Многосопловая фурма для продувки металла

 

1. МНОГОСОПЛОВАЯ ФУРМА ДЛЯ ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА, содержащая центральную кислородподводяиппо трубу и концентрично установленные промежуточную и наружную трубы подвода и отвода воды, охлаждаемую головку, состоящую из двух чаш, между которыми укреплены сопловые блоки, отличаю щ ая с я, тем,что, с целью повьппения стрйкости и ремонтопригодности фурмы, снижения ее материалоемкости и увеличения эффективности продувки, перед головкой фурмы установлен распределитель , вьшолненный из двух тарелок, которые соединены между собой с зазором для прохода воды польми втулками для прохода кислорода, при этом верхняя тарелка жестко прикреплена к кислородподводящей трубе, а нижняя снабжена в центральной части патрубком центрального подвода воды к головке фурмы и состыкована по краям телескопически с промежуточной грубой, сопловые блоки выполнены составными из корпуса, закрепленного между чашами головки, с двумя цилиндрическими .каналами, в которых установлены при помощи резьбового соединения сменные сопловые насадки разного проходного сечения, выступающие своей торцовой частью в кислородподводящий тракт. g 2.Фзфма по п. 1, отличающаяся тем, что цилиндрические (Л каналы расположены с противоположным наклоном относительно друг друга в каждой из половин корпуса блока, между каналами в корпусе радиально по отношению к оси головки фурмь вьшолнены сверления для прохода воды, а йысота корпуса соплового блока определена равенством площадей проходных сечений подводяших воду трактов, головки и отводящих воду трактов. 3.Фурма по п. 1и2;отли ч аs ю щ а я с я тем, что соотношение площадей проходного сечения близрасполоN5 -женной к продольной оси фзфмы сопловой насадки в блоке к отдаленной составляет

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

couwl

РЕСПУбЛИК

ИЮ 03) др С 21 С 5/48

1I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "::

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3575336/22-02 (22) 07.04.83 (46) 30.09.83 Бюл. № 36 (72) А.Г. Чернятевич, В.И. Баптизманский, К.Г. Носов, 10.Í. Борисов, Ю.И. Шип, С.Н. Петров, Ю.И. Гладилин, А.С. Тартаковский, В.А. Махницкий и П.А. Старков (71) Днепродзержинский ордена Трудо@ого Красного Знамени индустриальный институт им. N.È. Арсеничева (53) 669.184.14(088.8) (56) 1. Патент Великобритании № 1190137, кл. С 21 С 5/46, опублик. 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

N 95657 1, кл. C 21 С 5/48, 1981. (54)(57) 1. МНОГОСОПЛОВАЯ ФУРМА ДЛЯ

ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА, содержащая центральную кислородподводящую трубу и концентрично установленные промежуточную и наружную трубы подвода и отвода воды, охлаждаемую головку, состоящую из двух чаш, между которыми укреплены сопловые блоки, о т л и ч а ю щ ая с я, тем,что, с целью повышения стойкости и ремонтопригодности фурмы, снижения ее материалоемкости и увеличения эффективности продувки, передголовкой фурмы установлен распределитель, выполненный из двух тарелок, которые соединены между собой с зазором для прохода воды полыми втулками для прохода кислорода, при этом верхняя тарелка жестко прикреплена к кислородподводящей трубе, а нижняя снабжена в центральной части патрубком центрального подвода воды к головке фурмы и состыкована по краям телескопически с промежуточной,рубой, сопловые блоки выполнены составными из корпуса, закрепленного между чашами головки, с двумя цилиндрическими ,каналами, в которых установлены при помощи резьбового соединения сменные сопловые насадки разного проходного сечения, выступающие своей торцовой частью в кислородподводящий тракт.

2. Фурма по п. 1, отличаю. щ а я с я тем, что цилиндрические каналы расположены с противоположным наклоном относительно друг друга в каждой из половин корпуса блока, между каналами в корпусе радиально по отношению к оси головки фурмы выполнены сверления для прохода воды, а высота корпуса соплового блока определена равенством площадей проходных сечений подводящих воду трактов, головки и отводящих воду трактов.

3. Фурма по п. 1 и 2, о т л и ч аю щ а я с я тем, что соотношение пло" щадей проходного сечения близрасполо-женной к продольной оси фурмы сопловой насадки в блоке к отдаленной со. ставляет (1, 3-1, 7): 1.

1 1116

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к конструкции устройств для продувки жидкого металла кислородом, Известна фурма для продувки металла кислородом в конвертерах, состоящая из концентричных труб для подвода кислорода и циркуляции воды и головки, которая выполнена в виде двух чаш, соединенных между собой сопла- 10

Г13.

При увеличении количества сопел в головке такой фурмы достигается большее рассредоточение кислорода в объеме металла, что важно для про- 15 дувки низкомарганцовистого чугуна в большегрузных конвертерах. Однако с увеличением числа сопел усложняются конструкция и технология сборки такой фурмы, увеличиваются количест- 2р во и сложность выполнения сварных швов,что снижает их качество и, спедовательно, приводит к ухудшению стойФ 1 кости головки фурмы несмотря на центральный подвод воды к ней. 25

Кроме того, выполнение центрального подвода воды к головке фурмы сопряжено с обязательной установкой компенсаторов на центральной и промежуточной трубах, что также усложняет конструкцию фурмы и снижает ее стойкость.

Указанные недостатки в некоторой степени устраняются при размещении в головке фурмы сопловых блоков при центральном подводе кислорода к ней.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является многосопловая фурма для продувки металла содержа 4О щая центральную кислородподводящую трубу и концентрично установленные промежуточную и наружную трубы подвода и отвода воды, охлаждаемую головку Выполненную из двух чаш меж 45 ду которыми укреплены сопловые блоки (? ).

Недостатком известной фурмы является ее низкая стойкость, связанная с недостаточно эффективным охлаж-50 дением самих блоков и межблокового пространства центральной части го- ловки вследствие отсутствия в бло- . ках каналов для прохода воды, а также образования застойных зон между соп- 55 ловыми блоками при центральном подводе кислорода в фурму. Образованию 1 указанных застойных зон также способ072 2 ствует бо""bøàÿ площадь проходного сечения каналов межблокового пространства в головке такой фурмы по сравнению с площадью сечения подводящего воду тракта вследствие приварки верхней и нижней части головки к краям сопловых блоков, что снпжает скорость движения охлаждающей воды в зоне наибольших тепловых нагрузок и ведет,к прогарам торцовой поверхности нижней чаши между блоками и разгару межсоплового пространства в блоках.

Сопловой блок известной фурмы вследствие его монолитности и выполнения сопел с пересечением осей входных и выходных сечений последних вне блока характеризуется чр езмерн ой сложностью изготовления, большой мзтериалоемкостью и отсутствием возможности ремонта после выхода фурмы из строя °

Это.ведет к повьппениым затратам труда и расходу дорогостоящей меди при изготовлении сопловых блоков.

Кроме того, пересечение осей сопел одного блока под углом в одной точке, расположенной на оси симметрично каждого соплового блока вне головки формы, не позволяет рассредоточить дутье по объему конвертерной ванны, а использование в блоке однотипных сопел равномерного проходного сечения не дает возможности обеспечить одновременно "мягкое" и "жесткое" дутье при постоянном расходе кислорода и высоте расположения фурмы над ванной.

Все это отрицательно сказывается на ходе продувки и шлакообразования, и, следовательно, на удалении вредных гримесей.

Целью изобретения является повышение стойкости и ремонтонригодности фурмы, снижение ее материалоемкости и увеличение эффективности продувки.

Поставленная цель достигается тем, что в многосопловой фурме для продувки металла, содержащей центральную кислородподводящую трубу и концентрично установленные промежуточную и наружную трубы подвода и отвода воды, охлаждаемую головку, состоящую из двух чаш, между которыми укреплены сопловые блоки, перед головкой фурмы установлен распределитель, выполненный из двух тарелок, которые соединены между собой с зазором для прохода воды полыми втулками для прохода кислорода, при этом верхняя тарелка жестко прикреплена к кислородподводящей трубе, а нижняя снаб1116072 жена в центральной части патрубком центрального подвода воды к головке фурмы н состыкована по краям телескопически с промежуточной трубой, сопловые блоки выполнены составными, из корпуса, закрепленного между чашами головки, с двумя цилиндрическими каналами, в которых установлены при помощи резьбового соединения сменные сонловые насадки разного проход- 1О ного сечения, выступающие своей торцовой частью в кислородподводящий тракт.

При этом цилиндрические каналы расположены с противоположным наклоном относительно друг другг в каждой из половин корпуса блока, между каналами в корпусе радиально по отношению к оси головки фурмы выполнены сверления для прохода воды, а высота 20 корпуса соплового блока определена равенством площадей проходных сечений подводящих воду трактов, головки и отводящих воду трактов.

Кроме того, соотношение площадей 25 проходного сечения близрасположенной к продольной оси фурмы сопловой насадки в блоке к отдаленной составляет (1,3-1, 7): i .

На фиг. 1 изображена восьмисопловая З0 фурма с четырьмя сопловыми блоками, продольный разрез, на фиг. 2 — сечение A-А на фиг. 1; на фиг.. 3 — сечение

Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — двухсопловой блок, на фиг. 5 — разрез В-В на З5 фиг. 4.

Фурма состоит из центральной кислородподводящей трубы 1 и концентрично установленных относительно ее промежуточной 2 и наружной 3 труб подво- 40 да и отвода воды, охлаждаемой головки. выполненной из верхней 4 и нижней 5 чаш, соединенных между собой сопловыми блоками. Перед головкой фурмы установлен распределитель, выполненный 45 из двух тарелок 6 и 7, которые соединены между собой с зазором для прохода воды полыми втулками 8 для прохода кислорода. При этом верхняя тарелка 6 жестко прикреплена к кисло- 50 родподводящей трубе 1, имеющей металлошлаковый компенсатор 9, а нижняя тарелка 7 снабжена в центральной части патрубком1 10 центрального подвода воды к головке фурмы и.состыкова- 55 на по краям со ступенчатым телескопическим зазором 11 с промежуточной трубой 2.

Сопловые блоки выполнены составными, имеющими закрепленный между чаша. ми головки корпус 12 с цилиндрическими каналами 13, в которых на реэьбовом соединении крепятся сменные сопловые насадки 14 разного проход" ного сечения, выступающие своей торцовой частью в кислородподводящий тракт. С целью облегчения операций крепления и смены сопловых насадок в корпусе блока наружная поверхност) верхней части насадки выполнена в форме гайки 15 под торцовой ключ.

Цилийдрические каналы 13 расположены с противоположным наклоном относительно друг друга в каждой из по ловин корпуса блока. При этом между каналами в корпусе радиально по отношению к оси головки фурмы сделаны сверления 16 для прохода воды.

Четыре сопловые насадки большего проходного сечения, лежащие между осями блоков и фурмы, образуют внутренний ряд 17 сопел, а четыре остальные сопловые насадки меньшего проходного сечения образуют внешний ряд 18 сопел. При этом сопловые насадки в блоках имеют взаимно противоположный наклон по кругу во внутреннем и внешнем рядах.

Фурма работает следующим образом.

Вода подается к головке по тракту между трубами 1 и 2, зазору между верхней 6 и нижней 7 тарелками распределителя и потом по патрубку 10 центрального подвода воды. Затем вода проходит между чашами 4 и 5, корпусами 12 и по сверлениям 16 сопловых блоков головки, поступает в зазор между трубами 2 и 3 и удаляется из фурмы. При этом охлаждению подвергаются нижняя чаша 5 корпуса 12 сопловых блоков снаружи и внутри и наруэная часть трубы 3.

Поскольку корпуса блоков находятся в непосредственном контакте с охлаждающей водой по наружной и внутренней межканальной поверхностям, а также снабжены сменными насадками с coll лами Лаваля, в которых происходит падение температуры кислорода при истечении, они более эффективно охлаждаются.

Более эффективному охлаждению головки фурмы также способствует то, что высота корпуса соплового блока, выбранная исходя из равенства площадей проходных сечений попводящих яо111б072 ду трактов, головки и отводящих воду трактов, обеспечивает более высо" кую скорость движения охлаждающей в межблоковом пространстве головки фурмы. С учетом всего стойкость восьмисопловой фурмы должна быть минимум равной стойкости четырехсопловой фур мы, Кислдрод поступает по центральной кислородподводящей трубе 1 к полым I0 втулки 8 распределителя, а затем к сопловым насадкам 14 сопловых блоков головки, через которые истекает в рабочее пространство конвертера с образованием отдельных струй. При 15 этом струи кислорода, истекающие из сопловых насадков большего проходного сечения внутреннего ряда 17, внедряются на большую глубину в конвертерную ванну по сравнению со 20 струями, формирующимися сопловыми насадками меньшего проходного сечения внешнего ряда IS чем обеспечивается "мягкое" и "жесткое" дутье при постоянном расходе кислорода и высо- Э5 те распределителя формы над ванной, Это позволяет интенсифицировать обезугле роживание ванны и растворение скрала за счет "жесткого" дутья, а также ускорение формирования шлака и окис- щ ления серы и фосфора в результате одновременной "мягкой" продую@си.Кроме того, подвод к ванне кислородных струй с противоположным наклоном по кругу Во Внутреннем и Внешнем рядах 35 способствует более интенсивному ее перемешиванию и ускорению тепломассообменных процессов.

Компенсация линейных расширений кислородподводящей 1 и наружной 3 40 труб фурмы, возникающих в процессе продувки, осуществляется благодаря установке металлошлакового компенсатора 9, а также стыковки с помощью ступенчатого телескопического зазора 4S

11 нижней тарелки 7 распределителя с промежуточной трубой 2. Это упрощает систему компенсации предлагаемой формы при < рганизации центрального подвода воды к головке и позволяет использовать только один металлошлаковый рукав вместо прах гикуюЩих двух.

При выходе головки фурмы из строя сопловые насадки 14 вывинчиваются иэ корпусов 12 и используются для других головок.

Выбранное соотношение площадей проходных сечений сопловых насадок выбрано экспериментально. Отношение площади проходного сечения близрасположенной к продольной оси фурмы сопловой насадки к отдаленной равное, 1,7:1, является верхним пределом.

При превышении этого верхнего предела, развивается черезмерно "мягкая" продувка ванны через внешний ряд "опел, что ведет к интенсивному вспениванию шлака, образованию выбросов и потерям выхода жидкой стали.

При уменьшении указанного соотношения относительно нижнего предела

1 3:1 развивается черезмерно "жесткая" продувка ванны через внешний ряд сопел, что сопровождается развитием

"сворачивания" шлака, возникновением выносов, заметалливанием фурмы, горловины конвертера и экранных поверхностей сопла-утилизатора. Это ведет к потере производительности агрегата из-за. простоев по удалению настылей, а также к снижению выхода жидкой стали в результате выносов.

Описываемая фурма имеет более эффективное охлаждение, легче в сборке и надежнее в эксплуатации, обладает большей ремонтопригодностьюименьшей ма гериалоемкостью, чем известные. Фурма позволяет осуществлять более эффективную продувку низкомарганцовистых чугунов в большегрузных конвертерах, избегая образования выбросов и выносов, что способствует увеличению выхода жидкой стали.

Ориентировочный экономический эффект при использовании изобретения составит 120384 руб, в год.

1116072! 116072

В-В

Составитель Л. Шарапова

Техред M.Tenep

Корректор С. Черни

Редактор Н. Швыдкая

Заказ 6869/21

Тираж 539 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