Наконечник кислородно-конвертерной фурмы

 

Изобретение относится к области металлургии. Наконечник кислородно-конвертерной фурмы содержит головку и фланец, соединенные соплами. Он выполнен цельнолитым, периферийные сопла соединены по наружной поверхности дополнительным фланцем, отделяющим подвод в наконечник охлаждающей жидкости от ее отвода. От внутренней поверхности периферийных сопел по направлению к центру наконечника выполнены продольные ребра, соединенные с центральным соплом или с центральным сплошным стержнем с разделением центральной части наконечника на сектора. Наружная поверхность головки и примыкающие к ней кромки сопел снабжены теплозащитным покрытием в виде отдельных разделенных каналами участков. На внутренней нерабочей водоохлаждаемой поверхности головки наконечника могут быть выполнены радиально расположенные и проходящие между периферийными соплами ребра-выступы высотой, соизмеримой с толщиной стенки головки. Технический результат - повышение коэффициента использования материала заготовки при изготовлении наконечника и стойкости наконечника кислородно-конвертерных фурм при более низкой их цене, снижение издержек производства при переработке чугуна на сталь. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в конструкции наконечников фурм при кислородно-конвертерном производстве.

Известен наконечник кослородно-конвертерной фурмы, содержащий головку и фланец, соединенные соплами при помощи сварки (А.В.Сущенко и др. Повышение стойкости кислородных фурм. Сталь №7, 1993, с.20-29).

К недостаткам указанной конструкции наконечника относится:

- низкий коэффициент использования материала (КИМ) заготовки, менее 0,5, большая трудоемкость вследствие этого механической обработки при изготовлении и высокая стоимость наконечника;

- низкая стойкость наконечника из-за наличия сварных швов, нерационально организованного потока охладителя, поступающего в наконечник при его работе, прожогов наконечника при попадании брызг обрабатываемого расплава.

Задача, решаемая заявленным изобретением, заключается в устранении отмеченных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что наконечник кислородно-конвертерной фурмы, содержащий головку и фланец, соединенные соплами, выполнен цельнолитым, периферийные сопла соединены по наружной поверхности дополнительным фланцем, отделяющим подвод в наконечник охлаждающей жидкости от ее отвода, a от внутренней поверхности периферийных сопел по направлению к центру наконечника выполнены продольные ребра, соединенные с центральным соплом или с центральным сплошным стержнем с разделением центральной части наконечника на сектора, при этом наружная поверхность головки и примыкающие к ней кромки сопел снабжены теплозащитным покрытием, выполненным в виде отдельных разделенных каналами участков. Кроме того, на внутренней нерабочей водоохлаждаемой поверхности головки наконечника выполнены радиально расположенные и проходящие между периферийными соплами ребра-выступы, выполненные высотой, соизмеримой с толщиной стенки головки.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить КИМ заготовки до 0,95 и снизить в несколько раз объем механической обработки при изготовлении наконечников: введение дополнительного фланца, отделяющего подвод в наконечник охлаждающей жидкости от ее отвода, и продольных ребер, связывающих сопла с центральным стержнем, позволяют оптимизировать охлаждение при его работе и совместно с устранением сварных швов и введением теплозащитного покрытия повысить стойкость наконечников в несколько раз по сравнению со сварным вариантом из медного проката.

Наличие теплозащитного покрытия на наружной поверхности головки и примыкающих к ней кромок сопел, играющего роль термосопротивления, позволяет повысить эффективность действия охладителя и уменьшить вероятность прожога наконечника. Для устранения отслоения (отделения) покрытия при изменении размеров наконечника в процессе нагрева и охлаждения теплозащитное покрытие выполнено в виде обособленных участков, разделенных непокрытыми каналами.

Введенные продольные ребра улучшают заполняемость литейной формы расплавом при получении цельнолитого наконечника, улучшают теплосъем при его работе в составе фурмы, повышают стойкость инструмента для подачи кислорода при переделе чугуна на сталь.

Для повышения технологичности отливки наконечника (улучшение заполняемости литейной формы расплавом при заливке и условий направленной кристаллизации) на внутренней водоохлаждаемой поверхности головки наконечника выполнены радиально расположенные и проходящие между соплами ребра-выступы, выполненные высотой, соизмеримой с толщиной стенки головки.

Предложенный наконечник кислородно-конверторной фурмы обладает новизной и соответствует критерию изобретательского уровня.

На фиг.1 представлен вертикальный разрез наконечника с элементами фурмы, на фиг.2 - разрез в горизонтальной плоскости.

Цельнолитой наконечник состоит из головки 1, фланца 2, соединенных периферийными соплами 3 и центральным соплом 4. Дополнительный фланец 5 соединяет сопла 3 по наружной поверхности. Продольные ребра 6 соединяют наружные сопла 3, центральное сопло 4 и головку 1, образуя в центре наконечника сектора. Наружная поверхность головки 1 наконечника и примыкающие к ней кромки сопел 3 снабжены теплозащитным покрытием 7, выполненным отдельными участками 8, разделенными каналами 9. В составе фурмы наконечник соединен с элементами фурмы сваркой - с наружной трубой 10 подачи охладителя и с внутренней трубой 11. Разделитель 12 охладителя примыкает к дополнительному фланцу 5 наконечника. На внутренней стороне головки 1 выполнены ребра-выступы 13.

Наконечник работает следующим образом.

Цельнолитой медный наконечник в составе фурмы устанавливают на определенной высоте над уровнем чугуна в конверторе (на чертеже не показано) и по стрелке, направленной вниз, подают воду, которая, ограниченная разделителем 12 и фланцем 5, поступает в центральную часть наконечника, где, разделенная ребрами 6, устремляется в зазор между периферийными соплами 3 и далее на выход по стрелке, направленной вверх.

Одновременно через сопла 3 и 4 подается под давлением кислород и производится металлургический процесс передела чугуна на сталь с одновременным повышением температуры расплава (выше 1600°С) за счет экзотермических реакций, протекающих в расплаве.

Тепло, поступающее на головку 1 наконечника, кромки сопел 3 и 4, отводится упорядоченным потоком жидкого охладителя и ребрами 6, а наличие слоя теплозащитного покрытия, состоящего, например, из окиси циркония и выполняющего роль термического сопротивления, обеспечивает понижение температуры нагрева головки 1 и кромки сопел 3 и увеличивает сопротивляемость наконечника износу.

Выполнение теплозащитного покрытия 7 в виде обособленных участков 8, разделенных непокрытыми каналами 9 (ширина канала ~0,2 мм) делает его более устойчивым против отслоения при температурных колебаниях металла наконечника.

Использование изобретения позволяет повысить КИМ заготовки и стойкость наконечников кислородно-конверторных фуры при более низкой их цене по сравнению со сварным вариантом, снизить издержки производства при переработке чугуна на сталь.

Формула изобретения

1. Наконечник кислородно-конвертерной фурмы, содержащий головку и фланец, соединенные соплами, отличающийся тем, что он выполнен цельнолитым, периферийные сопла соединены по наружной поверхности дополнительным фланцем, отделяющим подвод в наконечник охлаждающей жидкости от ее отвода, а от внутренней поверхности периферийных сопел по направлению к центру наконечника выполнены продольные ребра, соединенные с центральным соплом или с центральным сплошным стержнем с разделением центральной части наконечника на сектора, при этом наружная поверхность головки и примыкающие к ней кромки сопел снабжены теплозащитным покрытием в виде отдельных разделенных каналами участков.

2. Наконечник по п.1, отличающийся тем, что на внутренней нерабочей водоохлаждаемой поверхности головки наконечника выполнены радиально расположенные и проходящие между периферийными соплами ребра-выступы.

3. Наконечник по п.2, отличающийся тем, что ребра-выступы выполнены высотой, соизмеримой с толщиной стенки головки.

РИСУНКИ