Фурма

 

ФУРМА, содержащая наружный охлаждаемый воздух, центральную трубу для подачи газа, головку с соплами и плоские радиальные перегородки, отличающаяся тем, что. с целью повышения стойкости и снижения трудоемкости изготовления, она дополнительно снабжена дуговыми и цилиндрической вставками, расположенными между кожухом и трубой для подачи газа, причем радиальные перегородки свободно установлены относительно кожуха, нижний срез цилиндрической вставки установлен с зазором относительно внурренней поберхности торца головки, верхний срез соединен с нижними срезами дуговых вставок, а отношение наружного диаметра и высоты цилиндрической вставки к внутреннему диаметру i кожуха фурмы равно 0,8-0,9 и 1-2 W соответственно. о х S5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

gag С 21 С 5/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ й

ЬМЬ41М1 »*

Ф

° °

I

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3541282/22-02 (22) 17.01.83 (46) 30.04.84. Бюл. ¹ 16 (72) А.П. Глике, К.А.Гребень, Е.П.Покотило, Ю.И Лаворонков, J1.Н.Канаплин н А.Д.Чертов (71) Институт газа АН УССР (53) 669.184.142(088.8} (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 370242, кл. С 21 С 5/48, 197 1.

2. Авторское свидетельство СССР № 384880, кл. С 21 С 5/48, 1972. (54)(57) ФУРИА, содержащая наружный охлаждаемый воздух, центральную трубу для подачи газа, головку с соплами и плоские радиальные перегородки, отличающаяся тем, что. с целью повышения стойкости и снижения трудоемкости изготовления, она дополнительно снабжена дуговыми и цилиндрической вставками, расположенными между кожухом и трубой для подачи газа, причем радиальные перегородки свободно установлены относительно кожуха, нижний срез цилиндрической вставки установлен с зазором относительно внутренней поверхности торца головки, верхний срез соединен с нижними срезами дуговых вставок, а отношение наружного диаметра и высоты цилиндрической вставки к внутреннему диаметру кожуха фурмы равно 0,8-0,9 и 1-2 соответственно.

1089142

Изобретение относится к спомогательным устройствам — фурмам для ввода газов и взвешенных в них твердых материалов в металлические и шлаковые расплавы и может быть ис- 5 пользовано в сталеплавильных агрегатах с продувкой ванны кислородом и вдуванием в ванну шлакообраэующих, окисляющих и науглероживаюших доба-вок, для продувки металла в ковшах, в доменных печах,как фурма для подачи дутья, в процессах пирометаллургической переработки шлаков цветной металлургии.

Известна фурма для продувки метал- 15 ла, содержащая трубу для подачи окислительного газа, расположенные концентрично с ней трубы для подвода и отвода охлаждающей воды, соединенные с головкой, имеющей соп- 20

Ла, и прикрепленный к соплам направляющий вкладыш для подачи воды в центральную часть головки (1) .

В центре направляющего екладыша. выполнено отверстие для пропуска ; 25 воды с помощью входного сечения, равной площади проходного сечения подводящего воду тракта, причем направля щий вкладыш и донышко головки образуют канал, проходное сечение ЗО которого по площади равно сечению отверстия в направляющем вкладыше.

Однако данная фурма характеризуется повышенным расходом металла и трудоемкостью при изготовлении.

Дополнительная разделительная труба, металлоемкая головка и большое количество сварных соединений значительно увеличивают вес фурмы. Направляющий вкладыш такой конструкции для 4р прохода воды в центре дает низкую скорость воды на выходе из него и образует застойные зоны и очаги парообразования в головке и во всей

I фурме, поэтому данные фурмы имеют 4 повышенный расход воды, значительные затраты энергоресурсов и, как правило, низкую стойкость.

Наиболее близкой к предлагаемой является фурма, содержащая наружный охлаждаемый кожух, центральную трубу для подачи газа, головку с соплами и плоские радиальные перегородки (2) .

Недостатком известной фурмы является низкая стойкость, обусловленная отсутствием компенсации знакопеременных термических напряжений в жесткой сварной конструкции, состоящей из охлаждаемого кожуха, трубы для подачи газа и расположенных меж ду ними ппоских радиальных перегоро. док. Сварка кожуха с плоскими перегородками усложняет изготовление фурмы, так как требует либо предварительного расчленения кожуха на две продольные части с последующей приваркой их к перегородкам, либо применения специальных методов сварки, например электро-лучевой, еще не получивших широкого применения.

Направляющие ребра только в некоторых случаях могут придавать параллельность движению потока охлаждающей воды в головке, например, для одно-, двух- и четырехсопловых фурм. В компактных головках с нечетным количеством сопел или количеством сопел больше 4 параллельные направляющие ребра установить невозможно, так как этому мешают соседние сопла.

Увеличение же зазоров между соплами приведет к росту диаметра головки и самой фурмы и неоправданному перерасходу материалов для изготовления фурмы, расходов воды на ее охлаждение и потерь тепла с охлаждающей водой.

Цель изобретения — повышение стойкости и снижение трудоемкости изготовления фурмы.

Указанная цель достигается тем, что в фурме, содержащей наружный охлаждаемый кожух, центральную трубу для подачи газа, головку с соплами и плоские радиальные перегородки, дополнительно снабжена дуговыми и цилиндрической вставками, расположенными между кожухом и трубой для подачи газа, причем радиальные перегородки свободно установлены относительно кожуха, нижний срез цилиндрической вставки установлен с зазором относительно внутренней поверхности торца головки, верхний срез соединен с нижними срезами дуговых вставок, а отношение наружного диаметра и высоты цилиндрической вставки к внутреннему диаметру кожуха фурмы равно 0,8-0,9 и 1-2 соответственно.

На фиг. 1 изображена предлагаемая фурма, продольный разрез, на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3— разрез Б-Б на фиг. 2, на фиг. 4— разрез В-В на фиг. 2, 1089142

Фурма содержит концентрически расположенные наружный охлаждающий кожух 1 и трубу 2 для подачи окислительного газа. К выходным концам кожуха 1 и трубы 2 жестко по окруж- 5 ности прикреплена головка 3 с соплами. С наружной поверхностью трубы 2 по всей длине фурмы жестко соединены плоские радиальные перегородки 4 и 5.

1О которые плотно установлены по всеи длине с внутренней поверхностью кожуха 1. Кожухом 1, трубой 2, перегородками 4 и 5 образованы щели для охладителя.

Нижние основания перегородок 4 и 5 выполнены с острыми углами при вершине, к которым прикреплены торцами дуговые вставки 6 и 7. К последним присоединена цилиндрическая вставка 8, соосно расположенная между трубой 2 и кожухом 1. Нижний срез цилиндрической вставки 8 с внутренней поверхностью головки образуют зазор для отвода воды. Дуговые вставки 6 и 7 имеют форму полуколец, расположенных под углами к кожуху и трубе 2 соответственно. Дуговая вставка 6 верхним срезом присоединена к кожуху 1, а нижним — к цилиндрической вставке 8, к которой при- 30 креплен и нижний срез вставки 7, а верхний ее срез присоединен к трубе 2. Дуговая вставка 7 имеет внешний диаметр, равный внутреннему диаметру вставки 6, внутренний диаметр вставки 7 равен внешнему диаметру трубы 2, а внешний диаметр вставки 6 равен внутреннему диаметру кожуха 1, следовательно, дуговая вставка 7 является меньшей по размеру, а встав-ФО ка 6 — большей.

Фурма работает следующим образом.

В конвертер или другой сталеплавильный агрегат загружают необходимое количество твердой металлоэавалки и 45 заливают положенное количество жидкого чугуна. Затем через горловину вертикально вниз вводят фурму внутрь конвертера, открывают кислород, который, проходя по трубе 2 и соплам, 10 продувает жидкий металл. После окончания продувки металла кислород закрывают и фурму выводят из полости конвертера в верхнее положение.

Охлаждение фурмы осуществляют следующим образом.

Воду для охлаждения фурмы подают в одну из половин кольцевой щели, образованной внутренней стенкой кожуха 1 и наружной трубы 2 и разделенной радиальными перегородками 4 и 5, а затем она поступает через сечение, образованное внутренней боковой поверхностью большей конусной вставки 6 и половиной, наружной поверхности трубы 2, и попадает далее в концентрическую полость, образованную внутренней поверхностью цилиндрической вставки 8 и наружной поверхностью нижнего конца трубы 2. Омывая внутреннюю поверхность головки 3 с соплами, охлаждающая вода через кольцевую щель, образованную наружной поверхностью цилиндрической вставки 8 и внутренней поверхностью кожуха 1, попадает в щель, образованную наружной боковой поверхностью меньшей конусной вставки 7, внутренней поверхностью кожуха 1 и наружной трубы 2, и уходит на выход.

Окислительный газ подают по внутренней полости трубы 2 через сопла головки 3

Плоские радиальные перегородки делят кольцевую щель между наружным кожухом и внутренней трубой для подачи газа на две части, одна из которых служит для подвода, а дру-.. гая — для отвода охлаждающей воды.

Радиальные перегородки плотно прикреплены к трубе для подачи газа и свободно установлены относительно внутренней поверхности кожуха, что обеспечивает перемещение кожуха относительно перегородки или периодическом нагреве-охлаждении его без возникновения значительных напряжений и увеличивает стойкость фурмы.t.

Первая дуговая вставка расположе. на на выходе из щели для подвода охлаждающей воды в головку фурмы под углом к кожуху и направляет поток воды внутрь цилиндрической вставки.

Цилиндрическая вставка стабилизирует поток воды и равномерно направляет его на охлаждение головки фурмы.

Вторая дуговая вставка расположена под углом к кожуху на входе в щель для отвода воды и обеспечивает плавный отвод воды из головки фурмы без образования застойных зон. Равномерное движение воды обеспечивает хорошее охлаждение головки и способствует повьппению ее стойкости.

Цилиндрическая и дуговые вставки имеют малый вес, просты в иэготовле1089142 нии и монтаже при сборке фурмы. Так на сборку известной фурми> уходит времени примерно в, 2 раза больше, чем предлагаемой соответственно

4 ч и около 2 ч.

Результаты испытаний приведены в табл. 1 и 2.

Из данных табл. 1 видно, что при отношении высоты цилиндрической вставки к внутреннему диаметру кожуха = 1,5, в табл. 2 — при

0 отношении наружного диаметра цилиндрической вставки к внутреннему диаметру кожуха — = 0,85. Перепад тем.Ь ператур на входе и выходе воды из фурмы составйт 20-21 С. Кроме того, оптимальными с точки зрения стойкости, расходам и давлениям охлаждающей воды является отношение наружного диаметра цилиндрической вставки к внутреннему диаметру кожуха в пределах 0,8-0,9, а отношение высоты вставки к внутреннему диаметру кожуха — 1-2.

При — ь 0 8 сильно увеличивается

Ct

Ь диаметр кожуха, расход воды на охлаждение фурмы и потери тепла с ох-. лаждающей водой. Из-за роста в этом

Таблица

Предлагаемая фурма

ИзвестОтношение наружного диаметра цилиндрической вставки к внутреннему диаметру кожуха

1 ) ная фурма

Показатель

Стойкость фурмы, плавок

56 90

113

120 130 97

355 284 23 7 203 17 8 158

Потери тепла с охлаждающей водой, 10 ккал/ч

071 057 047 041 038 032

0,45

Потери давления воды, атм:

3,12 3,36 3,88 4,50 5,83 10,49

0,12 0,18 0,29 0,49 1,13 4,50

4,40 в фурме

Расходы воды на охлаждение фурмы, М3 /ч 21,0 в головке фурмы 0,48 случае размеров щелей для прохода воды падает ее скорость и ухудшаются условия охлаждения фурмы, Этив объясняется снижение стойкости фурм

S в указанных условиях. При >0,9

Ы

i стойкость фурмы снижается. В этих условиях резко уменьшается щель для прохода воды, при приводит к резкому повышению давления воды и нарушению условий охлаждения при незначительном короблении фурмы.

Снижение стойкости фурмы для

Ф 1 0 объясняется нарушением равномерности распределения воды в головке. В этих случаях вода сильнее охлаждает сторону головки, противоположную щели для подвода воды в фурму. При — 2 возрастают потери

Н

20 Р давления воды в фурме при практически неизменной стойкости.

Экономический эффект, получаемый путем повышения стойкости фурмы и снижения трудоемкости изготовления, состави. 69,7 тыс.руб.

В табл. 1 даны результаты испытаний, в табл. 2 — влияние параметЗО ров цилиндрической ставки на стойкость фурмы.

1089142

Таблица

Предлагаемая фурма

Известтношение высоты цилиндрической вставки к нутреннему диаметру кожуха

Показатель,5 1,0

2,0

90 .

124

120

113

125

А-А

Стойкость фурмы, пл. ная фурма () 1,5 (2,5

1089142

1089142

В-В

Составитель Л. Шарапова

Редактор Н. Ковалева Техред С.Легеза

Корректор А. Ильин

Заказ 2874/24

Тираж 540

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4