Фурма для продувки расплава газовым потоком

 

1. ФУРМА ДЛЯ ПРОДУВКИ РАСПЛАВА ГАЗОИда ПОТОКОМ, содержащая головку с соплами и тракты для подачи газа и охладителя, образованые концентрично расположенными трубами, отличающаяся тем, что, с целью повышения стойкости фурмы и интенсификации процессов рафинирования стали и шлакообразования по ходУ плавки путем пульсируквдей подачи газа и возбуждения акустических колебаний при его истечении, центры выходных сечений сопл расположены на одной окружности dy /

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 С 21 С

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21) 34 557 08/22-0 2 (22) 24.06.82 (46), 23.01.84. Бюл. 9 3 (72) В.И.Явойский, A.N.Сизов, Л.A.Смирнов, A.В.Явойский, С.и.жигач, О.Н.Засухин, A.Е.Афонин, М.A.Òðåòüÿêoâ, Г.И.Фугман, С.П.Киселев,. В. Д.Червяков, Г.А.Тарновский, Р.С.Айзатулов, В.В.Турлаев, Г.В.Рыбалов, И.A.Шандроха и lO.В.Пшец (71) Ленинградский механический институт, Московский институт стали и сплавов, Уральский научно-иссле довательский институт черных метал". лов и Нижнетагильский металлурги ческий комбинат им.В.И.Ленина (53) 669.184.142(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 458585 ° кл. С 21 С 5/48, 1969. (54) (57) 1 . ФУРМА для ПРОдуВКИ РАСПЛАВА ГАЗОВЬИ ПОТОКОМ, содержащая головку с соплами и тракты для подачи rasa и охладителя, образова„„su„„1068490 A ные концентрично расположенными тру« бами, отличающаяся тем, .что, с целью повышения стойкости фурмы к интенсификации процессов рафинирования стали и шлакообразования по ходу плавки путем пульсирукицей подачи газа и возбуждения акустических колебаний при его истечении, центры выходных сечений сопл .расположены на одной окруж» ности д -. (0,4-0,6) d по торцу сопловой головки, которая удалена на расстояние 0= (4-6)З от среза фурмы, выполненного в виде насадка, состоящего из цилиндрической части .диаметром д, длиной 6,=(0,5-1,5)д .и конической части с углом раскрытия конусности (= 1-140, направленным к срезу фурмы.

2. Фурма по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что оси сопл про/ходят под углом г=0,1-100 к оси

Фурмы.

1068490

Изобретение относится к металлургии, в частности к дутьевым устройствам, обеспечивающим непрерывную и пульсирукщую подачу газа, и может быть использовано при переделе чугуна, в частности ниэкомарганцовистых, в кислородных конвертерах и продувке расплава инертным газом как в самом сталеплавильном агрегате, так и при внепечной обработке стали.

Известны фурмы для акустической продувки металла в кислородном конвертере.

Иаиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является фурма для продувки расплава газовым потоком, содержащая головку с соплами и тракты для пода и газа и охладителя. образованные концентрично расположенными трубами Г13 °

Однако известная фурма имеет низкую стойкость резонаторов, вызваннуя эроэионным воздействием капель металла на них и незащищенность резонаторов от налипания металла. Это приводит к снижению эффективности работы фурмы и выходу резонаторов из строя. Кроме того, наиболее эффективное воздействие пульсаций кислородного дутья на процессы, протекающие в реакционной зоне конвертора, имеет. место при частотах пульсаций 500-800 Гц, т.е. на порядок ниже, чем обеспечивание указанной фурмой. Иедостатками также являютсятрудность получения большой амплитуды колебаний давления газа в предсопловом объеме фурмы и ограниченная стойкость, вызываемая перегревом подшипников дискового пульсатора и перегревом электродвигателя, что приводит к частым ремонтам фурмы.

Целью изобретения является повышение стойкости фурмы и интенсификация процессов рафинирования стали и шлакообразования по ходу плавки путем пульсирулцей подачи газа и воебуждения акустических колебаний при его использовании.

60 ные течения, вызванные перерасширей

Поставленная цель достигается тем, что в фурме для продувки рас плава газовым потоком, содержащей головку с соплами и тракты для подачи газа и охладителя, образованные концентрично расположенными трубами, центры выходных сечений сопл расположены на одной окружности

d>-(0 4-0,6)И по торцу сопловой головки, которая удалена на расстояние 5 =(4-6)В бт среза фурмы, выполненного в виде насадка, состоящего и цилиндрической части диаметром длиной Ро†(0,5-1,5)8 и коническо асти с углом раскрытия конусности P= 1-14О, направленным к срезу фурмы.

Оси сопл проходят под углом г =0,1-10 . к оси фурмы.

Сопла выполнены в виде сопл Ла5 валя.

На фиг.l показана фурма, у которой оси сопл Лаваля параллельны продольной оси фурмы, т.е. у = 0; на фиг. 2 - то же, у которой оси сопл Лаваля пересекаются под углом

Э. -7о

" Фурма содерх;ит сопловую. головку 1 с соплами 2 Лаваля, связанную с источником сжатого газа с помо« щью водоохлаждаемого газового тракта, образованного трубой 3. Труба

3 заключена в концентрично расположенные трубы 4 и 5, которые образуют водоохлаждаемую рубашку. За сре- зом сопловой головки 1 внутри фурмы установлен насадок 6 диаметром

О, цилиндрическая часть которого длиной Fp=(0,5-1,5)d переходит в расширяющуюся коническую 7 с углом конусности р =1-14 . Оси сопл Ла 5 валя проходят под углом =0,1-100 к ,оси фурмы. Выходные срезы сопл Лаваля образуют уступ по торцовой поверхности сопловой головки..

Удаление сопловой головки от

30 среза фурмы позволяет защитить сопла и торцовую поверхность головки от налипания металла при случайных выбросах его. Иаличие цилиндрического .участка насадка позволяет.стаби»

35 лиэировать процесс пульсационного. истечения газа при соответствующем давлении дутья. Наличие конической расширякщейся части насадка и сходимость осей сопл Лаваля способству4р ют интенсификации отрывных течений на срезе насадка фурмы.

Фурма работает следукщим образом.

Сжатый газ подается по газовому тракту 3 и сверхзвуковые струи исте45 кают из среза сопла Лаваля 2, не взаимодействуя с цилиндрической частью насадка 6. При достижении некоторого значения полного давления газа Ро струи газа начинают взаимодействовать со стенками насадка

-5О в режиме периодического прилипания и отлипания с частотой 400-600 Гц и со среза фурмы истекает единая пульсирукщая струя, изменякщая свои параметры также с частотой

400- 700 Гц. При дальнейшем повышении давления струи газа устойчиво прилипают в стенке цилиндрической части насадка, а на его конической части возникают периодические отрывнием струи и проникновением внешнего для фурмы давления- в конвертер.

Таким образом, благодаря особенностям взаимодействия сверхзвуковых струй, истекакщих в каналы с адиаба1068490

40 дегазации стали.

50 тическим расширением поперечного сечения — в рассматриваемом случае это насадок фурмы диаметром 0 - появляется возможность генерации со среза фурмы пульсирующей сверхзвуковой струи с определенной и регулируемой в зависимости от полного давления дутья частотой.

Испытания моделей фурмы с 4-х и б-тью-сопловой головкой с углом конусности (0 = 0-20 подтв ерждают работоспособность Фурмы и показывают стабильность генерации пульсирующей подачи газа и возбуждения акустических колебаний, сопровождающих процесс пульсационного исте-" чения, в диапазоне варьирования геометрических и. режимных параметров к которым относится число сопл 9 и диаметр критического сечения одного соплад„ полная длина насадка Ги

° длина его цйлиндрической части, угол конусности расширяющейся части р, угол наклона сопл к оси фурмы г давления дутья Р .

Стабильная генерация пульсирующей подачи газа реализуется при изменении угла конусности 8 в диапа-. зоне 1-14О . Угол конусности меньше 1 не позволяет получить устой о чивую генерацию колебаниЯ при ряде сочетаний диаметров критического сечения сопла и насадка. При угле конусности больше 14О генерация ко лебаний также становится неустойчивой.

Уменьшение диаметра окружности, на которой расположены центры выходных сечений сопл Лаваля ниже, чем величина 0,4 д, приводит к срыву устойчивого возбуждения колебаний.

Аналогичный процесс наблюдается и при увеличении диаметра окружности, на которой расположены центры сопл выше, чем величина 0,6 d . Стабильная генерация колебаний реализуется при удалении торца сопловой головки от среза Фурмы на расстоянии в диапазоне 4-6 диаметров насадка. Устойчивая генерация колебаний наблюдается в насадках, состоящих из цилиндрической части, имекщей длину 0,51,58 и расширякщейся конической части с указанньм углом конусности.

Кроме того, устойчивая генерация колебаний реализуется в том случае, когда угол g, под которым оси сопл Лаваля пересекают осъ фурмы, изменяется в диапазоне 0,1-10О.

Перечисленные диапазоны изменения основных параметров фурмы являются оптимальными и позволяют подбором геометрических параметров получать необходимые частотные характеристиt0 ки пульсирующей подачи газа.

Использование предлагаемого изобретения обеспечит существенное повышение стойкости фурмы за счет уменьшения налипания металла на боковые поверхности фурмы и торцовую поверхность соплового блока. Увели-. чение сроха службы фурмы составит

35-50%. Продувка конвертерной ван" ны пульсирукщим потоком кислорода значительно облегчит шлакообразование за счет ускорения процесса ассимиляции извести, что имеет важное значение при переработке в кислородных конвертерах ниэкомарганцевистых чугунов и углеродистого полупродукта, получаемого пфи переработке ванадиевого чугуна. 3а счет этого выход годной стали увеличивается на 0,3-0,7%. Применение пульсирующего дутья с большой глубиной пульсации, обеспечиваемой предлагаемой фурмой, на первой стадии передела ванадиевого чугуна позволяет повысить степень извлечения ванадия в ванадиевый шлак эа счет сниженйя остаточного содержания ванадия в металле с 0,033 до 0,020%. Продувка стали пульсирующим потоком инертного газа при внепечной обработке обеспечит при неизменном расходе аргона более развитую поверхность раздела расплав-газ эа счет создания пузырьков меньшего размера, что позволит повысить эффективность процессов ожидаемый экономическия эффект от вйедрения предлагаемого изобретения при конвертерном переделе низкомарганцевистых и ванадиевочугунов составляет около 2,67 млн.руб.

1068490

ФивМ

ВНИИПИ

Тнраа 544

& а w

Филиал ППП г,Ужгород, Заказ 11399/22

Подписное

"Патент", ул .Проектная,4