Фурма для продувки расплава

 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к устройствам для продувки расплавленного металла нейтральным и окислительным газом в ковшах, конверторах, мартеновских печах, и может быть использовано в металлургии и химической промьшшенности при продувке рас- . творов и расплавов. Цель изобретенияинтенсификация процессов рафинирования расплава, позволяющая ускорить дробление и вынос неметаллических включений, удаление водорода, перемешивание в расплаве легирующих добавок . Фурма содержит водоохлаждаемый /5 /7 со tc сх со сх Тб т/1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д1) 4 С 21 С 5/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

Л.., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 б б д о 6 D

Фиг. 1

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3943622/22-02 (22) 19.08.85 (46) 07.08.87. Бюл. № 29 (71) Ленинградский механический институт и Нижнетагильский металлургический комбинат им. В.И,Ленина (72) А.M.Сизов, С.И.Жигач, А.П.Иванов, В.Е.Никольский, В.А.Семенов, А.С.Шкраб, E Â.Ïåòðîâà, P M.Кричкер, Б.Д.Червяков, M А.Третьяков, А.В.Пан, М.С.Кокорев и О.И.Швецова (53) 669.184.142(088.8) (56) Патент СССР ¹ 550989, кл. С 21 С 5/48, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 1137108, кл. С 21 С 5/48, 1985.

„„SU„„1328387 А 1 (54) ФУРИА ДЛЯ ПРОДУВКИ РАСПЛАВА (57) Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к устройствам для продувки расплавленного металла нейтральным и окислительным газом в ковшах, конверторах, мартеновских печах, и может быть использовано в металлургии и химической промьппленности при продувке рас- . творов и расплавов. Цель изобретения— интенсификация процессов рафинирования расплава, позволяющая ускорить дробление и вынос неметаллических включений, удаление водорода, перемешивание в расплаве легирующих добавок. Фурма содержит водоохлаждаемый

1328387 корпус 1, размещенную в нем металлическую трубу 2, на выходных концах которых установлено сопло 3. Выходное сечение а сопла 3 выполнено в виде звездочки. Профиль сопла 3 сформирован фигурными стенками. Внутри металлической трубы 2 размещены трубопроводы 5, проходящие через фигурные стенки сопла 3 в карманы 6, которые сообщены с полостью 7, образованной внутренней поверхностью корИзобретение относится к черной металлургии, в частности к устройствам для продувки расплавленного металла нейтральным и окислительным газом в ковшах, конвертерах, мартеновских печах, и может быть использовано в металлургии и химической промышленности при продувке растворов и расплавов.

Цель изобретения — интенсификация процессов рафинирования расплава.

На фиг.! изображена фурма с водоохлаждаемым корпусом и соплом, сечение выходного отверстия каждого выполнено в виде звездочки, продольный разрез; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.1; на фиг. 4 и 5 — выходное отверстие фурмы, выполненное в виде четырехлучевой звездочки, одна из границ каждого луча которых выполнена криволинейной, сечение; на фиг,6 и 7 — выходное отверстие фурмы, в котором обе границы каждого луча выполнены криволинейными, сечение.

Фурма состоит из водоохлаждаемого корпуса 1, размещенной в нем металлической трубы 2, являющейся газопроводящим каналом, на выходных концах водоохлаждаемого корпуса 1 и металлической трубы 2 жестко закреплено сопло 3. Выходное сечение ц сопла 3 выполнено, например, в виде четырехлучевой звездочки. Профиль сопла 3 сформирован фигурными стенками 4.

Угол при вершинах 6 лучевой звездочки лежит в диапазоне 2-30 . Границы S о лучей звездочки выполнены прямолинейпуса и наружной поверхностью трубы

2. Интенсификация процессов рафинирования расплава достигается при распадении струи газа и образовании мелких пузырьков газа, которые разносятся по всему объему расплава устойчивым тороидальным вихрем, образованным в расплаве вследствие эжектирования расплава на активном участке струи. 2 з.п. ф-лы, 7 ил. ными. Внутри металлической трубы 2 размещены трубопроводы 5, проходящие через фигурные стенки сопла 3 в карманы 6, карманы 6 сообщены с полостью 7, образованной внутренней поверхностью водоохлаждаемого корпуса и наружной поверхностью металличес-, кой трубы 2. Фигурные стенки 4 сопла

3 соединены друг с другом, с металли1О ческой трубой 2 и с водоохлаждаемым корпусом 1 сварными швами 8 °

Одна или все границы s каждого луча звездочки могут быть выполнены криволинейными.

Фурма работает следующим образом.

По внутренней полости металлической трубы 2 газ поступает в сопло 3, поперечное сечение которого выполне„ но в виде звездочки. При движении газа по соплу 3 на стенках, являющихся границами ь лучей звездочки, нарастает пограничный слой. Из-за трения газа о стенки сопла 3 скорость его от

25 центра к периферии убывает. При этом в вершинах б лучей звездочки воздействие сил трения на поток максимально. В широкой части лучей ядро потока тормозится незначительно. В ост3о рых углах (меньше 30 ) пульсации потока подавляются. Это приводит к тому, что линии тока в окрестности вершин б лучей звездочки остаются параллельными стенкам сопла 3. Истекаю35 щая из выходного сечения а сопла 3 струя газа пронйкает в расплав, сохраняя на. значительном расстоянии свою форму. На боковой поверхности струи газа в расплаве образуются то1328387 роидальные вихри переменного сечения, что способствует сохранению формы струи. На определенном расстоянии от выходного сечения а сопла 3 зависяЭ

5 щем от отношения давления газа в трубе 2 к давлению в расплаве в окрестности выходного сечения а сопла

3 и наибольшей ширины поперечного сечения луча звездочки, струя распа- 10 дается. Образующееся при этом больmoe количество мельчайших пузырьков газа разносится по всему объему расплава устойчивым тороидальным вихрем, который образуется в расплаве вследствие эжектирования расплава на активном участке струи.

Однонаправленный тороидальный вихрь в расплаве способствует удлинению активного участка струи. При этом 2О у выходного сечения сопла 3 не образуется газовый пузырь, в силу чего не возникает гидравлический удар в расплаве.

Таким образом, использование изобретения приводит к увеличению стойкости фурмы. При этом появляется возможность увеличить расход рафинирующего газа в 1О раз по сравнению с ци- 30 линдрическим соплом и в 3-5 раз по сравнению со щелевым и серповидным соплом. Следовательно, количество и площадь боковой поверхности рафинирующих пузырьков в газе резко возрас- 35 тает, что значительно интенсифицирует такие процессы рафинирования расплава как дробление и вынос неметаллических включений, удаление водорода, перемешивание в расплаве легирующих добавок. Гидрогазодинамические преимущества фурмы приводят к тому, что реакционная зона образуется на расстоянии, в 2 раза большем, чем для эквивалентного по расходу круглого сопла, от выходного сечения сопла в области распада струи на мельчайшие пузырьки, При этом переокисление металла не происходит вследствие высоких скоростей отвода продуктов реакции в объем расплава и подвода новых порций расплава в реакционную зону. Применение фурм в металлургическом производстве для продувки расплавленного металла нейтральным и окислительным газом в ковшах, конвертерах и мартеновских печах, а также в цветной металлургии и химической промышленности при продувке растворов и расплавов позволит существенно уменьшить материальные и производственные затраты на их изготовление, сократит расход нейтрального и окислительного газа, снизит угар металла и повысит качество нолучаемого продукта.

Формула изобретения

1, Фурма для продувки расплава, содержащая корпус со сборной сопловой головкой, о т л и ч а ю щ а я— с я тем, что, с целью интенсифика ции процессов рафинирования расплава, сечение выходного отверстия сопла фурмы выполнено в виде звездочки.

2. Фурма по п.l, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что границы лучей звездочки выполнены прямолинейными.

3. Фурма по п.1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что по меньшей мере одна из границ каждого луча звездочки выполнена криволинейной.

)328387

Фиг. 2

1328387

Фиг.5

Составитель С.Сорокин

Техред А. Кравчук

Редактор С.Патрушева

Корректор И.Муска

Заказ 3454/29

Тираж 549 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4