Фурма для продувки расплава в конвертере

 

Изобретение относится к -черной металлургии, преимущественно к кислородно-конвертерному производству стали. Цель изобретения --снижение .расхода чугуна на плавку за счет повьшения эффективности дожигания окиси углерода. Фурма состоит из трех концентрично расположенных труб, образующих тракты подвода кислорода. подвода и отвода охлаждающей воды, и головки, которая имеет периферийные сопла Лаваля для подачи кислорода в виде сверхзвуковых струй на продувку для рафинирования расплава и дополнительное центральное сопло для подачи кислорода в виде вихревой струи на дожигание окиси углерода. Центральное сопло снабжено завихрителем потока и имеет выходную коническую часть, угол раскрытия которой определен из выражения Л 2ы. - У + + 2arcsin a-0,5(dj; +d(..u,}/К ( xcos( fti - /2)1 где oi - угол наклона периферийных сопл к вертикальной оси фурмы, град; - угол раскрьЬия пери- g ферийных сопл, град; а - расстояние между центрами выходных сечений центрального и периферийных сопл, м; dg - выходные диаметры центрального и периферийных сопл, м; К (Ю- 30) е.ц эмпирический коэффициент, м. Использование изобретения позволяет в расчете на 1 т стали снизить расход чугуна на 4,8 кг, а расход лома увеличить на 5,3 кг. 2 ип., 1 табл. СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 21 С 5/48 ху «..1

I с ла с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

« а.«

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 4257484/31-02 (22) 05,06.87 (46) 23.11.88. Бюл. ¹ 43 (71) Ждановский металлургический институт и Ждановский металлургический комбинат "Азовсталь" им. С. Орджоникидзе (72) Е.А. Капустин, А.В. Сущенко, P.Ä; Куземко, M.À. Поживанов, В.В. Голод и В.С. Харахулах (53) 669,184.142(088.8) (56) Заявка Японии № 52-3322, кл. С 21 С 5/32, опублик. 1977.

Авторское свидетельство СССР № 1168608, кл. С 2) С 5/48, 1983. (54) ФУР1у)А ДЛЯ ПРОДУВКИ РАСПЛАВА В

КОНВЕРТЕРЕ (57) Изобретение относится к .черной металлургии, преимущественно к. кислородно-конвертерному производству стали. Цель изобретения — .снижение . расхода чугуна на плавку за счет повышения эффективности дожигания окиси углерода. Фурма состоит из трех концентрично расположенных труб, образующих тракты подвода кислорода, . SU 3439129 А 1 подвода и отвода охлаждающей воды, и головки, которая имеет периферийные сопла Лаваля для подачи кислорода в виде сверхзвуковых струй на продувку для рафинирования расплава и дополнительное центральное сопло для подачи кислорода в виде вихревой струи на дожигание окиси углерода.

Центральное сопло снабжено завихрителем потока и имеет выходную коническую часть, угол раскрытия которой определен из выражения P = 2 -a% +

+ 2агс з 1 .и ((а-0, 5 (й +d ц ) /K > х хсоа(e«. — p /2lj, Гне oL — угол наклона периферийных сопл к вертикальной оси фурмы, град, )1 — угол раскрь)тия периферийных сопл, град, а — расстояние между центрами выходных сечений центрального и периферийных сопл, м, 6

d.< — выходные диаметры центрального и периферийных сопл, м, К = (1030) и — эмпирический коэффициент, м. Использование изобретения позволяет в расчете на 1 т стали снизить рас. ход чугуна на 4,8 кг, а расход лома увеличить на 5,3 кг. 2 ил., 1 табл.

14391 29

50

Изобретение относится к черной металлургии, преимущественно к кислородно-конвертерному производству стаЛИ.

Целью изобретения является снижение расхода чугуна на плавку за счет повышения эффективности дожигания окиси углерода.

На фиг. 1 дана фурма; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Фурма состоит из трех концентрично расположенных труб.l, образующих тракт 2 подвода кислорода, тракты 3 подвода и отвода охлаждающей воды, и головки, которая имеет периферийные сопла Лаваля 4 для подачи кислорода в виде сверхзвуковых струй на продувку и дополнительное центральное сопло 5 для подачи кислорода в виде вихревой струи на дожигание газообразной окиси углерода. Центральное сопло 5 состоит из завихрителя

6 с тангенциальными соплами для подвода кислорода (в общем случае кон- 25 струкция завихрителя может быть иной, например может использоваться завихритель с направляющими лопатками) переходной цилиндрической части 7 (в общем случае она может отсутствовать) и расширяющейся конической части 8.

Устройство работает следующим образом.

Основной поток 9 кислорода поступает к периферийным соплам Лаваля

4, ускоряется в них и истекает в, виде сверхзвуковых струй 10 в низкоплотное окружающее пространство конвертера, раскрываясь в нем под углом о

10-14 . Эти "жесткие" дальнобойные струи используются только для рафинирования расплава. При взаимодействии их с расплавом образуется реакционная зона, где интенсивно протекают реакции окисления углерода преимущественно до его окиси (C0), которая в струйном режиме барботажа всплывает в жидкой ванне и вьщеляется из нее преимущественно в подфурменной зоне. Дополнительный поток

11 кислорода ускоряется в тангенциальных соплах завихрителя 6 и поступает в цилиндрическую 7, а затем в коническую 8 части центрального сопла фурмы. Получив достаточно высокий момент количества движения, он в виде спиралеобразного вихря 12 истекает из сопла со свободным осевым выходом в полость конвертера, раскрываясь в ней под углом, зависящим от угла раскрытия конической части центрального сопла фурмы. При давлении кислорода перед соплами, равном

1-2 МПа, на выходе из сопла 5 зарождается сильно закрученная полая струя, в центральной части которой образуется зона 13 отрицательного давления, и по этой причине формируется область 14 обратных течений окиси углерода. В эту,приосевую область

14 вихревого потока интенсивно засасывается окись углерода и эффектив— но дожигается во вращающемся спиралеобразном вихре 12 ° Внешнее поле вихревого потока также обладает повышенной эжекционной способностью, что обуславливает интенсивное перемешивание окислителя с выделяющимся из реакционной зоны конвертерным газом и его дожигание непосредственно вблизи расплава. Вихревая струя спиралеобразного вихря 12, истекающая из центрального сопла 5, с углом раскрытия конической части (5 имеет максимально возможную (для определенного соотношения конструктивных размеров фурмы) поверхность массообмена с потоками восходящей окиси углерода, обладая при этом достаточной устойчивостью, что способствует эффективному дожиганию СО отходящих газов кислородом центральной струи.

Для определения оптимального угла раскрытия конической части 8 центрального сопла 5 фурмы и получения достоверной картины взаимодействия центральной и периферийных струй проводят серию экспериментов с использованием стробоскопа и теневой фотосъемки. Экспериментальные данные вместе с несложными геометрическими построениями (рассматривают треугольник,.одной стороной которого является отрезок, соединяющий центры выходных сечений центрального и периферийных сопл, а другой стороной — отрезок проекции границы центральной струи от среза сопла до начала интенсивного взаимо-, действия. с периферийными струями) позволяют получить полуэмпирическую формулу для определения оптимального угла раскрытия конусной части центрального сопла фурмы. Эксперименты проводят на моделях кислородных фурм

350, и 160-тонных конвертеров, выполненных в масштабах 1:5 и 1:2. В ка1439129 честве продувочного газа используют компрессорный воздух. Для каждой модели центральное сопло изготавливают разборным с набором конических частеи, выполненных с различными уг5 лами раскрытия от 0 (цилиндрическое сопло) до 75 .Меняя конические части центральных сопл, добиваются оптимальной (с точки зрения дожигания СО в конвертере) структуры зоны дожигания. Зная конструктивные размеры моделей фурм и найденные экспериментально углы раскрытия центральных сопл, определяют оптимальные коэффициенты К . Как показали результаты проведенных исследований, область оптимальных значений коэффициентов К лежит в пределах 10-30 диаметров d.

При K )30 и ц происходит уменьшение поверхности взаимодействия СО с окислителем, увеличивается дальнобой ность центральной струи. Это приводит к уменьшению эффективности дожигания окиси углерода. При К c)od, h по-25 является опасность эжекций СО из области дожигания в периферийные струи, разрушается зона устойчивого дожигания в вихревом потоке, что также резко снижает эффективность дожигания СО. д0

Применительно к пятисопловой фурме 350-тонного конвертера (расстояние между центрами выходных сечений центрального и периферийных сопл а = l)9 мм выходной диаметр периферийных сопл d = 60 мм, угол наклона периферийных сопл к вертикальной а оси фурмы ос = 18, угол раскрытия о периферийных сопл Лаваля = 12 при условии, что диаметр выходной части 4О центрального сопла фурмы d = 60мм) диапазон оптимальных углов раскрытия конической части центрального сопла о фурмы составляет = 28-35 . В головку опытной фурмы устанавливают цент- 45 ральное сопло с углом раскрытия

Испытание на 350-тонном конвертере показывает, что применение опытной фурмы позволяет за счет увеличения степени дожигания окиси углерода в отходящих конвертерных газах снизить долю чугуна в шнхте конвертерной плавки и увеличить долю металлического лома. В расчете на 1 т стали расход чугуйа снижается на 4,8 кг/т, а расход лома увеличивается на 5,3 кг/т.

Влияние величины угла раскрытия центральйого сопла и коэффициента

К на структуру эоны дожигания показ зано в таблице.

Формула изобретения

Фурма для продувки расплава в конвертере, содержащая головку с центральным и периферийными соплами, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения расхода чугуна на плавку за счет повьппения эффекгивности дожигания окиси углерода, центральное сопло снабжено завихрителем потока и выполнено с выходной конической частью, угол раскрытия которой составляет

2 о в rs + 2 arcsin к

1 э где @ — угол наклона периферийных сопл к вертиальной оси фурмы, град, 1 — угол раскрытия периферийных сопл, град а — расстояние между центрами выходньж сечений центральногО и периферийных сопл, м

С1с, d — выходные диаметры периферийных и центрального сопл соответственно, м;К =()Î30)d — эмпирический коэффициент, м.

1439129

К, калибры цент 3 Структура зоны дожигания рального сопла град.

5,3

Наблюдается разрушение зоны дожигания, эжекция значительной доли центрального потока периферийными струями

Заметная эжекция газа из зоны дожигания в периферийные струи

8,5

Устойчивая зона дожигания с развитой поверхностью массообмена

35

30

30

27

Начинается заметное снижение эжектирующей способности центральной струи и поверхности массообмена

Увеличивается дальнобойность центральной струи.

100

Фурма 160 т конвертера (а = 52 мм; и = 35 мм и = 25 мм; eL = 15 ; g = 12 ) 32

Заметная эжекция газа из зоны дожигания в периферийные струи, неустойчивая зона дожигания

То же

8,3

28

Устойчивая зона дожигания с развитой поверхностью массообмена

То же

25

16,6

22

Заметное снижение эжектирующей способности центральной струи и поверхности массообмена

21

Фурма 350 т конвертера (а = 119, мм, d„ = 60 мм и = 60 мм; Ы. = 18, = 12 ) 1 4391 29

/(ислороР

Составитель В. Красина

Техред M.Дидык

Корректор М. Шароши

Редактор Н. Гунько

Заказ 6041/25

Тираж 545

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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