Наконечник фурмы

 

Изобретение направлено на повышение коэффициента дожигания и снижение удельного расхода жидкого чугуна. Для этого в наконечнике фурмы для продувки металла в конвертере площади критических сечений основных и вспомогательных сопел в блоках относятся как (6,7 ... 7,5): 1, причем ось основного сопла параллельна оси блока, а ось вспомогательного сопла составляет с осью блока угол 10 .„ 15°. Оси сопел и ось блока лежат в одной,плоскости, которая составляет с плоскостью, проходящей через ось блока и ось наконечника, угол 0 ... 90°, причем при угле 0° ось основного сопла располагается между осью блока и осью наконечника , Это позволяет подавать кислород из вспомогательных сопел раздельно или тангенциально направленными струями . 2 ил., 1 табл.

CO)03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (505 С 21 С 5/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4832343/02 (22) 29.05.90 (46) 23.08.92. Бюл. М 31 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) А.М. Поживанов, А,И. Багрий, 8,6. Охотский, A.Ä. Зражевский, Л,M. Учитель, А.В. Шибко и А.А. Джусов (56) Бюллетень "Черметинформация", 1979, М 11, с. 32. (54) НАКОНЕЧНИК ФУРМ6! (57) Изобретение направлено на повышение коэффициента дожигания и снижение удельного расхода жидкого чугуна. Для это-, го в наконечнике фурмы для продувки меИзобретение относится к области черной металлургии, в частности, к конструкциям наконечников водоохлаждаемых фурм для продувки металла сверху в кислородных конвертерах;

Известна фурма, в наконечнике которой сопла размещены тангенциально. При этом ванна приводится во вращательное движение, что обеспечивает ее эффективное перемешивание, снижает угар железа и повышает стойкость футеровки. Однако в связи с тем, что все сопла направлены в одну сторону и оси их не пересекаются, использование кислорода на дожигание выделяющегося СО до С02 и подавление брызгоуноса не обеспечивается. Для устранения указанных недостатков сопла в одном и том же наконечнике должны выполнять различные функции.

Ближайший по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому

„.,53.3 „„1756364 А I

2 талла в конвертере площади критических сечений основных и вспомогательных сопел в блоках относятся как (6,7 ... 7,5):1, причем ось основного сопла параллельна оси блока, а ось вспомогательного сопла составляет с осью блока угол 10 ... 15О. Оси сопел и ось блока лежат в одной, плоскости, которая составляет с плоскостью, проходящей через ось блока и ось наконечника, угол 0 ... 90, причем при угле 0 ось основного сопла располагается между осью блока и осью наконечника, Это позволяет подавать кислород из вопомогательных сопел раздельно или тангенциально направленными струями. 2 ил., 1 табл. (1» техническому решению является фурма, в наконечнике которой сопла размещены в два ряда: три основных в центре и восемь вспомогательных по периферии, причем сопла центральной и периферийной групп, (Л имеют различные критические диаметры и ( различные углы наклона к вертикали. Недостатком данной фурмы является незффектинное использование вдуваемого кислорода на дожигание выделяющегося

CO в COz и высокий удельный рвоход жид кого чугуна, Целью изобретения является повышение эффективности продувки за счет перераспределения кислорода между основными и вспомогательными соплами, а также подачи кислорода из вспомогательных сопел радиально или тангенциально на правленными струями.

Поставленная цель достигается тем, что площади критических сечений основных и вспомогательных сопел в блоке Относятся как (6,7 ... 7,5}: 1, причем ось основного

:".Опла параллельна оси блока, а ось . спомогательного сопла составляет с осью блока угол 10 ... 15 . Кроме того, оси сопел и ось блока лежат в одной плоскости, которая составляет с плоскостью, проходящей через ось блока и ось наконечника, угол до 90", причем при совпадении этих плоскостей ось основного соплами>асполагается между осью блока и осью наконечника, Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается от известного взаимным размещением основных и дополнительных сопел, а также соотношением критических сечений сопел.

При соотношении площадей критических сечений сопел в блоке меньше 6,7:1 кислородные струи, истекающие из вспомогательных сопел.,будут "простреливать" потоки Со, выделяющиеся из зоны взаимодействия с ванной струй кислорода и основных сопел, слабо смешиваясь с ними, что снизит тепловой эффект дожигания.

Кроме этого импульсы вспомогательных струй при таком соотношении сечений приВедут к усилению брызгообразования на периферии ванны и снижению стойкости футеровки.

При соотношении площадей критических сечений сопел в блоке более 7,5:1 не будет обеспечиваться дожигание выходящего из вторичных реакционных зон СО до

СО2 из-за: недостатка Вспомогательного

- кислорода на дожигание.

Параллельность оси блока и оси основного сопла обеспечивает необходимое разВедение первичных реакционных эон и позволяет сохранять заданный угол наклона сопла к вертикали при повороте блока вокруг своей оси, о необходимости которого скаээнО ниже.

Если ось вспомогательного сопла в блоке составляет с осью блока yro» меньше 10о или больше 15О, то кислородные струи из

Вспомогательных сопел Выйдут за пределы зон выхода потоков СО, образующихся в местах взаимодействия с металлом кислородных струй, истекающих из основных cDпел. При этом снизится коэффициент дожигания, что приведет к повышению удельного расхода жидкого чугуна.

В диапазоне углов 10 ... 15 кислородные струи из вспомогательных сопел попадают В предВлы указанных зон и обеспечивают эффективное дожигание СО до СОъ, Если оси сопел в блоке не будут лежать в одной плоскости с осью блока, то кислоа>5 родные струи из вспомогательных сопел не будут попадать В зоны ВыхОда пОтОкОВ С0, образующихся в местах взаимодействия с металлом кислородных струй, истекающих из основных сопел.

В случае, когда плоскость, в которой лежат оси сопел и ось блока, совпадает с плоскостью, проходящей через ось блока и ось наконечника, струи иэ Вспомогательных сопел (помимо дожигания} обеспечивают защиту футеровки конвертера от брызг, образующихся в зоне продувки металла через основные сопла, Когда же плоскость, в которой лежат оси сопел и ось блока, составляет с плоскостью, проходящей через ось блока и ось наконечника, угол более 90О, возникает сильное брызгообразование в околофурменной зоне с направлением движения брызг вертикально Вверх, что приведет к усиленному разрушению футеровки горловины конвертера.

При углах до 90 будет наблюдаться сочетание процувки металла через радиально направленные основные сопла и тангенциально направленные вспомогательные сопла, При атом кислородные струи, истекающие из основных сопел, внедряются В жидкий металл с образованием первичных реакционных эон, в пределах которых г роисходит преимущественно сжигание железа. Образовавшиеся окислы железа смешива>отся с металлом основного объема ванны и взаимодействуют с ним в пределах вторичных реакционных зон, Здесь происходит ийтенсивное образование и выделение СО, в потоки которого внедряются кислооодные струи, истекающие из тангенциальных дополнительных сопел соседних блоков.

Размещение основного сопла между осью блока и осью наконечника при совпадении плоскостей, в котОрых (8>KBT ocN cQ= пел блока и ось наконечника, обеспечивает необходимое рассредоточение дутья и сни45 жение брызгообрээования в подфурменной зоне, При этом обеспечивается высокая стойкость горловины конвертера.

На фиг. 1 предСтавлЕн разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 2 — разрез Б-Б на фиг, 1, 50 Наконечник состоит из верхней и нижней -.à ðåëîê (поз. 1 и 2), между которыми установлены сопловые блоки 5 с основными

3 и вспомогательными 4 соплами. Ось блока о-о и оси сопел лежат в одной плоскости, 55 Ось основного сопла параллельна оси блока, которая составляет с вертикальной осью наконечника угол 10 ... 200, Ось вспомогательного соплэ составляет с Осью GcHGBHorо

con„„8 угол 10 ... 150. При изготовлен и наконечника блок можно вращать вокруг оси

1756364

Формула изобретения по» оса lac» 4 в»» 2»с, !е . 1сс с»», ьс „, 1 h. и ьс иь.т N, т и . T сч с с„,, с сс) . 2 $, 2 8. 2, 1оимечаиия ют и- /иим мт/иим см сЯ град град град мии

Кг/т мм

nï.

1 2 !8 0 175 95

1,! 18,1 174,3 95,7

1,! 18,О 174,4 95,6

1,1 17,9 172,0 98,0

1,! 18,0 113,8 96,2

1,1 18>0 114,1 96,Э

1,1 18,1 173,3 96,7

17,8 t73,6 96,4 2,1 18,1 172,6 97,4

1,t 18,! 173,0 91,0

l,t 18,1 174,0 96,0

1,1. 18уо 173,0 97,0

18,1 172,О 38,0

l,1 18,0 172,0 98,0

l,1 17,9 174,0 96,0

1,1 17,0 173,0 97,0

1,1 17,8 174,0 96,0

l 241,0

249,2

240,8

241,8

241,1

242,3

242,0

240,9

242 9

24I,S

236,0

234,Э

236,4

1?42

f343

1342, 1342

1342

1343

1343 !

343

f342

1343 !

342

1341

1342

1619

1624

1619

t620

1630 !

1620....1..T.....

О, 06 20 716

О 08 18 721

0,06 16 725

0,07 14 719,5

0 08 16 718

0,09 19 716

О f 18 714

0,11 17 719

0 12 !6 718

0,14 20 708

0,09 19 7IÇ

О,! !4 737 о 13 731

0.05 13 736

5 5 149

5 5 158

5 5 162

5 5 149

5 5 149

5 5 149

5 5 149

5 5 149

5 5 149

5 5 149

5 5 149

5 5 149

5 5 149

3+8, О т49ь а38

0 15

1,77 15

1,77 15

f,77 15 l. 77 f5

f,77 15

1,77 15

1,77 15

1.77 IS

1,77 15

1,77 15

1,77 15

1. 77 15

i,77 15,5

1, 77 f5

1,77 IS

О 10/25

О

2I .

21

21

2I

2t

21

2I

2I

21

21

21

21

21

21

2l

14,4

11,5

11;9

12,6

13,3

13,6

12,6

12,6 !

2,6

12,6

l2,6

12,6

12,6

12,6

12,6

12.6

12,6*

43,2

З,В Ваеоеал Фима

3,5 Ваяеп.объект 3,5

3,6

3,7

3,4

3,6

3.5

3,6

3,6

3.8

3,6

3,5

3,4

3,4

3,3

3,9

12,5 45

12,5 45

12,5 45

12,5 45

12,5 45

8 45

10 45

12,5 45

15 45

17 45

12,5 О

12,5 45

12,5 90

12,5 135

12,5 180

Вынос, выбросы

Выбросы (прототип) ft p и и е ч а и и е. о - копмчестоо осмоемык и есяомогательиык сопел а иакомачиике; q - раскод кислорода через одмо сопле; 2 — бкыаль комтического семамия сопла!от„,.„ - угол макло»а к еертикятат ОСИ ОСНоаноГО Срлпа се „ „ - угол мемду осью всломогатепьрого соила м осью блока;

2- угол а ллаие мемду плос»остью, е кстород лала» осм сопел и ось блока, м плоскостью, проходящей через ось блока м ось мако- . иечимка; ь — высота Фуры мяд уров»ем ааимы; ь - время лродуекм; и - массы чугуна, лома и стали; (с) - содерламме углерода а стали! 8 - »once»:f»емг дсяь тамия; ft - удельсасд расход чугума; 2 - срермяя скорость мелоса Футероекм комаерт оа. о-о на 360О, при этом ось основного сопла всегда будет наклонена к оси наконечника под углом, а ось вспомогательного сопла в . зависимости от угла поворота блока может располагаться как в радиальном, так и в тангенциальном направлении по отноше- 5 нию к оси наконечника. Оптимальный диапазон угла поворота блока (по часовой стрелке) оговорен выше, Фурма работает следующим образом.

Кислород поступает к соплам 3 и 4 и истека- 10 ет из них. Соотношение расхода кислорода через основные и вспомогательные сопла пропорционально отношению площадей их критических сечений и составляет (6,7 ...

7,5):1. При попадания кислородных струй из 15 основных сопел в ванну происходит окисление примесей металла (в том числе углерода) с выделением СО, выходящего на поверхность. Струи из вспомогательных сопел благодаря предлагаемому размещению 20 попадают в область выхода СО на поверхность ванны и дожигают СО в СО2. При этом ээ счет повышения коэффициента дожигания по сравнению с известными решениями в среднем на 5-6 g, увеличивается приходо- 25 ная часть теплового баланса плавки и появляется возможность увеличивать ра ход металлолома на 215 ... 3,0;4 „соответственно снижая удельный расход чугуна, Применение предложенного решения 30 позволяет снизить удельный расход жидкого чугуна в шихте конвертеров ДМК им.

Дзержинского в среднем íà 15 ... 20 кгlт стали и повысить стойкость огнеупорной футеровки нэ 10 ... 15 плавок эа кампанию (см, та бл и цу).

1, Наконечник фурмы, содержаьций расположенные под углом к оси наконечника блоки с основными и вспомогательными соплами для подачи кислорода и дожигания СО в СОъ, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности продувки за счет перераспределения кислорода между основными и вспомогательными соплами, а также подачи кисло РОДа ИЭ ВСПОМаГатЕЛЬНЫХ СОПЭЛРЭДХИаЛЬНОили тангенциально направленными струя ми, площади критических сечений основных и вспомогательнйх сопел относятся как (6,7 — 7„5):1, причем ось основного сопла параллельна оси блока, а ось вспомогательного сопла составляет с осью блока угол 10-15О, 2. Наконечник по и, I, о т л и ч а юшийся тем, что оси сопел и ocb блока лежат в одной плоскости, составляющей угол до 90 с плоскостью, проходящей через ось блока и ось наконечника, причем при совпадении этих плоскостей ось основного сопла расположена между осью блока и осью наконечника.

1756364

Составитель А. Поживанов

Техред М,Моргентал Корректор М, Андрушенко

Редактор Л, Волкова

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3063 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CCCP

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