным распределительным коллектором, выполненным в виде двух герметично соединенных нижней 8 и верхней 9 металлических чаш, образую- 65 щих между собой полость 10„ сообщающуюся через расположенные в нижней чаше по кругу цилиндрические каналы

11 с трактом 12 подвода защитной среды .по промежуточной трубе 2. Ча ши 8 и 9 коллектора соединяются между собой шпильками 13. В верхней

9 и нижней 8 чашах коллектора соосно размещены отверстия 14, в которых

)закреплень« с помощь> сальниковых уплотнений 15 сопла из двух концентрично установленных с зазором труб. Наружные трубы 16 сопел, встроенные в пористый огнеупорный блок 17, закреплены в отверстиях верхней чаши 9 с выходом нижних торцов 18 в полость 10 коллектора. Блок 17 заключен в съемную металлическую обечайку 19, установленную на верхней чаше 9 на реэьбовом соединении 20 с кольцевым зазором к наружной трубе 3 подвода защитной среди. Внутренние трубы 21 сопел закреплены в отверстиях 14 нижней чаши 8 с выходом нижних торцов 22 в кислородподводящую трубу 1. В собранном виде распределительный коллектор с пористым . огнеупорным блоком и соплами герметично крепится через патрубок 23 нижней 8 чаши на резьбовом соединении с уплотнительной прокладкой

24 к кислородподводящей трубе 1. При этом нижняя чаша 8 .коллектора по периферии своей проточкой 25 плотно стыкуется с выходной частью проме>куточной трубы 2.

Верхняя чаша 9 коллектора снабжается каналам 26 для подвода защитной среды из полости 10 коллектора в пористый огнеупорный блок 17. Четыре прямолинейных сопла из концентрично установленных с зазором труб

16 и 21 размещены в чашах коллектора и в блоке 17 по окружности относи-. тельно вертикальной оси фурмы т«од углом 45 к ней (фиг. 1 и 2).

Для повышения эффективности перемешивания ванны четыре прямолинейных сопла иэ труб 16 и 21 могут быть размещены в чашах коллектора и в блоке 17 с двумя углами наклона к вертикальной и горизонтальной плоскостям фурмы (фиг. 3 и 4), При этом углы наклона и разворота сопел рава ны между собой и составляют 45

Повышение эффективности перемешивания ванны при одновременном сохранении межсопельного расстояния на поверхности пористого огнеупорного блока фурмы по мере ее износа достигается выполнением сопел с изгибом по длине по полувитковой цилиндрической винтовой линии концентрично установленных с зазором труб 16 и

21 (фиг. 5 и 6). При этом три сопла, установленных по внутренней концентрической окружности 27, имеют изгиб по правои резьбе, а три сопла, 1067054 размещенные по наружной окружности

28, изогнуты по левой резьбе.

При Фангенциальном размещении сопел в чашах коллектора и в блоке (с двумя углами наклона к вертикаль ной и горизонтальной плоскостям) угол наклона сопел к вертикальной плоскости фурмы в 80 является верх.а ним пределом и не может быть больше этой величины, так как в этом случае происходит интенсивное разрушение днища конвертера,из-эа слишком близкого Расположения к последнему высокотемпературных реакционных зон, возникающих в местах взаимодействия кислородных струй с металлом. 15

По этим же причинамугол наклонаразворота сопел к горизонтальной плоскости фурмы в 10 является нижним пределом и не может быть меньше этой величины.

Угол расположения сопел в 10О к вертикальной плоскости фурмы является нижним пределом на том основании, что дальнейшее уменьшение этой величины ведет к слиянию кислородных стРУЙ в общий поток и черезмерно бурному ходу продувки с образованием значительных выбросов металла и шлака из агрегата. Последнее способствует снижению выхода жидкой стали.

На этом же основании угол наклона 30 (разворота) сопел к горизонтальной плоскости фурмы в 80 является верхним пределом и не может быть больше этой величины.

Фурма работает следующим образом. 35

По внутренней трубе 1 кислород под давлением поступает к выходной части 7 кислородной трубы 1 и герметично соединенному с ней патрубку

23 нижней чаши 8 коллектора и через внутренние трубы 21 сопел рассредоточенными струями вдувается в метал-. лическую ванну, что способствует организации "мягкой" продувки при .большом расходе кислорода. При этом в случае размещения сопел в чашах коллектора и в блоке тангенциально относительно вертикальной оси фурмы одновременно достигается улучшение перемешивания ванны за счет органиэации дополнительного вращения металла относительно оси каждой фурмы. Если выполнение с ,изгибом по длине по полувитковой цилиндрической винтовой линии сопла размещены в чашах коллектора и в блоке по двум концентрическим окружностям относительно вертикальной оси фурмы при направлении изгиба сопел в одном ряду по правой резьбе, а в другом по левой, то обеспе- 60 чивается дополнительное вращательное движение металла в пределах реакционной зоны в противоположных направлениях, что позволяет интен.сифицировать массо- и теплообменные 65 процессы в ней. Кроме того, использование сопел с изгибом по длине по полувитковой спирали не сопро-. вождается уменьшением расстояния между соплами по мере износа фурми, что повышает стойкость фурмы и эффек; тивность продувки эа счет лучших условий защиты межсопельного пространства и предотвращения слияния кислородных струй в общий поток.

Один поток защитной среды, например природного газа, от патрубка подается между трубами 1 и 2 и через каналы 11 нижней чаши 8 в полость 10 коллектора, а затем поступает по кольцевой щели между внутренней 21 и наружной 16 трубами сопел на рабочую поверхность пористого огнеупорного блока 17, обеспечивая индивидуальную кольцевую оболочку защитной среды вокруг каждой кислородной струи и, тем самым, надежную защиту рабочей поверхности огнеупорного блока от высокотемпературного физического и химического воздействия газовой, металлической и шлаковой фаз реакционной зоны.

Природный газ из полости 10 коллектора поступает также по каналам

26 верхней чили 9 в пористый огнеупорный блок, проходит через поры на его рабочую поверхность, дополнительно защищая межсопловое пространство поверхности блока.

Второй поток защитной среды от патрубка подается в зазор между наружной 3 и пр межуточной 2 трубами и выходит в металл в виде кольцевой струи, надежно защищая весь торец фурмы от разрушения.

Помимо увеличения стойкости фурмы, создание индивидуальной кольцевой оболочки защитной среды вокруг каждой кислородной струи способствует повышению эффективности использования предлагаемой конструкции фурмы в роли горелки для предварительного подогрева скрапа в конвертере.

Это обеспечивается в результате большего расхода защитной среды и лучшей организации перемешивания топлива с кислородом.

Данная конструкция фурмы обеспечивает быструю ее замену в днище конвертера в ходе компании без смены самого днища. При этом из наружной трубы 3 фурмы, закрепленной в днище конвертера, после разъединения фланцевых соединений вынимается как единое целое кислородподводящая 1 и промежуточная 2 трубы и соединенные с ними коллектор и пористый огнеупорный блок с соплами. Коллектор и огнеупорный блок с соплами отделяются от кислородподводящей 1,и промежуточной 2 труб и заменяются новыми, заранее подготовленными, а фурма собирается в обратной последовательнос.

1067054 ти.С целью сокращения времени на замену фурмы и повышения производительности агрегата целесообразно сразу осуществлять замену сборного узла, состоящего из кислородподводящей, промежуточной труб и соединенных,с 5 ними коллектора и огнеупорного блока с соплами, на новый, заранее подготовленный.

Преимущество предлагаемой конструкции фурмы заключается также в 10 том, что изнашиваемыми до определенной степени в процессе эксплуатации узлами являются только внутренняя

21 .и наружная 16 трубы сопел, пористый огНеупорный блок 17 с мвталли- д ческой обечайкой 19, что позволяет осуществлять их замену на участке подготовки фурм в цехе при монтаже узла фурмы, состоящего из верхней чаши коллектора 9 и крепящихся к ней наружных труб, 16 сопел, встроенных в пористый огнеупорный блок 17, заключенный в металлическую обечайку 19, а также при соединении этого узла с нижней чашей 8 коллектора.

Это повышает. технологичность изготовления и ремонта фурмы по сравнению с известными образцами.

По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция фурмы позволяет повысить ее стойкость, произвогить быструю замену износившихся фурм в днище конвертера по ходу кампании беэ смены самого днища и тем самим ликвидировать простой конвертера и повысить производительность агрегата, повысить эффективность использования фуроры как горелки для предварительного подогрева скрана в конвертере, эа счет этого увеличить долю скрапа в металлошихте и производительность процесса, увеличить эффективность перемешивания ванны и выход жидкой стали, повысить технологичность изготовления и ремонтоспособность фурмы. Кроме того, по сравнению с прототипом предлагаемая фурма надежнее в эксплуатации, ее стойкость должна быть минимум на

ЗОВ выше. В результате ликвидации простоев конвертера по замене днища в ходе кампании, доведения стойкости днища до стойкости футеровки конвертера производительность конвертеров возрастает минимум на 2%.

Ориен"ировочный экономический эффект от внедрения составляет

112 тыс. руб. в год эа счет повышения стойкости фурм..

1067054

f7

21

1б

ll?.3

106 7054

Фи2.2 в гю

f3

1д

1f

3

10670э4

106 7054

Вжг составитель Л. Шарапова

Редактор Л. Гулько Техред д.Мартяшова Корректор В. Гирняк

Заказ 11156/30 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПИП "Патент", - Ужгород, ул. Проектная, 4