Фурма

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ г (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0301.78 (21) 2562498/22-02 (51) М. Кй. с присоединением заявки ¹ 2562499/22-02

С 21 С 5/48

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

t$3tУДК 669.184.14 (088.8) Опубликовано 070382,Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания 070382

Ю.К.Гонтарев, A.Ã.Êàñòîðíîâ, Б.Н.Маймур, Н.A.Íîñà÷, В.К.Рочняк и В.Ф.Присняков (72) Авторы изобретения

Институт черной металлургии и Днепропетровский орде

Трудового Красного Знамени Государственный Дцивефси им. 300-летия воссоединения украины с Россйей (71) Заявители . (54) ФУРМА

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве стали в конвертерах с глубинной продувкой.

Наиболее близкой по технической . сущности и достигаемому результату к изобретению является фурма погружения, содержащая концентрично расположенные трубы, образующие тракт подачиокислителя, замкнутую полость испарительного охлаждения, внутренняя поверхность которой покрыта капиллярнопорйстым материалом, и тепло- обменник, охватывающий верхнюю часть полости испарительного охлаждения, в полости испарительного охлаждения создано небольшое разрежение. Нижняя часть полости частично заполнена теплоносителем (тетрахлордифинилом—

Н6 СВ(). При погружении фурмы в

Ю расплав.теплоноситель испаряется в наконечнике, а пары по. полости ко-. рпуса поднимаются в теплообменник и конденсируются, передавая скрытое тепло парообраэования вторичному контуру охлаждения. Жидкий теплоноситель по капиллярнопористому материалу поступает снова в зону нагрева, что создает замкнутое его перемещение(11.

/. Недостатком известной конструкции фурмы является существенный нагрев потока окислителя вследствие иэо5 термичности корпуса и наличия теплового потока по всей его длине, направленного в сторону вдуваемого газа. Повышение .температуры окчслителя приводит к изменению его давления перед соплами и работе последних в нерасчетном режиме, при котором наблюдается либо истечение сжа- тых струй и, следовательно, неравномерный, пульсируюший характер движения, либо отрыв струй от стенок сопл с образованием в них участков разрежения.. Пульсация струй окислителя передается ванне, способствуя возникновению брызг неравномерного

20 газовыделения, движения в ванне и выбросов. Разрежение в соплах приводит к подсосу в них металло-шлаковой эмульсии, окружающей фурму, быстрому износу и прогару последней. Кроме того, изменение аэродинамики кислородных струй обуславливает уменьшение их выходной скорости и плотности, глубины проникновения окислительного газа в металл, а также мощности перемешивания ванны, что снижает теплои-массоперенос из эоны продувки в, 3

910784 объем расплава и приближает реакционную зону к наконечнику фурмы. Все это снижает стабильность режима .продувки . и стойкость фурмы. При погружении фурмы и расплав нижняя ее часть оказывается нагруженной тепловым потоком, плотность котсуого достигает величины 5:10 вт/м . При укаэанной величине теплового потока кациллярнопористый материал не справляется с быстро растущим количеством сконден-, 10 сированного в теплообменнике теплоносителя. В результате зона нагрева корпуса фурмы начинает недополучать тепяоноситель. Это приводит к нарушению изотермической работы нижней части -корпуса, подсыханию капиллярнопористого материала, ухудшению теплосъема и повышению температуры на этом участке, что может привести к выходу фурмы иэ строя.

Цель изобретения †.понышение стабильности режима продувки и стойкости фурмы. Поставленная цель достигается тем, что фурма для подачи окислителя ниже уровня расплава, содержащая концентрично расположенные трубы, образующие .тракт подачи окислителя, замкнутую плотность испарительного охлаждения, внутренняя поверхность которой покрыта капиллярно-по- 30 ристым материалом, и теплообменник, охватывающий верхнюю часть полости испарительного охлаждения, снабжена дополнительной промежуточной трубойдефлектором,жестко установленным но 35 внутренней трубе тракта подачи окислителя с кольцевым зазором по всей длине, составляющим 0,028-0,085 толщины стенки этой трубы и открытым в нижнем конце тракта, и кожухом, 40 охватынающим нижнюю часть полости испарительного охлажденйя, установленным вокруг нее с зазором, составляющим 0,3-0,7 толщины стенки кожуха и открытым снизу. 45

При этом концевая часть дифлектора выполнена в виде разрезного сопла.

На фиг. 1 изображена предлагаемая фурма, продольный разрез; на фиг. 2 узел I на фиг ° 1.

Фурма состоит из корпуса 1, выполненного из наружной и внутренней труб

2 и 3, соединенных в нижней части с наконечником 4. В наконечнике установлены под необходимым углом дутьевые сопла 5 Лаваля, угол наклона которых и их количество,определяется технологическим режимом продувки. Верхняя часть корпуса заключена в теплообменник б, представляющий собой вторичный контур охлаждения фурмы. Элемен- 60 .ты корпуса фурмы образуют герметичную отвакуумированную полость 7, ннутренняя поверхность которой покрыта слоем капиллярно-пористого материала 8, причем полость частично запол- g5 иена теплоносителем 9.Фурма снабжена дефлектором 10, который жестко установлен во внутренней трубе и верхней ее части и образует с.ней по всей ,длине окислительного тракта кольцевой зазор 11, открытый сс стороны сопл. Нижняя часть корпуса фурми до теплообменника помещена с зазором

12 в открытый снизу кожух 13, выполненный из материала, аналогичного материалу корпуса. Концевая часть дефлектора выполненна в виде разрезного сопла 14. Величина зазора между дефлектором и внутренней трубкой 0,28-0„085 толщины стенки этой трубы. с

Такое решение исключает передачу тейла окислительному газу, вследствие создания пониженного давления газа в зазоре 11 путем использования эдектирующего действия подаваемого потока окислителя. Пониженное давление н зазоре и дефлектор, служащий также тепловым экраном резко унеличивают термическое сопротивление кислородного тракта и обеспечивают стабильность режима продувки, а также повышение стойкости фурмы.

Значительное уменьшение передачи тепла окислителю устраняет также излишнюю конденсацию и скопление тедлоносителя на стенках и в полости теплонапряженной части корпуса, что обеспечивает оптимальность работы первичного контура охлаждения и повышает надежность работы фурмы.

Уменьшение зазора не обеспечивает необходимого термического сопротив" ления тепловому потоку и работу сопл в расчетном режиме. Увеличение зазора приводит к пережиму газового тракта и незначительному понижению давления в зазоре, что с одной стороны, требует увеличение разМеров корпуса фурмы, а с другои — не обеспечивает неоьходимой стаоильности продувки.

Зазор между кожухом и корпусом

0,3-0,7 толщины стенки наружной трубы корпуса фурмы. Указанная величина зазора способствует заполнению его шлаком, что в свою очередь обеспечивает дальнейшее увеличение термического сопротивления корпуса фурмы, снижает требования к выбору материала корпуса, капиллярной структуры, теплоносителя и их совместимости. Увеличение зазора приводит к оплавлению кожуха и последующему его разрушению, а уменьшение зазора — к снижению градиента температуры и к образованию интермеТаллических соединений. Это позволяет использовать в качестве материалов для корпуса и кожуха нержавеющую сталь вместо дорогостоящих и,дефицитных сплавов, а н качестве капиллярной структуры - сетку из нержаЧ10784 веющей стали. В качестве теплоносителя вместо висмута, теллура, сурь-. мы, свинца, стронция, серебра или инция используют щелочные металлы калий или натрий.

Фурма работает следующим образом.

После эавалки шихты и установки конвертера в рабочее положение в его полость вводят фурму и одновременно подают окислитель. В зависимос ги от принятого технологического режима фурму погружают в расплав на заданную глубину и осуществляют продувку.

Под воздействием внешнего теплового потока теплоноситель 9 в полости 7 корпуса 1 фурмы испаряется,а его па- 15 ры проходя через капиллярно-пористый материал 8,перемещаются из зоны нагрева в зону конденсации теплообмен ника б, вследствие наличия перепада давления между этими зонами. Сконденсированный в жидкость теплоноситель по транспортному каналу между капиллярно-пористым материалом и корпусом возвращается вследствие ка" пиллярного эффекта в зону нагрева.

Это обеспечивает непрерывную циркуляцию теплоносителя в полости кор-пуса и его охлаждение. Тепло, отданное теплоносителем в теплообМеннике, отводится охлаждающей жидкостью вторичного контура охлаждения. При прохождении окислительного газа через дефлектор, вследствие эжектирующего действия сопла 14 в зазоре

11 между дефлектором и корпусом фурмы создается пониженное давление га- 35 эа, которое повышает термическое сопротивление газового тракта и значительно уменьшает количество тепла, передаваемого газу. Это исключает изменение температуры и давления 40 окислителя и обеспечивает работу сопл Лаваля в расчетном режиме. В этом случае волны расширения — сжатия и пульсации струй не возникают, способствует спокойному ходу продув- 45 ки, уменьшению брызгоуноса и выбросов. Устранение участков разрежения в соплах исключает подсос окружающей металлошлаковой эмульсии, преждевременный износ и прогар Фурмы.

Стабилизаций аэродинамики кислородных струй обеспечивает заданную глубину проникновения их в расплав, интенсивное перемешивание ванны и увеличение тепломассопереноса из зоны процувки в сбъем расплава. При этом реакционные эоны смещаются в глубь расплава от фурмы на расстояние 35-40 калибров отдельного сопла (вместо 10-15, как в известном решении).

Использование предлагаемой фурмы повышает стабильность режима продувки, интенсивность процесса рафинирования и стойкость фурмы.

Экономический эффект от внедрения данного изобретения 18-25 тыс. руб. на 1 фурму.

Формула изобретения

1. Фурма для подачи окислителя ниже уровня расплава, содержащая концентрично расположенные трубы, образующие тракт подачи окислителя, замкнутую полость испарительного охлаждения, внутренняя поверхность которой .покрыта капиллярно-пористым материалом, и теплообменник, охватывающий верхнюю часть полости испарительного охлаждения, о.т л ич а ю щ а я с.я тем, что, с целью повышения стабильности режима продувки.и стойкости фурмы, она снабжена дополнительной промежуточной трубой — дефлектором, жестко установленным во внутренней трубе тракта подачи окислителя с кольцевым зазором по всей длине, составляющим 0,028-0,085 толщины стенки этой трубы и открытым в нижнем конце тракта, и кожухом, охватывающим нижнюю часть полости испарительного ох-, лаждения, установленным вокруг нее с зазором составляющим 0,3-0,7 толщины стенки кожуха и .открытым снизу.

2..Фурма по п.1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, концевая часть дефлектора выполнена в виде разрезного сопла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 324272, кл. С 21 С 5/48, 1969 °

910784 кма дикому

Составитель С.Миронов

Техред A.A÷ Корректор M.Пожр

Редактор A Ãóëüêo

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

Заказ 1046/4 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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