Способ охлаждения фурмы для продувки металла

ь.ъО П И С А Н И Е р 11 Я 6747ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республикб 1) Дополнительное к авт, свцд-ву22) Заявлено 07,01.75 (21) 2093770/с присоединением заявки23) Приоритет 51) М, Кл.- С 21 С 5/ осударственный комитет Совета Министров СССРло делам изобретенийи открытий 53) УДК 669.184.14(088,8) 43) Опубликовано 05,06.76. Бюллетень45) Дата опубликования описавя 15.05.7(72) Авторы изобрстсцпя В. К. няк, С. М. Пивоварова, В, М. Савенко Институт черной металлургии ен(1) Заявитель 54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ФУРМЫ ДЛЯ ПРОДУВКИ МЕТАЛЛАИзобретение относится к области черной металлургии, в частности к выплавке стали с применением фурм для подачи кислорода.Известен способ охлаждения фурмы для продувки металла, включающий воздействис 5 на поток воды, подаваемый через соответствующий тракт к поверхности теплообмена, импульсами ультразвуковых колебаний с частотой повторения 10 - 100 в секунду. При этом интенсивность колебаний .составляет 10 вт/см 10 в импульсе. Такой способ охлаждения уменьшает образование накипи на поверхности теплообмена и повышает стойкость фурмы.Вследствие применения для охлаждения фурмы холодной воды, не очищенной от со лей жесткости и высокой температуры ее в пограничном слое (более бОС), теплопередающая поверхность отводящего тракта фурм подвержена довольно быстрому загрязнению различными осадками, что приводит к необхо димости повышения интенсивности ультразвука до высоких значений, в частности не менее 10 вт/смз, а это значительно удорожает ц усложняет процесс очистки теплонапряженцой поверхности от накипи, вследствие того, что 25 энергия излучателя, преобразуемая в полезный эффект, невелика и составляет менее одного процента.Кроме того, повышение температуры воды выше некоторого значения, как показывают ЗО опыты, приводит к росту области кавитации и падению интенсивности ударных волн. Это объясняется увеличением давления внутри пу зырька, определяемое давлением пара ц газаПри интенсивности ультразвуковых колеба ний порядка 10 вт/см плотность облака кавитационных пузырьков настолько увеличивается, что это приводит к заметному уменьшению интенсивности ультразвука на некотором расстоянии от излучателя. Следует отметить, что такая интенсивность ультразвука в условиях развитой кавитациц вызываст усиленное эрозионное разрушение непосредственно поверхности теплообмена фурмы, а это снижает стойкость фурмы до 20 - 30 плавок.С целью повышения эффективности процесса охлаждения фурмы предложен способ, по которому ультразвуковые колебания осуществляют с частотой 20 - :50 кГц прц цнтецсцвцости 2 - 3 вт/см и температуре охлаждающей воды 40 - 50 С.Повышение темпсратуры охлаждающей воды приводит к уменьшению отложений накипи и других загрязнений на поверхности теплообмена, в связи с чем энергозатраты на их удаление снижаются. Кроме того, указанный диапазон температуры воды соответствует максимуму эрозионной активности кавитациц области, что в 2 - 3 раза уменьшает интенсивность ультразвуковых колебаний при той же степени очистки.Осуществление ультразвуковых колебаний с указанной интенсивностью резко уменьшает эрозионное разрушение непосредственно по516747 45 50 Составитель В. Кохов Корректоры: Л. Брахнина и Е. Хмелева Редактор Е. Братчикова Заказ 822/14 Изд. Ча 302 Тираж 653 Подписное НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5пр. Сапунова, 2 Типография,верхности теплообмена, что способствует увеличению стойкости фурмы в несколько раз.Воздействие на поверхность теплообмена ультразвуковых колебаний с частотой 20 в : в ; 50 кГц устраняет необходимость звукоизоляции установки, улучшает условия труда, снижает расход магнитострикционных материалов на единицу акустической мощности, потери в преобразователях, а также порог кавитации в охлаждающей воде, что уменьшает энергозатраты и повышает эффективность процесса охлаждения фурмы,Появление кавитации в охлаждающей воде связано с тем, что в реальной жидкости всегда содержится множество парогазовых нерастворенных пузырьков и мельчайших частиц различных размеров.Часть пузырьков, собственная резонансная частота которых соизмерима с частотой приложенного ультразвукового поля, сокращается с большой скоростью, в результате чего возникают сферические ударные волны с весьма интенсивными импульсами давлений. Другая часть пузырьков, собственные частоты которых далеки от частоты ультразвукового поля, совершает сложные негармонические колебания.Колебаниям подвержены и стенки фурмы: при повышении давления они несколько раздаются, а при понижении - сходятся, следовательно, слои охлаждающей воды колеблются в различных плоскостях (в вертикальной и в горизонтальной). У стенок фурмы всегда имеется градиент скоростей, так как слои охлаждающей воды вследствие трения о твердые тела движутся с меньшими скоростями.Подача ультразвука с указанной интенсивностью требует более простого и дешевого оборудования, чем в известном решении.Охлаждающая вода подается в фурму при температуре 40 - :50 С. Повышение температуры воды до указанных значений приводит к уменьшению отложений накипи и других загрязнений на поверхности теплообмсна, в связи с чем энергозатраты на их удаление снижаются. Кроме того, указанный диапазонтемпературы воды соответствует максимуму эрозионной активности кавитационной области, что в несколько раз уменьшает энергозатраты при той же стойкости фурмы,Повышение температуры охлаждающей воды целесообразно лишь до указанных пределов. С одной стороны, с ростом температуры 5 10 15 20 25 30 35 40 растворимость газов в воде падает и увеличивается число зародышей кавитации, с другой, - растет упругость пара в образовавшейся полости, что ослабляет кинетическую энергию кавитационных и пульсирующих пузырьков. Повышение температуры вначале приводит к возрастанию кавитационной эрозии вследствие увеличения зоны кавитации, а затем, когда интенсивность ударной волны сильно падает, - к ее уменьшению, Этим объясняется температурный интервал, в котором интенсивность кавитации максимальна.Охлаждающая вода подается на слив обычно при 40 - :42 С и таким образом может быть подана снова в фурму без охлаждения. Если же вода подается на слив с температурой более 50 С, то требуется ее охлаждение всего только на 10 - ;15 С. Это резко сокращает энергозатраты на охлаждение воды, уменьшает потери тепла с уходящей водой и образование различных загрязнений на поверхности теплообмена, что дополнительно снижает удельную мощность ультразвуковых колебаний.Предлагаемый способ охлаждения фурмы для продувки металла обладает по сравнени 1 о с известным способом следующими преимуществами: снижаются электромеханические и магнитомеханические потери в преобразователях и расход магнитострикционных материалов, что повышает их КПД; снижается уровень шума, что устраняет необходимость звукоизоляции и улучшает условия труда; уменьшается эрозионное разрушение поверхности теплообмена, что повышает стойкость фурмы; снижается удельная мощность ультразвуковых колебаний и энергозатрат на охлаждение воды; увеличивается зона распространения ультразвуковых колебаний; уменьшаются потери тепла с уходящей водой, что значитсльно повышает эффективность процесса охлаждения фурмы. Формула изобретенияСпособ охлаждения фурмы для продувки металла, включающий подачу воды в соответствующий тракт фурмы и воздействие на нес импульсами ультразвуковых колебаний с частотой повторения 10 - 100 в секунду, отл ичающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса охлаждения, ультразвуковые колебания осуществляют с частотой 20 - 50 кГц и интенсивностью 2 - ;3 вт/см 2.