Головка фурмы

 

1. ГОЛОВКА ФУРМЫ, включающая основание кислородной трубы и оболочку , закрепленную к основанию посредством дутьевых сопел, размещенных по одной или нескольким окружностям головки под углом к ее вертикальной оси, отличающаяся тем, что, с целью повьшения стойкости головки , оболочка дополнительно закреплена к основанию кислородной трубы по меньшей мере одним стержнем, размещенным в межсопловом пространстве головки фурмы преимущественно по ее оси. (Л С со to ьэ со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

1 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3556268/22-02 (22) 24.02.83 (46) 07.05.84. Бюл. 17 (72) Ф.В.Крайзингер, Д.А.Тарпиньян, С.С.Еременко, С.М.Кленин и В.Д.Стояновский (71) Производственное объединение

"Идановтяжмаш" (53) 669.184.142 (088.8) (56) !. Выложенная заявка ФРГ

11(2937303, кл. С 21 С 5/48, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 859462, кл. С 21 С 5/48, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

11(914637, кл. С 21 С 5/48, 1980.

„„SU„„1091229 1) G 21 С 5/48 (54)(57) 1. ГОЛОВКА ФУРМИ, включающая основание кислородной трубы и оболочку, закрепленную к основанию посредством дутьевых сопел, размещенных по одной или нескольким окружностям головки под углом к ее вертикальной оси, отличающаяся тем, что, с целью повышения стойкости головки, оболочка дополнительно закреплена к основанию кислородной трубы по меиьшен мере одним стержнем, размещенным в межсопловом пространстве головки фурмы преимущественно по ее оси.

1091229

2, Головка фурмы по п.1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что стержень выполнен в виде предварительно напряженной растяжением тяги с резьбовыми концами, размещенными в резьбовых отверстиях основания и оболочки.

3. Головка фурмы по и.1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что стержень выполнен с наружной поверхностью в виде теплообменника с радиальными теплообменными ребрами.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в кислородных фурмах при продувке металлических расплавов в металлургических агрегатах. 5

Известна головка фурмы, содержащая основание кислородной трубы и оболочку, закрепленную к основанию посредством дутьевьгх сопел, при этом, оболочка выполнена сферической в

10 центральной части головки (1$ .

Недостатком известной конструкции является низкая стойкость оболочки в ее центральной части, где тепловое напряжение на фурму в совокупности . !5 с динамическим напором охлаждающей воды приводит к упругим и даже пластическим деформациям оболочки в ее центральном межсопловом пространстве и, в результате, к появлению трещин 20 и прогаров оболочки.

Известна головка фурмы с центральным соплом, в которой исключен из работы центральный участок оболоч-; ки 1.2г. 25

Однако такая конструкция не привела к желаемому результату, так как в данном случае происходит сильное взаимодействие центрального потока кислорода с периферийными, при этом динамические свойства потока снижаются, уменьшается проникающая способность кислородных струйи,как результат, ослабляется ихперемешивающее воздействие на гидродинамику ванны.

Таким образом, многосопловые головки с центральным соплом не нашли практического применения, а промышленное использование головок фурм

4. Головка фурмы го л.1 о т л ич а ю щ а я с я тем, что стержень выполнен с профилированной наружной поверхностью в виде выступов, расположенных по винтовым линиям.

5. Головка фурмы по и.1, о т л и ч а ю m a я с я тем, что стержень выполнен составным из материалов с различной теплопроводностью, при этом часть стержня, примыкающая к оболочке, вьгполнена из материала более высокой теплопроводности. без центрального сопла характеризуется низкой стойкостью оболочки в межсопловом пространстве, особенно при использовании головок в большегрузных конвертерах емкостью свьппе

200 т.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является головка фурмы, включающая основание кислородной трубы и оболочку, закрепленную к основанию посредством дутьевых сопел, размещенньгх по одной или нескольким окружностям головки под углом к ее вертикальной оси.

В такой фурме снижается суммарное давление на оболочку охлаждающей воды, так как больша:;,ость внутренней поверхности оболочки (в ее межсопловом пространстве) располагается под углом к направлению движения потока воды, в результате чего снижается нормальная составляющая динамического напора воды и увеличивается его касательная составляющая. Стойкость голонки в результате повысилась г33.

Недостатком известной конструкции является то, что, несмотря на повышение стойкости оболочки, фактическии выход из строя головок хурмы вследствие прогара оболочки в межсопловом пространстве составляет

60-803 от большего числа вьш1едших иэ строя головок фурмы. Таким образом, практическая стойкость оболочки в межсопловом прострапс т:.1е определяет фактическую стойко т)) I ь1, вок фурмы, которая недостатечи1о < "11 а, особенно

l2?

30

Ъ 109 при исполь овании головок в конвертерах большой емкости.

Цель изобретения — повышение стойкости головки.

Поставленная цель достигается тем, что в головке фурмы, включающей основание кислородной трубы и оболочку, закрепленную к основанию посредством дутьевых сопел, размещенных по одной или нескольким окружностям головки фурмы под углом к ее вертикальной оси, оболочка дополнительно закреплена к основанию кислородной трубы по меньшей мере одним стержнем, размещенным в межсопловом пространстве головки фурмы преимущественно по ее оси.

Стержень выполнен в виде предварительно напряженной растяжением тяги с резьбовыми концами, размещенными в резьбовых отверстиях основания и оболочки.

Стержень выполнен с наружной поверхностью в виде теплообменника с -, радиальными теплообменными ребрами.

Стержень выполнен с профилированной наружной поверхностью в виде выступов, расположенных по винтовым линиям.

Стержень выполнен составным из материалов с различной теплопроводностью, при этом часть стержня, примыкающая к оболочке, выполнена из материала более высокой теплопроводности.

На фиг.l показана предлагаемая головка фурмы, продольный разрез; на фиг.2-6 — то же, варианты.

Головка фурмы состоит из основания

1 кислородной трубы и оболочки 2, закрепленной к основанию 1 посредством дутьевых сопел 3, размещенных по окружности Р головки под углом к ее вертикальной оси 1-1. Кроме этого, оболочка 2 дополнительно закреплена к основанию 1 по меньшеи мере одним стержнем 4, размещенным в межсопловом пространстве головки фурмы по ее оси 1-1. Количество стержней 4 зависит от конструкции головки фурмы, рабочих давлений воды и кислорода. Преимущественным местом установки стержней 4 является центральная часть головки по ее оси. Кроме этого, возможными местами установ- ь . ки стержней являются места в межсоп. ловом пространстве максимального прогиба оболочки, например, в ради9 4 альных плоскостях, равноудаленных от дутьевых сопел 3.

В процессе эксплуатации предлагаемую головку фурмы устанавливают на кислородную фурму известными способами (сваркой, пайкой и т.д.).

В полости головки фурмы между основанием 1 и оболочкой 2 могут быть установлены специальные направляющие вкладыши (не показаны), позволяющие получить рациональную организацию охлаждающих потоков по внутренней поверхности оболочки 2. При этом охлаждающий поток преимущественно направляется к центральной части оболочки 2 и затем растекается от центра в радиальных направлениях. Оболочка

2 в центральной части подвержена переменному давлению охлаждающей воды с одной стороны и интенсивному разогреву от реакционной зоны с другой стороны, снижающему прочностные характеристики материала оболочки 2, которая из условия обеспечения интенсивного теплоотвода выполняется из материала с высокой теплопроводностью, обычно из меди, прочностные характеристики которой невелики, особенно при нагреве ее наружной поверхо ности до 600-900 С. Давление охлаждающей воды и термические напряжения, возникающие,в оболочке 2, складываются, но не приводят к значительным деформациям оболочки 2 вследствие наличия достаточно жесткой связи оболочки 2 посредством стержня 4 с основанием 1 кислородной трубы, которое выполняется обычно массивным из стали с высокими прочностными характери стиками. 1аким образом, наличие стержня 4 в головке фурмы значительно снижает деформацию оболочки.

По одному из конструктивных вариантов стержень 4 может быть выполнен в виде предварительно напряженной растяжением тяги 5,резьбовые концы которой размещены в резьбовых отверстиях бобышки 6 основания Iи бобышки 7 оболочки

2 (см.фиг.2). Резьбовые концы тяги 5 выполнены с правой и левой резьбой и позволяют в процессе сборки или перед установкой головки вращением тяги 5 растянуть ее с осевым усилием, превышающим усилие, действующее на тягу

5 от деформаций оболочки 2, возникающих от воздействия на нее потока охлаждающей воды. При рассмотрении конструктивного варианта выполнения стержня 4 в виде предгари..ельно

Ф 10912 напряженной растяжением тяги 5 предпоч- тительным является его выполнение в виде болта И, завернутого в резьбовое отверстие выступа 9 в центральной части обоЛочки 2 и предварительно напряженного растяжением ат усилия затяжки на головке 10, опирающейся на основание 1 (см.фиг.3). В этом случае герметизация болта 8 и основания 1. достигается сварным швом 11 или10 уплотнением соединения другими известными способами. Выполнение данно.го конструктивного варианта позволяет снизить деформацию оболочки до минимума, а также повысить ее прочность вследствие перераспределения части напряжений оболочки на стержень 4.

Па следующему конструктивному варианту возможно выполнение предлагаемой головки фурмы со стержнем 12, наружная поверхность которого выполнена с радиальными теплоабменными ребрами 13 (см.фиг.4). Выполнение данного конструктивного варианта позволяет улучшить теплоотвод с оболочкн головки фурмы и сбответственно повысить ее прочность и несущую спо собность.

ЕщЕ один вариант конструктивного выполнения головки фурмы предусматривает выполнение стержня 14 с профилированной наружной поверхностью в виде

29 б выступов 15 расположенных по винтовым линиям (см.фиг.5), Данный конструктивный вариант позволяет охлаждающий поток направить под острым углом к поверхности обслочки в районе крепления стержня 14, чем повышается скорость теплоотвода с охлаждаемой поверхности оболочки.

Стержень 4 также может быть выполнен составным из стальной части 16, соединенной с основанием 1 кислородной трубы, и медной части 17, соединенной с оболочкой 2, при этом части

16 и 17 могут быть соединены стяжкой гайкой 18 или другим известным спосо бом (см.фиг.б).

В этом варианте конструктивного выполнения головки рационально сочетаются требования к стержню 4, исходя из условий его прочности и максимальной интенсивности теплоотвода с охлаждаемой поверхности оболочки.

Таким образом, в предлагаемой головке фурмы незначительное усложнение конструкции позволяет повысить прочность и несущую способность головки фурмы, ее эксплуатационную надежность, а также снизить ремонтные затраты на замену головок фурмы и сократить выпуск их количества.

Экономическая эффективность от использования предлагаемой головки фурмы составит 38 тыс.руб.

1 0

1091229

ЯЪг. 1

pvz.

Составитель Л.Шарапова

Редактор С.Пекарь Техред С.Мигунова Корректор О.Билак

Заказ 3088/48 Тираж 414 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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