Цельнолитой наконечник кислородно-конверторной фурмы и устройство для его изготовления

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в кислородно-конверторном производстве стали. Наконечник кислородно-конверторной фурмы включает водоохлаждаемую изнутри головку с отверстиями в донной части, в которых размещены водоохлаждаемые снаружи полые сопла для подачи кислорода в конвертор, связанные по торцам верхним фланцем, при этом стенки головки и сопел имеют ориентированную перпендикулярно поверхности теплового воздействия структуру металла. Устройство для изготовления цельнолитых наконечников содержит постоянную литейную форму для оформления наружной поверхности головки, комплект металлических выплавляемых стержней для оформления внутренних поверхностей сопел, установленных нижними концами в постоянную литейную форму, и комплект песчаных газопроницаемых стержней для оформления внутренней поверхности головки, наружных поверхностей сопел и верхнего фланца. Использование изобретения позволяет повысить стойкость наконечников, снизить издержки производства стали. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве стали в кислородном конверторе.

Известен цельнолитой наконечник кислородно-конверторной фурмы, включающий водоохлаждаемую изнутри головку с отверстиями в донной части, в которых размещены водоохлаждаемые снаружи полые сопла для подачи кислорода в конвертор, связанные по верхним торцам фланцем, при этом периферийные сопла соединены по наружной поверхности дополнительным фланцем, отделяющим подвод в наконечник охлаждающей жидкости от ее отвода (патент RU № 2239661 С1, кл. С 21 С 5/48, 10.11.2004 г.).

В литом металле наконечника встречаются дефекты в виде пористости и раковин, которые располагаются в стенках головки и сопел, препятствуя отводу тепла при охлаждении водой, что может приводить к местным перегревам наконечника и прогарам.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение дефектов литья и повышение стойкости наконечника.

Технический результат достигается тем, что в цельнолитом наконечнике кислородно-конверторной фурмы, содержащем водоохлаждаемую изнутри головку с отверстиями в донной части, в которых размещены водоохлаждаемые снаружи полые сопла для подачи кислорода в конвертор, связанные по торцам верхним фланцем, стенки головки и сопел имеют структуру металла, ориентированную перпендикулярно поверхности теплового воздействия.

Данная структура металла получается в предлагаемом устройстве для изготовления цельнолитого наконечника кислородно-конверторной фурмы, характеризующемся тем, что оно содержит постоянную стальную литейную форму для оформления наружной поверхности головки, комплект металлических выплавляемых стержней для оформления внутренних поверхностей сопел, выполненных из более легкоплавкого сплава, чем металл наконечника, и установленных нижними концами в постоянную литейную форму, комплект песчаных газопроницаемых стержней для оформления внутренней поверхности головки, наружных поверхностей сопел и верхнего фланца.

Анализ работы наконечников показывает, что они выходят из строя преимущественно из-за прогаров головки и сопел в местах расположения пористости и раковин.

Принятая ориентированная структура металла головки и сопел - перпендикулярно поверхности теплового воздействия - при работе устраняет эти дефекты, т.к. в такой структуре они смещены за пределы ориентированного зерна - на нерабочую охлаждаемую поверхность, а обеспечивается это предлагаемым устройством, предусматривающим формирование при литье наружной поверхности головки и внутренней поверхности сопел металлическими элементами литейной оснастки с высокой теплопроводностью и теплоаккумуляцией, а внутренней поверхности головки и наружной поверхности сопел - низкотеплопроводным материалом, например кварцевым песком.

Устранение в стенках головки и сопел пористости и раковин обеспечивает повышение стойкости наконечников.

На фиг.1 изображен цельнолитой наконечник конверторной фурмы, на фиг.2 - устройство для литья предлагаемого наконечника.

Цельнолитой наконечник содержит водоохлаждаемую изнутри головку 1 с отверстиями в донной части, в которых размещены водоохлаждаемые снаружи полые сопла 2 для подачи кислорода в конвертор и связывающий их по торцам верхний фланец 3.

Зерно 4 меди в головке 1 и соплах 2 ориентировано перпендикулярно поверхности теплового воздействия при работе наконечника, что гарантировано обеспечивает отсутствие в этих элементах наконечника пористости и раковин.

Устройство для литья указанного выше наконечника состоит из постоянной стальной литейной формы 5, оформляющей наружную поверхность головки 1, комплекта металлических выплавляемых стержней 6 для оформления внутренних поверхностей сопел, выполненных из более легкоплавкого сплава, чем металл наконечника, с теплозащитным покрытием 7 и установленных нижними концами в постоянную литейную форму 5 и комплекта песчаных газопроницаемых стержней 8 для оформления внутренней поверхности головки 1, наружных поверхностей сопел 2 и верхнего фланца 3.

После заливки расплава меди в предлагаемое устройство затвердевание отливки происходит следующим образом.

Поскольку коэффициент теплопроводности материала формы 5 и выплавляемых стержней 6 более чем в 100 раз превышает коэффициент теплопроводности песчаных стержней 8, создаются условия направленной кристаллизации меди от формы 5 и стержней 6 по направлению к песчаным стержням 8, т.е. к образованию зерен, ориентированных перпендикулярно наружной поверхности головки 1 и внутренней поверхности сопел 2. При этом в условиях направленного затвердевания ориентированные зерна не имеют таких дефектов, как пористость и раковины (они оттесняются на поверхность отливки, оформляемую низкотеплопроводными песчаными стержнями).

Наконечник работает следующим образом.

Наконечник в составе фурмы устанавливается на определенной высоте над уровнем чугуна в конверторе (не показано), на внутреннюю поверхность головки 1 и наружную поверхность сопел 2 подается под давлением вода для охлаждения, а через отверстия сопел 2 подается кислород в конвертор.

Тепло от расплава металла поступает на головку 1 и кромки сопел 2, проходит через их стенки и отводится потоком жидкого охладителя. Так как металл головки 1 и сопел 2 имеет ориентированную структуру, совпадающую с направлением теплоотвода, и не имеет пористости и раковин, местных перегревов в наконечнике не возникает, а значит, уменьшается вероятность прожога.

Использование изобретения позволяет повысить стойкость наконечников и снизить издержки производства стали.

1. Цельнолитой наконечник кислородно-конверторной фурмы, содержащий водоохлаждаемую изнутри головку с отверстиями в донной части, в которых размещены водоохлаждаемые снаружи полые сопла для подачи кислорода в конвертор, связанные по торцам верхним фланцем, отличающийся тем, что стенки головки и сопел имеют структуру металла, ориентированную перпендикулярно поверхности теплового воздействия.

2. Устройство для изготовления цельнолитого наконечника кислородно-конверторной фурмы, отличающееся тем, что оно содержит постоянную стальную литейную форму для оформления наружной поверхности головки, комплект металлических выплавляемых стержней для оформления внутренних поверхностей сопел, выполненных из более легкоплавкого сплава, чем металл наконечника, и установленных нижними концами в постоянную литейную форму, комплект песчаных газопроницаемых стержней для оформления внутренней поверхности головки, наружных поверхностей сопел и верхнего фланца.