Фурма

 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для продувки жидкого металла в конвертерах и подовых печах. В фурме, содержащей концентрично расположенные трубы 1-3 для подачи кислорода, подвода и отвода охладителя , головку 4 с тангенциально расположенными соплами Лаваля 5, последние в плоскости торца головки фурмы выполнены по профилю криволинейных турбинных лопаток , поперечное сечение которых развернуто уширенной частью к периферии головки, а вогнутой - в сторону вращения струи, и расположено таким образом, что два смежных сопла образуют между собой направленные к центру фурмы тангенциальные каналы аэродинамического профиля, причем выходное сечение 7 сопл закручено относительно входного сечения 8 на одинаковый угол и закрутка двух смежных сопл выполнена в противоположных направлениях . 7 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (11) (s1)s С 21 С 5/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4860967/02 (22) 20.08.90 (46) 15.06.92. Бюл. М 22 (71) Научно-производственное объединение по механизации, роботизации труда и совершенствованию ремонтного обеспечения на предприятиях черной металлургии (72) B.Ô.Ôåäoðÿêà, B,К Кизилов и С.А.Чикаренко (53) 669.184.142 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1328387, кл. С 21 С 5/48, 1986.

Авторское свидетельство СССР

hh 810831, кл. С 21 С 5/48, 1979. (54) ФУРМА (57) Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для продувки жидкого металла в конвертерах и подовых печах. В фурме, содержащей концентрично расположенные трубы 1 — 3 для подачи кислорода, подвода и отвода охладителя, головку 4 с тангенциально расположенными соплами Лаваля 5, последние в плоскости торца головки фурмы выполнены по профилю криволинейных турбинных лопаток, поперечное сечение которых развернуто уширенной частью к периферии головки, а вогнутой — в сторону вращения струи, и расположено таким образом, что два смежных сопла образуют между собой направленные к центру фурмы тангенциальные каналы аэродинамического профиля, причем выходное сечение 7 сопл закручено относительно входного сечения 8 на одина- 3 ковый угол и закрутка двух смежных сопл выполнена в противоположных направлениях. 7 ил. (1740431

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к конструкциям продувочных водоохлаждаемых фурм, и может быть использовано для продувки жидкого металла в конвертерах и подовых печах.

Известна конструкция фурмы для продувки расплава, содержащая корпус со сборной сопловой головкой, в которой с целью интенсификации процессов рафинирования расплава сечение выходного отверстия сопла фурмы выполнено в виде звездочки с прямолинейными или криволинейными границами лучей.

Наиболее близкой к предлагаемой является конструкция кислородной водоохлаждаемой фурмы, содержащей концентрично расположенные трубы, образующие тракты подачи окислителя, подвода и отвода охладителя и головку с тангенциально расположенными соплами, направленными в одну сторону, угол раскрытия которых лежит между вертикальными плоскостями, пересекающимися по оси фурмы и расходящимися — одна через центр входного, другая через центр выходного отверстия сопла.

Недостатком такой фурмы является невысокая противопригарная стойкость сварных швов торцовой части головки фурмы, что является следствием образования застойных эон и малых скоростей охлаждающей воды. Наличие в конструкции фурмы сопл с круговым поперечным сечением не позволяет создать неустойчивую струю кислорода, что значительно снижает интенсивность перемешивания конвертерной ванны при продувке и препятствует увеличению поверхности контакта фаз.

Цель изобретения — повышение тепловой стойкости фурмы и интенсификации перемешивания ванны.

Поставленная цель достигается тем, что в фурме, содержащей систему концентрично расположенных труб для подвода кислорода, подвода и отвода охладителя, многосопловую головку с тангенциально расположенными соплами Лаваля, сопла в плоскости торца головки фурмы выполнены по профилю криволинейных турбинных лопаток, поперечное сечение которых обращено уширенной частью к периферии фурмы, а вогнутостью — в сторону вращения струи и расположено таким. образом, что два смежных сопла образуют между собой направленные кцентруфурмытангенциальные каналы аэродинамического профиля, причем выходное сечение сопл закручено относительно входного на одинаковый угол и закрутка двух смежных сопл выполнена в противоположных направлениях.

На фиг.1 изображена фурма, общий вид; на фиг.2 — вид А на фиг.1; на фиг.3 — вид Б на фиг.1 (развертка круговой решетки сопл в вертикальной плоскости); на фиг,4 — сечение  — В на фиг.3 (развертка круговой решетки сопл в горизонтальной плоскости); на фиг.5 — вид Г на фиг,1; на фиг.б — отдельное сопла, аксонометрия; на фиг.7 — схема взаимодействия газовых струй с ванной, Фурма содержит три концентрично расположенные трубы 1 — 3, образующие тракты для подачи кислорода, подвода и отвода воды, головку 4 с тангенциально расположенными соплами Лаваля 5 (фиг,1). Головка

4 соединяется с трубами 1 — 3 с помощью сварки и резьбовой муфты 6, Сопла 5 размещены с двумя углами наклона а и Р к продольной оси фурмы, где a — радиальный, а

P о — тангенциальный угол наклона (фиг.1, 3), Продольная ось сопла 5 проходит через центры тяжести выходного 7 и входного 8 сечений (фиг.2, 6). В плоскости торца головки 4 сопла 5 выполнены по профилю криволинейных турбинных лопаток, поперечное сечение которых развернуто уширенной частью к периферии головки фурмы (фиг.2), Вогнутая часть контура поперечного сечения сопла 5 обращена в сторону вращения струи. В плоскости торца головки 4 два смежных входных сечения расположены так, что образуют между собой направленные к центру фурмы криволинейные тангенциальные каналы аэродинамического профиля (фиг.4), Выходное сечение 7 каждого сопла повернуто вокруг его продольной оси на одинаковый угол у относительно входного сечения 8, при этом закрутка, двух смежных сопл противоположна друг другу по направлению(фиг,5). Угол закрутки y выбирается из условия безвихревого обтекания наружного контура сопла потоков охладителя в местах сварки сопл 5 с головкой 4 и определяется оптимальными углами входа Р 3 и выхода Р3 потока иэ решетки аэродинамических профилей, образованных соплами.

Угол у образуется пересечением касательных, проведенных к средней линии профиля в центрах тяжести входного 8 и выходного 7 отверстий сопла 5. Углы P f и Р3 образованы касательными к средней линии поперечного сечения сопла и фронтом решетки, Фурма работает следующим образом.

По внутреннему центральному тракту 1 кислород поступает в головку 4 фурмы и протекает через сопла 5, взаимодействуя с расплавленным металлом. Вода для охлаж1740431 дения фурмы поступает в кольцевой тракт, образованный трубами 1 и 2, омывает головку 4 формы и отводится по кольцевому тракту между трубами 2 и 3 (фиг.1). Вследствие того, что сопла S-выполнены по проф- 5 илю криволинейных турбинных лопаток с закруткой торцовых сечений на определенный угол, вода, поступающая в криволинейные аэродинамические каналы между ними, закручивается и ускоряется по на- "0 правлению к центру головки 4 фурмы (фиг.4). Так как происходит интенсивная закрутка потока воды в межсопловых каналах, исключается образование застойных зон в донной части фурмы в местах сварки сопл 5 с головкой 4. Течение воды в этой части фурмы приобретает турбулентный характер, что способствует интенсификации теплоотвода от наиболее теплонапряженных участков и повышает стойкость сварных 20 швов.

При продувке металла кислородом вследствие закрутки сопл 5 на угол у (фиг.5), а также из-за их тангенциального расположения в головке 4, определяемого углами а и ф (фиг.1, 3) поток кислорода по истечении получает двойную закрутку вокруг оси фурмы и вокруг оси каждого сопла (фиг;7). 30

Внедряясь в расплав, струи кислорода образуют в приповерхностных слоях металла зоны 9 (фиг.7), близкие по конфигурации к профилю выходного сечения сопл. Между собой эти зоны образуют криволинейные 35 аэродинамические каналы, в которых происходит движение металла по направлению от периферии к центру ванны. В сочетании с дополнительным вращением слоев расплава, полученным за счет тангенциального расположения сопл, усиливается перемешивание ванн, что способствует ускорению окислительных реакций в шлакометаллической эмульсии.

По сравнению с прототипом предлагаемая фурма более экономична в эксплуатации, так как помимо повышения стойкости головки фурмы интенсификация перемешивания ванны приводит к улучшению теплового баланса, что увеличивает долю скрапа в металлошихте и снижает расход чугуна.

Формула изобретения

Фурма, содержащая систему концентрично расположенных труб для подвода кислорода, подвода и отвода охладителя, многосопловую головку с тангенциально расположенными соплами Лаваля, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения тепловой стойкости фурмы и интенсификации перемешивания ванны, сопла в плоскости торца головки фурмы выполнены по профилю криволинейных турбинных лопаток, поперечное сечение которых обращено уширенной частью к периферии фурмы, а вогнутостью — в сторону вращения струи, I при этом два смежных сопла образуют между собой направленные к центру фурмы тангенциальные каналы аэродинамического профиля, выходное сечение сопл закручено относительно входного на одинаковый угол и закрутка двух смежных сопл выполнена в противоположных направлениях, 1740431

1740431

1740431

Составитель B,Êðàcèíà

Редактор Т.Лазоренко Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Заказ 2051 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101