Фурма для продувки расплава нейтральными газами

 

Изобретение относится к черной металлургии. Целью изобретения является повышение качества обрабатываемого расплава. В фурме, на боковой поверхности цилиндрического стержня в диаметральной плоскости, проходящей через максимальную ширину серповидного сопла, выполнен продольный канал на всю длину стержня. Указанный продольный канал в поперечном сечении может иметь треугольную форму или форму прямоугольной щели. Максимальная ширина продольного канала может быть равна (1 - 4)Δ , где Δ - разность между внутренним диаметром корпуса и наружным диаметром цилиндрического стержня. Глубину продольного канала целесообразно брать равной (0,1 - 0,8)D, где D - диаметр цилиндрического стержня, на боковой поверхности которого выполнен продольный канал. Цилиндрический стержень со стороны подводящего тракта выполнен полусферическим. Торец цилиндрического стержня лежит в плоскости среза корпуса. 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4455055/31-02 (22) 18.05.88 (46) 30.01.90. Бюл. 9 4 (71) Ленинградский механический институт им, Иаршала Советского Союза

Устинова Д.Ф., ЦентральньпЪ научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П.Бардина и Иариупольский глеталлургический комбинат "Азовсталь" им. С.Орджоникидзе (72) А.И.Сизов, С.И.Иигач, М.С.Кокорев, В.А.Синельников, Г.В.Рыбалов, Г.В.Филиппов, В.M.Долгань, О.В.Носоченко, В.В.Емельянов, С.А.Соловьев и Е.А.Иванов (53) 669.184.244.66(088.8) (56) Власов Н.Н. и др. Опыт внепечной обработки кислородно-конверторной стали продувкой азота в ковше. — Иеталлургия, 1978, t» 9.

Авторское свидетельство СССР

У 1137108, кл. С 21 С 5/48, 1985. (54) ФУРМА ДЛЯ ПРОДУВКИ РАСПЛАВА НЕИТРАЛЬНЫИИ ГАЗАИИ (57) Изобретение относится к черной

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к устройствам для продувки расплавленного металла нейтральныии газами, и может быть использовано в цветной металлургии и химической промышленности для продувки расплавов и растворов.

Целью изобретения является повышение качества обрабатываемого расплава путем интенсификации процесса рафинирования за счет повышения устойчивос„„SU„„1539213 A 1 (51)5 С 21 С 5/48 металлургии. Цель изобретения — повышение качества обрабатываемого расплава. В фурме, на боковой поверхности цилиндрического стержня в диаметральной плоскости, проходящей через максимальную щирину серповидного сопла, выполнен продольньпr канал на всю длину стержня. Указанный продольный канал в поперечном сечении может иметь треугольную форму-или форму прямоугольной щели. Максимальная ширина продольного канала может быть равна (1-4) n, где д — разность между внутренним диаметром корпуса и наружным диаметром цилиндрического стержня. Глубину продольного канала целе- Я сообразно брать равной (0,1-0,8)d, где d — диаметр цилиндрического стержня, на боковой поверхности которого выполнен продольньпг канал. Цилиндрический стержень со стороны подводящего тракта выполнен полусферическим.

Торец цилиндрического стержня лежит в плоскости среза корпуса. 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

М- ти струи и ее дальнобойности при увеличении стойкости фурмы.

Струя газа, истекающего из серповидного сопла, снабженного дополнительным каналом, имеет по сравнению с обчным серповиднм соплом. большую устойчивость при внедрении в расплав.

Такая струя подобно серповидной распадается на мелкие пузырьки, которые обладают больной активной поверхностью и способствуют интенсивному пе15392 1 3

1>емешиванию и рафинированию расплава.

Однако вследствие повышенной устойчивости струя, истекающая из серповидного сопла с каналом, успевает проник- нуть в расплав прежде, чем распадается на мелкие пузырьки газа на больщую глубину по сравнению с обычной серповидной струей. В результате это>»о рафинируется не только расплав, на- 0

» одящийся над срезом фурмы,. но и расав, расположенный вблизи дница кова. Кроме того, повышение дальнобойЙости серповидной струи за счет выполнения в стержне продольного канала приводит к уменьшению величины заглуб> ения фурмы в расплав, что улучшает условия работы фурмы и повышает ее стойкость при уменьшении расхода огне поров на фурму. 20

На фиг. 1 изображена фурма, продольный разрез, плоскостью, проходящей через максимальную ширину серповидного сопла; на фиг,. 2 — разрез А-Л на фиг.1. 25

Фурма состоит иэ корпуса 1, футерованного огнеупорами 2. В корпусе 1 эксцентрично установлен стержень 3.

Серповидное сопло с» образовано внутренней цилиндрической поверхностью кор10 пуса 1 и наружной цилиндрической поВерхностью стержня 3. На боковой поверхности цилиндрического стержня 3 в диаметральной плоскости, проходящей через максимальную ширину серповидно о сопла а, выполнен продольный каНал Ъ на всю длину стержня.

Продольный канал Ь„выполненный на боковой поверхности цилиндрического стержня 3, в поперечном сечении имеет 40 форму треугольника или прямоугольной цели. Максимальная ширина продольного канала Ь равна 1-4 Д, где и - разность между внутренним диаметром корпуса 1 и наружным диаметром цилиндри- 4g ческого стержня 3. Глубина продольного канала Ь равна 0 1 0,8 диаметра цилиндрического стержня 3».

Цилиндрический стержень 3 со стороны газоподводящего тракта Bü>r:oëíåн полусферическим. Торец цилиндрического стержня 3 лежит в плоскости среза корпуса 1.

Выбор глубины продольного канала

Ь в пределах 0,1-0,8d обусловлен сле55 дующим.

Ограничение глубины продольного канала Ь равное 0 8d выбрано из тех>

Э нологических и газодинамических ссоб- . ражений. При увеличении глубины канала свыше 0,8 затрудняется изготовление фурмы, в частности прикрепление цилиндрического стержня к корпусу.

Кроме того, в процессе работы под действием тепловых напряжений происходит деформация фурмы. При глубине канала, большей 0,8d, происходит нарушение симметричности продольного канала, что приводит к уменьшению дальнобойности струи.

При выполнении глубины канала больше 0,8d также резко изменяется характер проникновения струи в расплав.

Происходит попеременное взаимодействие газа, истекаюцего из продольного канала b с газом, истекающим из каждого острого угла серповидного сопла а. В результате этого наблюдается раскачка струи в расплаве, что также снижает суммарную дальнобойность струи.

При выполнении глубины продольного канала Ь меньше 0,1d струя газа, истекающая из продольного канала Ь, имеет малую толцину и не предохраняет серповидную струю от разрушения (перекусывания), что также приводит к снижению дальнобойности суммарной струи.

Влияние глубины продольного канала

b на.глубину проникания струи в жидкость приведено в табл. 1 ° Испытания проводились на модели ковша с продувкой ванны сжатым воздухом. Моделирование производилось на воде.

Выбор максимальной ширины продольного канала Ь в пределах (1-4)о обусловлен следуюцим.

При максимальной ширине продольного канала Ъ больше 4 d его гидравлическое сопротивление становится суцественно меньше гидравлического сопротивления серповидного канала, что ведет к перераспределению газовых потоков. Основной газовый поток истекает из продольного канала. Концы серповидного канала эаметалливаются. Струя становится неустойчивой. Сразу же за срезом фурмы образуются крупные газовые пузыри. Дальнобойность и рафинирующая способность струи снижаются.

Выполнение максимальной ширины канала меньше 1Д приводит к утоньшению струи газа, истекаюцей из продольного канала Ъ. Эжектируемый поток металла сминает эту струю. В результате этого не происходит дробление металла и увеличение его вглубь расплава.

15392

Создаются условия для разрушения (перекусывания) серповидной струи. Эффективность продувки падает.

Влияние максимальной ширины про5 дольного канала b на глубину проникновения струи в жидкость приведено в табл. 2. Испытания проводились на модели ковша с продувкой ванны сжатым воздухом. Моделирование проводилось на воде.

Фурма работает следующим образом. скорость массообменных процессов между газом и расплавом.

Применение описанной фурмы для продувки расплава нейтральными газами позволяет интенсифицировать процесс перемешивания расплава в ковше, а так-. же уменьшить содержание в металле водорода и неметаллических включений, что приводит к повышению качества выплавляемой стали.

Формула изобретения

Нейтральный газ от источника сжатого газа поступает в корпус 1.В резуль- 15 1. ФУРма длЯ продувки Расплава нейтате обтекания цилиндрического стерж- тральными газами, соДержаЩаЯ футероня 3 газ попадает в серповидное соп- ванный огнеупорный коРпУс, сопловую ло а и продольный канал Ь. При этом . головкУ с цилиндРическим стеРжнем, скорость газа увеличивается до звуко- установленным эксцентрично в корпусе. вой. Проходя по серповидному соплу à 20 и сопло сеРповидной фоРмы о т л и— и продольному каналу Ь, газ внедряет- ч а ю щ а Я с Я тем, что, с целью пося в расплав в виде пространственной выше ИЯ качества обрабатываемого Рассверхзвуковой струи. пяава путем интенсификации процесса

В результате взаимодействия газа, Рафинирования за счет повышения устойпрошедшего через серповидное сопло а, 25 чивости струи и ее дальнобойности, с газом, прошедшим через продольный на боковой поверхности цилиндрическоканал Ь, образуется следующая единая гo стержня в диаметральной плоскости, устойчивая пространственная структура .проходящей через максимальную ширину струи. серповидного сопла, выполнен продольВнутри серповидной струи образует- ЗО ный канал на всю длину стержня, при ся полость, разделенная на две сооб- этом максимальная ширина канала равщающиеся части газовой струей, истека- на 1-4 разности между внутренним диющей из продольного канала b. Внутри аметром корпуса и наружным диаметром этой полости создается разрежение. цилиндрического стержня, а глубина

Через разрыв сечения серповидной струиз5 канала составляет 0,1-0,8 диаметра ци.в полость эжектируется расплавленный линдрического стержня. металл, который в виде потока натека- 2. Фурма по п. 1, о т л и ч а ю— ет на газовую струю, истекающую из щ а я с я тем, что продольный канал продольного канала Ь. При этом проис- в поперечном сечении имеет треугольходит дробление металла на капли, ко- 40 ную форму. торые уносятся серповидной струей 3. Фурмапоп. 1, отличаю— вглубь расплава. Струя газа, истекаю- щ а я с я тем, что продольный кащая из продольного канала Ь, предохра- нал в поперечном сечении имеет форму

° няет струю газа, истекающую из серпо- прямоугольной щели. видного сопла а, от периодического 45 4. Фурма по пп. 1-3, о т л и— разрушения (перерезания) втекающим в . ч а ю ц а я с я тем, что стержень со полость высокоскоростным потоком ме- стороны подводящего тракта выполнен талла. Таким образом, при внедрении в полусферическим. расплав указанная структура проникает: - 5. Фурма по пп. 1-4, о т л и— глубоко в объем расплава и там распа- 50 ч а ю щ а я с я . тем, что торец цилиндается на большое количество мелких дрического стержня лежит в плоскости

I пузырьков газа, обеспечивающих высокую среза корпуса.

1539213

Та блица 1! I

Глубина проникания струи в расплав, мм

Опыт авлени газа пе редпагаемал фурма(ширина канала 2d) при глубине продоль Известная ного канала фурма ред соп лом,МПа

0,05d О, 1d 0,2d 0;4d 0,6d 0,8d 0,9d

350 400 430 490 360

400 500 520 600 410

430 530 530 660 420

460 560 570 700 480

460 580 590 730 490

Таблица 2

Опыт

Глубина проникновения струи в расплав, мм (глубина канала 0,бсср) Давлени газа пе ред соп лом,МПа

Предлагаемое изобретение

Известная

0 45 360 460 510 500 480

080 470 500 560 540 520

1,00 430 610 690 670 600

1,70 480 620 720 690 630

1 80 490 710 780 770 710

250 350

280 400

310 420

350 460

380 460

Фие.1

Составитель В.Красина

Редактор Т.Лазоренко Техред И,Ходаннч Корректор C.Øeêèàð

Заказ 192 Подпис ное

ВНИ!ПШ1 Госуд,барственного ко аггета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

I 13035, Москва, m — 35, Раушская наб °, д. 4/5

Тираж 509

Прон полста нно — нзнательскнй комбинат "!1атент", г . Ужгород, ул, Гагарина, 101

2

4

0,45

0,80

1,00

1,40

1,80

510 500

560 540

690 580

720 600

780 660

460