Фурма

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 С 21 С 5/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3735317/22-02 (22) 03.05.84 (46 ) 07.05.86. Бюп. N - I7 (71) Макеевский металлургический комбинат им. С.M.Êèðîâà и Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии (72) Г.Н. Седов, А.И. Мастицкий, Д.Ф. Канищев, И.И. Пелипенко, В.В. Кисиленко, В.И. Шевченко, В.Н. Нетреба, В.И. Прилепский и Н.M. Виноградов (53) 669.154.142(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 414312, кл. С 21 С 5/48, 1974.

Авторское свидетельство СССР

N - 711111, кл. С 21 С 5/48, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 863657, кл. С 21 С 5/48, 1979. (54)(57) ФУРМА для наклонной продувки жидкого металла окислителями, соЛ ) 1229230 А 1 держащая концентрично расположенные трубы и головку с соплами, расположенньпчи в ее торце попарно друг под другом снизу и сверху от диаметральной плоскости головки, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения эффективного дожигания окиси углерода и уменьшения угара железа, нижние сопла расположены а под углом 0-40 к диаметральной плоскости головки, а верхние сопла по отношению к этой же плоскости расположены так, что при значениях угла наклона нижних сопел, равных

0-30, образуют в паре с ними в проекции на плоскость, перпендикулярную диаметральной плоскости голово ки, угол 30-70, а при значениях угла наклона нижних сопел более

30 — угол г 70, где, — угол наклона нижних сопел.

1229230

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к устройствам для интенсификации плавки в подовых сталеплавильных агрегатах путем продувки ванны окислительными газами.

Цель изобретения — обеспечение эффективного дожигания окиси углерода и уменьшение угара железа.

На фиг. 1 показана фурма, общий вид ; на фиг. 2-3 — то же, разрез, 10 на фиг. 4-8 — схемы, поясняющие выбранные пределы изменения углов наклона сопел относительно диамет. ральной плоскости головки.

Фурма соцержит концентрично рас- 15 положенные трубы 1-3 для подачи окислителя и охлаждающей воды и головку 4 с соплами 5 и 6. Верхние сопла 5 наклонены к диаметральной плоскости 7 под углом, равным

О 1

0-70, а нижние сопла 6 наклонены к диаметральной плоскости 7 под углом, равным 0-40 (фиг. 3). По 2 г парно расположенные сопла 5 и 6 в проекции на диаметральную плоскость д образуют угол 0-10 (фиг., 2), а в проекции на плоскость 8, перпендику— лярную диаметральной плоскости 7, угол 30-70 (фиг. 3) .

Расположение верхних сопел 5 под углом 0-70, а нижних под углом

0-40 к диаметральной плоскости 7 с углом между ними 30-70 (фиг. 3) при установке фурмы обычно под углом

30-70 к поверхности 9 жидкого металла (фиг. 4) дает возможность полу35 чить при продувке два потока кислорода: нижний, внедряющийся в жидкий о металл под углом 20-60 к вертикали (при этом обеспечивается преимущест40 венное расходование кислорода на окисление углерода и всплывание окиси углерода впереди головки фурмы по направлению вдувания кислорода), и верхний поток для дожигания окиси

45 углерода, распространяющийся над поверхностью 9 металла под углом

50-90 к вертикали.

Меньший предел расположения нижних сопел 6 под углом 0 отвечает двум крайним положениям головки 4

50 относительно поверхности 9 жидкого металла: под углами 70 и 30 (фиг. 4-6) .

Истекающие струи кислорода при этом направлены соответственно под углом

20 и 60 v вертикали. Больший предел расположения нижних сопел 6 под углом 40 отвечает оцному крайнему положению головки 4 — под углом 30 к поверхности 9 жидкого металла (фиг. 7 и 8), Истекающие струи кислорода при этом направлены под углом о

20 К:BPpTHKBJIH.

Наклон верхних струй под углом г э0 к вертикали получается при направлении нижних струй под углом о

20 к вертикали и при взаимном расположе:нии верхних 5 и нижних 6 сопел под углом 30 (фиг. 4). Это соответ< твует наименьшему расстоянию от головки 4, где на поверхность 9 жидкого металла всплывает окись yr— лерода от нижних струй. При значениях угла между попарно расположенными верхними 5 и нижними 6 соплами менее 30 верхние струи оказываются направленными под более острым углом к вертикали и не встречаются на своем пути с потоком окиси углерода, а так же, как и нижние струи, внедряются в металл.

Направление верхних струй под о углом 90 отвечает крайнему положению., при котором обеспсчивается смешение окиси углерода и кислорода верхних струй в непосредственной близости от поверхности жидкого металла, т.е. на высоте, не превышающей расстояния между пентрами выходных сечений попарно расположенных сопел 5 и 6. Такое направление обеспечивается выбором угла межцу попарно расположенными соплами 5 и 6 о в пределах 30-70 в зависимости от направления нижних струй (фиг. 5, 6 и 8). При значениях угла между соплами 5 и 6 более 70 верхние струи оказываются направленными вверх от поверхности жидкого металла и расстояние., на котором происходит смешение дожигающего кислорода с потоком окиси углерода, увеличивается, что приводит к ухудшению переда— чи выделившегося тепла. жидкому металлу.

Значение угла между попарно расположенными соплами 5 и 6 в проекции на диаметральную плоскость 7, равное 10 (фиг, 3), отвечает крайнему положению, при котором одна из границ верхней струи кислороца, имеющей обычно в газовой фазе минимальный полуугол раскрытия 7, параллельна границе распространения нижней струи кислорода, имеющей обычно в жидком металле минимальныч полуугол раскрытия 3 . При значении угла более 10 верхняя струя уходит

1229230

1О

Таблица 1

Угол наклона соп40

50 60

15 20 ла к вертикали, град

Степень усвоения кислорода в пределах первичной реакционной зоны, 7

40 42 56 62 64 63 57 39

3. в сторону от зоны распространения нижней струи и не смешивается с поднимающимся потоком окиси углерода.

При расположении сопел 5 и 6 по обе стороны от диаметральной плоскости

7 используется весь объем головки, что упрощает ее изготовление.

Продувка жидкого металла с помощью предлагаемой фурмы осуществляется следующим образом.

Фурму устанавливают под углом о

30-70 к поверхности жидкого металла, причем в проекции на поверхность жидкого металла попарно расположенные сопла 5 и 7 должны образовывать о угол 0-10, а в проекции на вертикальную плоскость — угол 30 и 70

Головку фурмы во время продувки подводят к границе шлак-металл. Кислород, истекающий из сопел 6 нижнего ряда, расположенных наиболее близко к поверхности металла под углом 20-60 к вертикали, внедряется в металл и расходуется на окисление углерода. Образовавшаяся окись 25 углерода в виде пузырьков всплывает на поверхность металла, а затем над поверхностью металла смешивается с кислородом, истекающим из сопел 5 верхнего ряда, и сгорает. Выделивза шееся тепло передается жидкому металлу и способствует его быстрому нагреву. Поскольку кислород верхних струй расходуется на дожигание окиси углерода, он не окисляет железа, в результате чего снижается угар по35 следнего.

При применении предлагаемой фурмы в 500-тонной мартеновской печи с обеих сторон относительно ее поперечной оси в пережимах главного свода под углом 48 к поверхности жид- кого металла устанавливают по одной водоохлаждаемой кислородной фурме, имеющей медную головку с четырьмя соплами, расположенными в торце головки попарно друг над другом по обе стороны диаметральной плоскости головки: сопла верхнего ряда — под

f углом 17 30 к диаметральной плоскости сопла нижнего ряда — также под углом 17 30 . В проекции на диаметральную плоскость и поверхность жидкого металла угол между попарно расположенными соплами равен

О

О, а в проекции на вертикальную плоскость 35 . Головки фурм во время продувки устанавливают на границе шлак — металл.

Для сравнения в этой же печи проводят плавки, в которых продувку осуществляют с помощью вертикальных фурм, имеющих медную головку с расположенными в торце шестью соплами о под углом 20 к оси фурмы, а также продувку с помощью наклонных фурм, имеющих головку с четырьмя соплами, распбложенными по одну сторону диаметральной плоскости.

В табл. 1 приведены значения степени усвоения кислорода при различных углах вдувания его в ванну.

1229230

Показатели

ПредлагаеВертикальНаклонные фур— мые фурмы ные! фурмы мы

Количество плавок 60

56

Интенсив20

2000

СкоПоказатели

PocTh

0 25 35 55 нагрева металла в доводку, С/ч 4.7

Тепловая

49 нагрузка в факел мартеновской печи

Тепловая нагрузка в периов период плавления ды плавления и и доводки, млн, ккал/ч доводки, млн.ккал/ч 31,3

ПродолжительСкорость

27,2

27,5 нагрева металла в доводку, С/ч ность периодов

Термический КПД печи, % плавления и доводки, ч-ми н 4-54

4-32 4-?О

Содержание железа в шлаке в виде окислов в период продувки, 7 10

При значениях угла наклона ниж— них сопел к диаметральной плоскости более 40 нельзя подобрать такого положения фурмы, при котором струя кислорода от нижнего сопла внедряо лась бы в металл под углом 20-60 и при этом образующаяся окись углерода всплывала бы впереди rоловки фурмы (в направлении подачи дожигающего кислорода факела), поскольку угол накло-, на фурмы по отношению к ванне, равный 30 (фиг. 5, 7 и 8), практически является минимально возможным.

В табл. 2 приведены результаты проведенных в промышленных условиях испытаний различных типов наклонных фурм, отличающихся углом наклона верхних сопел по отношению к нижним.

Таблица 2

Тип фурм угол между верхними и нижними соплами), град

30,0 27,5 27,2 16,0

54 49 54 80

17 8 18 0 20 0 25 0

Из данных табл. 2 следует, что при увеличении угла между верхними и нижними соплами с 25 до 35-50 (на 11 — 30 атн.%) увеличивается термический КПД печи. Это обусловлено дожиганием окиси углерода и в результате этого дополнительным теплопитанием ванны. Коэффициент использования тепла от дожигания окиси углерода при этом достигает 807.

Показатели плавок, проведенных с использованием различных конскрукций фурм, приведены в табл, 3.

Таблица 3

Варианты проведения плавок ность продувки, м>/ч 2000 2000

Показатели

Варианты проведения плавок

ПредВ ертикальНаклонные фжр лагаемые фурмы ные ные фурмы мы

Удельный расход условного топлива в период плавления и

33,7

Удельный расход кислорода на продувку м /т 20,3

18,7

17,6

1 22$

Продолжение табл. 3 доводки, кг/т 47,0 35,4

Из табл. 3 видно, что несмотря

30 на меньшую тепловую нагрузку скорость нагрева металла на плавках, проведенных с использованием фурм предлагаемой конструкции, выше, чем на плавках с использованием вертикальных одноярусных фурм и фурм с расположением сопел по одну сторону диаметральной плоскости. Обусловлено это дожиганием окиси углерода в непосредственной близости от по—

230 8 верхности жидкого металла при расположении сопел попарно в два ряда по обе стороны диаметральной плоскости. Причем расположение сопел нижнего ряда под углом 17 30 к диаметральной плоскости обеспечивает вдувание кислорода в жидкий металл о под углом 24 30 к вертикали на глубину, достаточную для расходования кислорода преимущественно на окисление углерода, а соосное расположение сопел верхнего ряда соплам нижнего ряда и их наклон под углом о.

17 30 обеспечивает распространение кисггорода над поверхностью металла и смешение его с выделяющейся окисью углероца.

Одинаковое содержание железа в шлаке в виде окислов свидетельствует о том, что улучшение нагрева металла происходит именно за счет улучшения дожигания окиси углерода, а не за счет дополнительного окисления железа. Благодаря улучшению дожигания окиси углерода и ускореник при этом нагрева металла предлагаемая конструкция фурмы позволяет яа 4,4-11,4% сократить продолжительнос.ть периодов плавления и доводки, на 4,8-28,3Е снизить расход условного топлива, а также на 5,8-13,5Х снизить удельный расход кислорода.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет улучшить дожигание окиси углерода и тем самым ускорить нагрев металла и уменьшить продолжительность плавки. Кроме этого,. предлагаемая фурма по сравнению с известной позволяет уменьшить угар железа.

1229230

Составитель И.Олесеюк

Редактор В.Петраш Техред Н.Бонкало

Корректор А. Зимокосов

Заказ 2419/22

Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП

ПронjHo fствеHH;, — ïîëèãðàôè÷åñêîe предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,