Фурма для продувки расплавов

 

1. ФУРМА ДЛЯ ПРОДУВКИ РАСПЛАВОВ пульсирующим газовым потоком, содержащая сопловяо головку с соплами переменного сечения, диафрагму с отверстиями, соосными соплам, и тракты для подачи газа и охладителя, отличающаяся тем, что, с целыо повшоения эффективности использования пульсирующего дутья, ускорения процессов шлакообразования и рафинирования металла по продувки , сопла на входе газового потока состоят из цилиндрического участка высотой 0,2-l,2djpH диаметром 1,52 ,5(кр и на выходе конического участка высотой 0,8-1,5d|;p с углом конусности 1-14 , а диафрагма тогациной 0,2-,0dk и отверстиями диаметром I,2-1,8дкррасположена внутри кисло5 родного тракта на расстоянии 0,15 ,0()кр от сопловой головки, где }кркритический диаметр сопла. 2 Фурма по п. 1,отличающ а я с я тем, что оси сопел проходят под углом 0,1-10к оси фурмы.

ССЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЭВЮРП Ч

РЕСПУБЛИН

1 ае (и) 4 (51) С 21 С 5/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ н автонснеаг сеидвтвльстви (21) 3642601/22-02 (22) 15. 07. 83 (46) 23.01.85. Бюл. У 3 (72) Г.А.Тарновский, С.И.Авербух, Г.И.Фугман, Л.А.Смирнов, А.В.Явойский, А,N.Ñèçoâ, С.И.Жигач, P.C.Àéçàтулов, М.А.Третьяков, В.В.Турлаев

Б.Д.Червяков и О.Н.Засухин (71) Уральский научно-исследовательский .институт черных металлов, Московский институт стали и сплавов, Ленинградский механический институт н Нижне-Тагильский металлургический комбинат нм. В.И.Ленина (53) 669.184.142(088.8) (56) 1 Авторское свидетельство СССР

9 458585, кл. С 21 С S/48, 1969, 2. Авторское свидетельство СССР

Ф 786347, кл. C 21 С 5/48, 1979. (54)(57) 1. ФУРИА ДЛЯ ПРОДУВКИ РАСПЛАВОВ пульсирующим газовым потоком, содержащая сопловую головку с соплами переменного сечения, диафрагму с отверстиями, соосными соплам, и тракты для подачи газа и охладителя, о т л н ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повыпення эффективности использования пульсирующего дутья, ускорения процессов шлакообразования и рафинирования металла по ходу продувки, сопла на входе газового потока состоят нз цилиндрического участка высотой 0,2-1 23 н диаметром 1,52,53» и на выходе конического участка высотой 0,8-1,53» с углом конусности 1-14, а диафрагма толщиной

0,2-1,03» и отверстиями диаметром

l,2-1,8д» расположена внутри кислородного тракта на расстоянии 0,1&,03„ от сопловой головки, где д»р — критический диаметр сопла.

2. Фурма по п. I о т л и ч а ющ а я с я тем, что осн сопел проходят под углом 0,1-,10 к оси фурмы.

1 1135

Изобретение относится к металлургии, а именно к устройствам для продувки металлического расплава пульсирующим газовым потоком, и может быть использовано при кислородно-конвертерном переделе чугунов, s частности иизкомарганцовистых и ванадийсодержащих, н рафинировании жидкого металла как в металлургических агрегатах, так и при внепечной обработке.

Известны фурмы для акустической продувки металла в кислородном конвертере, в том числе фурма, содержа щая головку с соплами, оснащенными ультразвуковыми резонаторами, расположенными снаружи фурмы Г1) . !

Недостатком этой конструкции является низкая стойкость резонаторов, обусловленная эрозией иэ незащищенной поверхности от капель налнпаемого металла, что приводит к преждевременному выходу их из строя и снижению эффективности рабо- ты фурмы.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является фурма для продувки расплава пульсирующим газовым потоком, содержащая сопловую 30 головку с соплами переменного сечения, диафрагмы с отверстиями, соосными соплам, и тракты для подачи газа и охладителя. При прохождении газового rroToKa через сопла в зазо- 35 ре между конфузором и диффузором возникает пульсирующий скачок уплотнения, характеризующийся нестабильностью давления и объема газа, что обеспечивает пульсацию газовой 40 струи при ее истечении из сопел.

Изменение зазора между конфузором и диффузором приводит к изменению частоты пульсации газового потока, которая отличается от частоты дискретного тона струи(т.е. собственных автоколебаний1и определяет степень эффективности процесса для заданных условий продувки 12) .

Однако опытно-промышленные испы- 50 тания известных фурм выявили существенный их недостаток — слабый дутьевой импульс при интенсивности продувки м

3 †- †-, что свидетельствует о мин.т 55 недостаточной величине амплитуды колебаний газа в предсопломовом объеме фурмы.

767 2

Целью изобретения является повьппение эффективности использования пульсирующего дутья, ускорение процессов шлакообразования н рафинирования металла по ходу продувки.

Поставленная цель достигается тем, что в фурме для продувки расплавов пульсирующим газовым потоком, содержащей сопловую головку с соплами переменного сечения, диафрагму с отверстиями, соосными соплам, и тракты для подачи газа и охладителя, сопла на входе газового потока состоят из цилиндрического участка высотой 0,2-1,23» и диаметром 1,52,5о» и на выходе конического участка высотой 0,8-1,5d» с углом конусности 1-1ч, а диафрагма толщиной

0,2-1,04» и отверстиями .диаметром

1,2-1,83» расположена внутри кислородного тракта на расстоянии 0,1—

5,0)» от сопловой головки, где

3» — критический диаметр сопла.

Причем оси сопел проходят под углом 0,1-10 к оси фурмы.

Э

На чертеже изображена головка фурмы предлагаемой конструкции.

Фурма содержит сопловую головку

1 с соплами 2 переменного сечения.

Входная часть сопла высотой П!

=(0, 2-1, 2Я» и диаметром 31 = (I, 52, 5! 3» имеет цилиндрическую, а выходная — высо той Ь = (О, 8-1, 5) d „ и диаметром в основании и » — кониР ческую форму с углом конусности

=I-14 . Оси сопел образуют с вертикальной осью фурмы угол

=0,1-10 . Головка соединена с газоподводящей трубой 3, заключенной внутри концентрнчно расположенных труб 4 и 5, образующих водоохлаждаемую рубашку. К внутренней поверхности трубы 3 на расстоянии «! =(О,l5,0)ь» приварена диафрагма 6 толщи1 ной 114, =(0,2-1,0))»p с отверстиями

7 диаметром J =(I, 2-1,8) 3»р .

Верхние пределы диаметров d! и 1 выбраны с целью обеспечения ярко выраженных пульсаций газового потока, а нижние обусловлены пропускной способностью фурмы. Сумма размеров не должна превышать 2,5 3» во избежение снижения эффективности охлаждения головки фурмы. Расстояние между осями сопел зависит от днметра газоподводящей трубы 3. Чем оно больше, тем больше амплитуда пульсации газового потока, регули3 1135 ровку которой можно осуществить путем изменения соотношения g> /3 „

Фурма работает следующим образом.

Газовый поток под давлением подается по трубе 3. Турбулизированные потоки его проходят через отверстие в диафрагме б, а затем происходит адиабатическое расширение газа в объеме между диафрагмой и головкой, представляющее собой вместе с цилинд- О рическим участком сопла резонирующую полость, размеры которой определяют частоту и, отчасти, давление газовых импульсов в истекающем иэ сопел потоке.

Изменение в укаэанных пределах высоты резонирующей, полости hq между диафрагмой и головкой фурмы, толщины самой диафрагмы 114, а также соотношений между размерами сопел позволяет регулировать частоту пульсации

s оптимальных для конкретньгх условий пределах(450-850 Гц) . Изменяя в самой головке соотношения J / „ и h / h на каждом из отдельных сопел можно обеспечить продувку расплава пульсирующим газовым потоком, что ускорит наведение шлака и интенсифицирует массообмен в подкратерной зоне металлической ванны.

7б7 4

Использование изобретения обеспечит существенное (на 35-50X} повышение стойкости фурмы (при простоте изготовления и замены отработанной головки в процессе эксплуатации)за.счет уменьшения налипания металла на боковую и торцевую поверхности соплового блока. Продувка конвертерной ванны пульсирующим потоком кислорода значительно облегчает шлакообраэование за счет ускорения процесса ассимиляции извести, что имеет важное значение при кислородно-конвертерном переделе ванадийсодержащих и особенно низкомарганцовнатых чугунов.

Выход годной стали возрастает при использовании пульсирующей кислородной продувки на 0,3-0,7Х по сравнению с продувкой непрерывным потоком.

Увеличение амплитуды дутьевого импульса, обеспечиваемое предлагаемой фурмой,позволяет повысить степень извлечения ванадия в ванадиевый шлак эа счет снижения остаточного содержания ванадия в металле.

Суммарный зкономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения при кислородном конвертировании ванадиевых и низкомарганцовистых чугунов составит 3,996 млн.руб.

ВНИИПИ, Заказ 0247/ 7

Tspaa 552... Подписное

Филиал, ШШ. "Патент" ° г. Ужгород, ул, Проектная, 4: