Фурма для продувки металла

.80100650 С 5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ей фф б,. СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ,ношенко и С.Г.Мельник71) Московский ордена ОктябрьскойРеволюции и ордена Трудового Красно;го Знамени институт стали и сплаво(56) 1. Авторское свидетельство СС.Р 337407, кл. С 21 С 5/48, 1971.2. Авторское свидетельство СССРР 348613, кл. С 21 С 5/48, 1969.3. Авторское свидетельство СССРР 208735, кл. С. 21 С 5/48, 1966.4. Авторское свидетельство СССРР 250184, кл. С 21 С 5/48, 1968.5, Патент Великобритании Р 13184кл. Г;4 В, опублик. 1973.б. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2312786,кл.С 21 С 5/481976. я.: 1,1,.:. р1(54) (57) ФУРМА ДЛЯ ПРОДУсодержащая концентричноные трубы, образующие три отвода охладителя, и птрубки, навитые вплотнуюна центральную трубу, ощ а я с я тем, что, с цсификации процесса рафинповышения выхода годногоные трубки расположены сшагом по закону убывающческой прогрессии с коза = 1,03-6,62. ВКИ МЕТАЛЛА расположен- акти подвод родувочные по спирал т л и ч а ю елью интенирования ипродувоч переменнымгеометри ициентом45.где М йК 2 р гр 0 Ф Р 1 Д р =- р О 65, о Изобретение относится к черной металлургии, в частности к продувочным устройствам, используемым в кислородных конвертерах.Известны многосопловые фурмы с центральной подачей охладителя, состоящие из концентрично расположенных труб, наконечника и торцовой головки, в которых для увелйчения степени использования окислителя предусматривается либо расположение продувочных сопел с последовательным чередованием их осей под разными углами к вертикали от 10-30 до 25-75 11 21, либо продувочные сопла располагают в два ряда: нижний - под углом 30- 50 , верхний под углом 10-30 к горизонтали 31 .Недостатками этих фурм являются воэможность контакта газовых струй с футеровкой сталеплавильного агрегата и невысокая стойкость головки.Известна также фурма, в которой с целью повьыения стойкости головкисопла выполнены в виде изогнутых труб 4 Д .Недостатком такой фурмы является малоэффективное использование окис.лителя и периферийная подача.охлади теля, что снижает равномерность теп лоотвода от частей фурмы, наиболее подверженных термическому воздействию.Известно также устройство для про. дуки металла заглубленной струей, которое состоит из корпуса, заключенного в оболочку из огнеупорного материала. Внутри корпуса расположены одна или несколько продувочных трубок, размещенных таким образом, что их оси находятся под заданными острыми углами. к оси фурмы. Продувочные трубки расположены спирально с постоянным шагом или загэагообраэно, образуя Х-фигурыЯ .Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является фурма для продувки металла, содержащая концентрич но расположенные трубы, образующие тракты подвода и отвода охладителя, и продувочные трубки, навитые вплотную по спирали на центральнуютрубу б .Недостатком известного устройства является невысдкая степень исполь зования окислителя в случае применения его для продувки сверху, что в свою очередь ведет к снижению интенсивности процессов рафинирования и выхода годного металла.Целью изобретения является интенсификация процесса рафинирования и повышения выхода годного металла эа счет увеличения степени использования окислителя, что достигается созданием многоструйного окислительно го потока, закрученного по спирале,образующей траектории, с регулированием степени закрученности истекающих газовых струй.Поставленная цель достигается тем,что в фурме, содержащей концентричнорасположенные трубы, образующие тракты подвода и отвода охладителя, ипродувочные трубки, навитые вплотнуюпо спирали на центральную трубу продувочные трубки расположены с пере менным шагом по закону бывающейгеометрической прогрессии с коэффициентом а = 1,03-6,62.Шаг спирали изменяется по законуубывающей, геометрической прогрессии 15 Й 1 = Ка-( где= 0,1,2 с коэффициентом О = 1,.03-6,62.На фиг.1 изображена предлагаемаяфурма; на фиг.2 - график зависимости соотношения СО/СО в отходящих газах от параметра О.Устройство состоит из концентричнорасположенных труб 1 и 2, образующих тракты подвода и отвода охлаждающей воды и продувочных трубок 3.25 В кислородоподводящем канале находится распределитель окислительного потока, проходя который, гаэ поступаетв продувочные трубки 3, жестко связанные с трубами 1 и 2. Для соединения центральной трубы, по которой З 0 подводится вода, с периферийной трубой, через которую осуществляетсяотвод охлаждающей воды, предусмотрены перемычки.Устройство работает следующим об- .35 Е разом.Газ из кислородоподводящего тракта через газовый распределитель попадает в продувочные трубки, на выходе из которых образуется эакручен ный по спиралеобразующей траекторииокислительный многоструйный поток.Степень закрученности истекающихструй определяется из формулыЯ = М/КК, (1)- момент количества движениястрУи, постоянный вдоль осипотока,К - количество движения струиосевой импульс струи,Й - радиус сопла (для многосопловой фурмы берется эк,вивалентный радиус, определяемый из равенства площадей выходных отверстий 55 одно- и многосопловой ФурмеЗначения М и К находятся интегри.рованием с использованием аксийльных и тангенциальных скоростей в каком-либо сечении струи из выражений 60 ЙМ = 2 Я ргд ЦО, с 3=1 р О , О, щ К; (2)о1006501 где р - плотность струифтекущее значение радиуса,О,О в аксиальная и тангенциаль-ная составляющие вектораскорости;и =О (9 - отношение максимальныхзначений тангенциальной иаксиальной компонент скорости на выходе из сопла.Подставляя выражения 2) и (3) в фбрмулу (1) получаемВ=" И)ПР1 прФЭжектирующую способность закрученной струи определяют из выраже- ния а - коэффициент, задающий изме. нение шага спирали 0 - диаметр центрального трубопровода й - номер витка. 5 Шаг последнего витка определяют из выражения(иВ зависимости от выбранного о 6однозначно определяют Ц и П . Зная4 и и , можно определить длинутрубопроводаАС,=О,З 2 - + ко )- ухГР 20 ь,Егде Ь 5 - присоединенная масса,к - константа, зависящая от Причем требованием, предъявляемымэффективности крутки и к длине трубопровода, служит неравенопределяемая эксперимен ство . (где Ь - максимально воз 01 оможная длина центрального трубопровоХ/д - расстояние наконечникада, которая выбирается в зависимосфурмы от зеркала ванны ти от технологических воэможностейдля Х /3 ) 10 к = 44 ф :. каждого сталеплавильного агрегата,6 - эффективная крутка, Я = 0,5 9 . Величинао накладывает ограничеИз выражения (5) следует, что с ние на число витков, что упрощаетувеличением П р повышается эжектирую- . выбор конструктивных параметров предщая способность струи, а следователь- лагаемого устройства. Так, дляно и эффективность использования окис о = 30 о и 3= 5 при Д = 30 ммлителя, Ор пропорционально танген- и .= 104,53 мм минимально возможнуюциальной составляющей вектора скорос длину трубопровода получаем дляти, которая увеличивается со степенью И = 2 Ь = 796,52 мм, если же о =закрученности струи. Степень эакру мм, необходимо либо уменьшитьченности струи растет, в свою оче- о 6 либо увеличить. Приближениередь, по мере увеличения изменения,К к Р приводит к снижению степенишага и числа витков спирали. 40"закрученности газового. потока. Для,Закон изменения спирали и число данного примера подходит о. = 18витков выбирают следующим образом. (= 5,П= 2, О = 3726, либоЗадают угол подачи газа о 6 и угол= 3, с = 1,561, аС = 12.наклона первого полувитка спирали, На основании изложенного оптик оси фурмы. Угол об выбирают в. 45 мальное изменение шага спирали хасоответствии со спецификой технологи- рактеризуется коэффицйентом а =ческих требований в диапазоне от )= 1 к 03 - бс.628 до.30 . Для о30 существует опас- " На фиг.2 показаны экспериментальность контактирования газового пото- ные данные, характеризующие завика со стенками сталеплавильного аг- симость соотношения СО/СОд в отхо-,регата, что ведет к повышенному из дящих газах от параметра Оносу футеровки. Для создания макси- . Как видно йэ фиг.2 с увеличениеммально закрученной струи 3 необ- коэффициента ц значительно повышаходимо выбирать как можно маньше. ,ется степень использования окислиОсновным требованием, предъявляемым теля, особенно в начале и конце прок, служит неравенство ы / / 1, 55 дувки. При а6,62 не наблюдаетсячем Фтем сильнее закручивается дальнейшей интенсификации процессаструя. Изменение шага спирали и чис- рафинирования, что свидительствуетло витков определяют из выраженияо практически полном использовании2 Рокислителя, т.е. УО = 100, гдесвгсЕ - ., 6) 60 Во 1 - коэфФициент использования окис.с.1 "Ь,лителя,.где й - шаг последнего .витка спи- При а с 1,03 не наблюдается уверали (нумерация осуществ- личения использования окислителя.ляется для удобства в обрат При постоянной величине числа витном порядке); . . 65 ков спирали увеличение коэффициен