Фурма для донной продувки расплава

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 10.07.78 (21) 2641114/22-02 с присоединением заявки Nо— (23) Приоритет

Опубликовано 070880.бюллетень М 29

<я)м. кл.

С 21 С 5/48

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 669 ° 184 ° .142(088.8) Дата опубликования описания 100880

B. В. Лапицкий, H. A. Нещерет, В. П. КОрченко, В. В. Смоктий, В. Е. Давидсон, Д. И. Кролевец, Н. Ю. Винник и Н. И. Лысенко (72) Авторы изобретения (71) Заявители

Институт черной металлургии и Днепропетровский государственный университет

i54) ФУРМА ДЛЯ ДОННОЙ ПРОДУВКИ РАСПЛАВА

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при переработке металлических расплавов в конвертерах .или других сталеплавильных агрегатах с подачей окислитель- 5 ного газа, в частности кислорода, и топлива, в частности природного газа, непосредственно.в металл ниже уровня его поверхности.

Известна фурма для донной продув- 30 ки расплава, содержащая концентрично расположенные трубы, образующие каналы для подачи окислительного газа и топлива (1).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к описываемому изобретению является фурма для донной продувки расплава, содержащая концентрично расположенные трубы, образующие каналы для по- 2О дачи окислительного газа в смеси с пылевидными материалами и топлива, коноидальную вставку с цилиндрической проставкой между входным H выходным коноидами, установленную на дер- 25 жателе в канале окислительного газа Q2) .

Недостатком .известной фурмы является то, что она не обеспечивает сепарацию вдуваемого пылекислородногь 3 ) потока в такой степени, чтобы большее количество вдуваемого пылевидного шлакообразующего материала на выходе из фурмы было сосредоточено у стенки канала. В результате в неполной мере используются шлакообразующие материалы как охладитель реакционной зоны непосредственно у стенок фурмы и соответственно в неполной мере реализуются возможности снижения расхода топлива, применяемого для охлаждения фурмы.

Цель изобретения — снижение расхода топлива.

Поставленная цель достигается тем, что фурма снабжена второй соединенной с первой коноидальной вставкой с цилиндрической проставкой между входным и выходным коноидами, выполненной со сквозными каналами в ее теле и расположенной за первой вставкой по направ» лению потока, при этом длины цилиндрических проставок первой и второй вставок выполнены соответственно рав- ными 0,3-0,5 и 0,5-0,7 диаметра канала для подачи окислительного газа, а их диаметры равными соответственно

0,5-0,7 и 0,75-0,85 диаметра этого канала.

753907

Держатель может быть выполнен на цилиндрической проставке первой коноидальной вставки в виде ребер, установленных под углом 12-16 к продольной оси фурмы,.

Конец выходного коноида второй вставки может быть установлен на расстоянии 1-3 внутреннего диаметра ка нала подвода окислительного газа от его торца.

На фиг. 1 изображена предлагаемая фурма, продольный разрез; на фиг; 2— соединенные вставки, вертикальный разрез, на фиг. 3 — разрез A-А фиг. 2, . на фиг. 4 — разрез Б-Б фиг. 2.

Фурма содержит концентрично расположенные трубы 1 и 2, образующие ка- 15 налы 3 для подвода топлива и канал 4 для подвода окислительного газа в смеси с пылевидными шлакообразующими материалами, две вставки, установленные.в канале .4, первую и вторую по ходу потока, с цилиндрическими проставками 5 и б между входными 7 и

8 и выходными 9 и 10 коноидами, со сквозными каналами 11 в теле второй вставки. Вставки соединены между сс. — 25 бой соединением 12, являющимся продолжением хвостовика вставок 13.

Держатель 14 выполнен на цилиндрической проставке 5 первой вставки.

Держатель 14 выполнен в виде ребер, gQ установленных под углом 12-16о к про-. дольной оси фурье.

Конец выходного коноида 10 второй вставки установлен на расстоянии 1-3 диаметров канала 4 от его торца. 35

Вставки выполнены подвижными в осевом направлении канала 4, хвостовик вставок 13 снабжен винтовой нарезкой 15 и фиксатором (гайкой) 16.

Фурма работает следующим образом.

В канал 3 подают природный гаэ.

В канал 4 подают кислород в смеси с пылевидными шлакообразующими материалами. ,Входной коноид 7 первой вставки отодвигает пылекислородный поток к 45 стенкам канала 4. Во время прохождения вдоль цилиндрической проставки 5 первой вставки повышается импульс потока, поток выравнивается, частицы шлакообраэующего материала приоб- 5О ретают направленное вдоль стенок канала 4 движение.

3а цилиндрической частью 5 первой вставки определенная доля кислорода устремляется к оси канала 4 вдоль . 55 поверхности выходного коноида 9, однако, натолкнувшись на соединение 12 между первой и второй вставкой, поток кислорода снова приобретает направленное параллельно оси канала 4 движение и попадает в сквозные кана- 0 лы 11 в теле второй вставки.

Подавляющее большинство пылевидных частиц шлакообраэующих матерналов, обладающее большей инерцией, чем кислород, не успевает на расстоянии 65 между цилиндрическими проставками 5 и 6 первой и второй вставки отклониться к оси канала 4 и попадает в зазор между стенкой трубы 2 и наруж— ной поверхностью цилиндрической проставки б второй вставки.

По мере движения вдоль цилиндрической проставки б второй вставки поток выравнивается, получает дополни- тельное ускорение, пылевидные частицы шлакообразующих материалов прижимаются к стенке канала 4.

При движении потока в канале 4 за цилиндрической проставкой б второй вставки происходит дополнительное ускорение потока.

3а цилиндрической проставкой б второй вставки в канале 4 происходит объединение частей потока, выходящих из зазора между стенкой трубы 2 и наружной поверхностью цилиндрической проставки б и из сквозных каналов 11.

Движения кислорода к оси канала 4 не происходит. .Иэ канала 4, в итоге, выходит со сверхзвуковой скоростью пылекислородный поток, в котором подавляющая доля вдуваемых шлакообразующих материалов сосредоточена в тонком слое у стенок канала 4.

Расстояние между цилиндрическими проставками 5 и б первой и второй вставки должно составлять 0,5-1,0 внутреннего диаметра трубы 2. При меньшем расстоянии не соблюдается .условие сохранения беэотрывного течения кислорода, образуются вихри, увеличивается сопротивление. При большем уменьшается эффект сепарации потока.

Длины цилиндрических проставок и б первой и второй вставки, равные соответственно 0,3-0,5 и 0,5-0,7 внутреннего диаметра трубы 2, выбираются из условий обеспечения выравнивания потока вдоль стенки канала 4 при малых потерях на трение.

При меньшей длине цилиндрических проставок не происходит выравнивания потока, при больших †. резко увеличиваются потери на трение.

Диаметр цилиндрической прос авки

6 второй вставки, равный 0,75-0,85 внутреннего диаметра трубы 2, выбирается из условий обеспечения требуемого расхода кислорода на .фурму при заданном рабочем давлении. Диаметр цилиндрической проставки 5 первой вставки, равный 0,5 — 0,7 внутреннего диаметра трубы 2, выбирается из условий обеспечения скорости кислорода в узком сечении между проставкой 5 первой вставки и трубой 2, равной 0,7-0,8 критической скорости кислорода.

Держатель 14 для центрования вставок в трубе 2 состоит, по меньшей мере, из трех направляющих ребер толщиной 0,03-0,10 внутреннего диаметра трубы 2. Ребра устанавливаются непосредственно на цилиндрической простав753907 ке 5 первой вставки напротив осей сквозных каналов во второй вставке.

Установка держателя 14 в утолщенной части обеспечивает уменьшение вибрации вставок и их износа. Установка. .ребер под углом 12 — 16е к оси канала 5

4 обеспечивает придание потоку вращательного движения, что облегчает условия его сепарации за первой вставкой. Угол наклона ребер (12-16 ) выбран из условий обеспечения вращательного движения потока и минимального абразивного износа ребер.

Вставки установлены в канале 4 таким образом, чтобы расстояние между срезом верхнего коноида 10 второй вставки и торцом фурмы составляло

1-3 внутреннего диаметра трубы 2. . При таком положении вставок снижается тепловое воздействие на них высокотемпературной реакционной зоны и сохраняется достигнутая за второй встав- о кой сепарации потока.

Положительный эффект заключается в том, что концентрация вдуваемых шлакообразующих материалов у стенок фурмы увеличивается на 12-16В, скорость частиц вдуваемых материалов возрастает на 7-10%, суммарный охлаждающий эффект на торце фурмы увеличивается на 10-15%.

Расход природного газа для охлаж- 30 дения фурмы сокращается на 0,75 м /т стали, а расход лома, соответственно, увеличивается на 5 кг/т стали.

Формула изобретения

1. Фурма для донной продувки рас- 35 плава, содержащая концентрично расположенные трубы, образующие каналы для подачи топлива и окислительного газа в смеси с пылевидными материалами, коноидальную вставку с цилиндрической проставкой между входным и выходным коноидами, установленную на держателе в канале окислительного газа, отличающаяся тем, что, с целью снижения расхода топлива, фурма снабжена второй соединенной с первой коноидальной вставкой с цилиндрической проставкой между входным и выходным коноидами, выполненной со сквозными каналами в ее теле и расположенной за первой вставкой по направлению потока, при этом .длины цилиндрических проставок первой и второй вставок выполнены равными соответственно.0,3-0,5 и 0,5-0,7 диа."атра канала для подачи окислительного газа, а их диаметры равными соответственно 0,5-0,7 к 0,75-0,85 диаметра этого канала.

2. Фурма по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что держатель выполнен на цилиндрической проставке первой коноидальной вставки.

3. Фурма по п. 2, о т л и ч а ющ а я с я тем, что держатель выполнен в виде ребер, установленных под углом 12 — 16 к продольной оси фурмы.

4. Фурма по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что конец выходного коноида второй вставки установлен на расстоянии 1-3 диаметра канала для подачи окислительного газа от его торца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 576054, кл. С 21 С 5/48, 1973.

2. Патент США Р 4022447, кл. 266266, 1977,(прототип).

753907 иг. 2

Фиг. 4 фиг.J

Составитель P. Савицкий

Редактор С. Титова Техред И,вабурка Корректор 0. Ковинская

Закаэ 4849/22

Тираж 608

Подписное цНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4