Фурма для продувки расплава нейтральными газами

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5/4 1)5 С ИЗОБРЕТЕНИЯ ПИС ЕТЕЛЬСТ А ВТОРСНОМУ епечнойной стаМетал" Изобретеаллургии,уии уве ерп олни для продувк ейтральныии ению ьшую пользовано вхимической пр сплав. расплавовЦелью изо ы ние качествапутем интенсг рования за с хносе ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Ленинградский механический институт им, Маршала Советского Союза Устинова Д.Ф., Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им, И.П.Бардина и Мариупольский металлургический комбинат "Азов" сталь" им, С.Орджоникидзе (72) А.М.Сизов, С.И.Бигач, М.С.Кокорев, В.А,Синельников, Г.В.Рыбалов, Г.В.Филиппов, В.М.Долгань, О.В.Носоченко, В.В.Емельянов, С.А.Соловьев и Е.А.Иванов(53) 669.184,244.66(088.8) (56) Власов Н.Н. и др. Опыт вн обработки кислородно-конвертор ли продувкой азота в ковше. лургия, 1978, Р 9.Авторское свидетельство СССР У 1137108, кл. С 21 С 5/48, 1985. (54) ФУРМА ДЛЯ ПРОДУВКИ РАСПЛАВА НЕЙТРАЛЬНЫМИ ГАЗАМИ(57) Изобретение относится к черной е относится к черной м частности, к устройст амрасплавленного металлагазами, и может быть исцветной металлургии иомышленности для продуви растворов.ретения является повышеобрабатываемого расплаваФикации процесса рафиниет повышения устойчивос,ЯО 153921 металлургии. Цель изобретения - повышение качества обрабатываемого расплава. В фурме, на боковой поверхностицилиндрического стержня в диаметральной плоскости, проходящей через максимальную щирину серповидного сопла,выполнен продольный канал на всю длину стержня. Указанный продольный канал в поперечном сечении может иметьтреугольную форму или Форму прямоугольной щели. Максимальная ширинапродольного канала может быть равна(1-4) й , где д - разность междувнутренним диаметром корпуса и наруж"ным диаметром цилиндрического стержня. Глубину продольного канала целесообразно брать равной (0,1-0,8)й,где с 1 - диаметр цилиндрического стержня, на боковой поверхности котороговыполнен продольный канал. Цилиндрический стержень со стороны подводящего тракта выполнен полусферическим.Торец цилиндрического стержня лежит вплоскости среза корпуса. 4 з.п. Ф-лы,2 ил., 2 табл. ти стр и ее дальнобойности пличени стойкости Фурмы.Струя газа, истекающего извидного сопла, снабженного доптельным каналом, имеет по сравс обчным серповиднм соплом. боустойчивость при внедрении в рТакая струя подобно серповиднопадается на мелкие пузырьки, кобладают большой активной поветью и способствуют интенсивномремешиванию и рафинированию расплава.Однако вследствие повьппенной устойчивости струя, истекающая из серповидного сопла с каналом, успевает проник нуть в расплав прежде, чем распадается на мелкие пузырьки газа на больщую глубину по сравнению с обычнойсерповидной струей. В результате этоо рафинируется не только расплав, на одящийся над срезом фурмы, но и расав, расположенный вблизи дница кова. Кроме того, повьппение дальнобойЙости серповидной струи за счет выполнения в стержне продольного канала 15приводит к уменьшению величины заглубения фурмы в расплав, что улучшаетусловия работы фурмы и повышает еестойкость при уменьшении расхода огнепоров на фурму. 20На фиг. 1 изображена фурма, продольный разрез, плоскостью, проходящей через максимальную ширину серпоВидного сопла; на фиг,. 2 - разрез А-Лна фиг.1. 25Фурма состоит иэ корпуса 1, Футерованного огнеупорами 2. В корпусе 1эксцентрично установлен стержень 3.Серповидное сопло с образовано внутренней цилиндрической поверхностью кор 30пуса 1 и наружной цилиндрической поВерхностью стержня 3. На боковой поВерхности цилиндрического стержня 3В диаметральной плоскости, проходящейчерез максимальную ширину серповидноо сопла а, выполнен продольный каНал Ъ на всю длину стержня,Продольный канал Ьвыполненный набоковой поверхности цилиндрическогостержня 3, в поперечном сечении имеет 40Форму треугольника или прямоугольнойщели. Максимальная ширина продольногоканала Ь равна 1-4 Д , где а - разность между внутренним диаметром корпуса 1 и наружным диаметром цилиндрического стержня 3. Глубина продольного канала Ь равна 0,1-0,8 диаметрацилиндрического стержня 3,Цилиндрический стержень 3 со стороны газоподводящего тракта выполненполусферическим. Торец цилиндрического стержня 3 лежит в плоскости срезакорпуса 1.Выбор глубины продольного каналаЬ в пределах 0,1-0,8 д обусловлен сле 55дующим.Ограничение глубины продольногоканала Ь равное 0,8 с 1 выбрано из тех 3Унологических и газодинамических ссоб-. ражений. При увеличении глубины канала свыше 0,8 й затрудняется изготовление фурмы, в частности прикрепление цилиндрического стержня к корпусу. Кроме того, в процессе работы под действием тепловых напряжений происходит деформация фурмы. При глубине канала, большей 0,8 Й, происходит нарушение симметричности продольного канала, что приводит к уменьшению дальнобойности струи.При выполнении глубины канала больше 0,8 й также резко изменяется характер проникновения струи в расплав. Происходит попеременное взаимодействие газа, истекаюцего из продольного канала Ь, с газом, истекающим из каждого острого угла серповидного сопла а. В результате этого наблюдается раскачка струи в расплаве, что также снижает суммарную дальнобойность струи.При выполнении глубины продольного канала Ь меньше 0,14 струя газа, истекающая из продольного канала Ь, имеет малую толцину и не предохраняет серповидную струю от разрушения (перекусывания), что также приводит к снижению дальнобойности суммарнойструи.Влияние глубины продольного канала Ь на.глубину проникания струи в жидкость приведено в табл . 1. Испытания проводились на модели ковша с продувкоц ванны сжатым воздухом, Моделирование производилось на воде.Выбор максимальной ширины продольного канала Ь в пределах (1-4)о обусловлен следуюцим.При максимальной ширине продольного канала Ъ больше 4 д его гидравлическое сопротивление становится суцественно меньше гидравлического сопротивления серповидного канала, что ведет к перераспределению газовых потоков. Основной газовьп 1 поток истекает из продольного канала. Концы серповидного канала эаметалливаются. Струя становится неустойчивой. Сразу же за срезом Фурмы образуются крупные газовые пузыри. Дальнобойность и рафинирующая способность струи снижаются,Выполнение максимальной ширины канала меньше 1 Д приводит к утоньшению струи газа, истекаюцей из продольного канала Ъ. Эжектируемый поток металла сминает эту струю. В результате этого не происходит дробление металла и увеличение его вглубь расплава.153925Создаются условия для разрушения (перекусывания) серповидной струи, Эффективность продувки падает.Влияние максимальной ширины про 5 дольного канала Ь на глубину проникновения струи в жидкость приведено в табл. 2. Испытания проводились на модели ковша с продувкой ванны сжатым воздухом. Моделирование проводилось на воде.Фурма работает следующим образом. скорость массообменных процессов между газом и расплавом.Применение описанной фурмы для продувки расплава нейтральными газами позволяет интенсифицировать процесс перемешивания расплава в ковше, а также уменьшить содержание в металле водорода и неметаллических включений, что приводит к повышению качества выплавляемой стали. Формула изобретенияНейтральный газ от источника сжатого газа поступает в корпус 1.В резуль1. Фурма для продувки Расплава нейтате обтекания цилиндрического стерж- тральными газами, содержащая футероня 3 газ попадает в серповидное соп- ванный огнеупорный корпус, сопловуюло а и продольный канал Ь. При этом ,головку с цилиндрическим стержнем,скорость газа увеличивается до звуко- установленным эксцентрично в корпусе,вой. Проходя по серповидному соплу а 20 и сопло серповидной формы, о т л и -и продольному каналу Ь, газ внедряет- ч а ю щ а я с я тем, что, с целью пося в расплав в виде пространственной вышения качества обрабатываемого рассверхзвуковой струи. пяава путем интенсификации процессаВ результате взаимодействия газа, рафинирования за счет повышения устойпрошедшего через серповидное сопло а, 2 г чивости струи и ее дальнобойности,с газом, прошедшим через продольный на боковой поверхности цилиндрическоканал Ь, образуется следующая единая го стержня в диаметральной плоскости,Жустойчивая пространственная структура проходящей через максимальную ширинуструи. серповидного сопла, выполнен продольВнутри серповидной струи образует- ЗО ный канал на всю длину стержня, прися полость, разделенная на две сооб- этом максимальная ширина канала равщающиеся части газовой струей,истека- на 1-4 разности между внутренним диющей из продольного канала Ь, Внутри аметром корпуса и наружным диаметромэтой полости создается разрежение. цилиндрического стержня, а глубинаЧерез разрыв сечения серповидной струизб канала составляет 0,1-0,8 диаметра ци.в полость эжектируется расплавленный линдрического стержня,металл, который в виде потока натека. Фурма по п. 1, о т л и ч а ю -ет на газовую струю, истекающую из щ а я с я тем, что продольный каналпродольного канала Ь. При этом проис- в поперечном сечении имеет треугольходит дробление металла на капли ко ную форму.торые уносятся серповидной струей 3. Фурма по п. 1, о т л и ч а ю "вглубь расплава. Струя газа, истекаю- щ а я с я тем, что продольный кащая из продольного канала Ь, предохра- нал в поперечном сечении имеет формуняет струю газа, истекающую из серпо- прямоугольной щели.видного сопла а, от периодического 45 4. Фурма по пп. 1-3, о т л и -разрушения (перерезания) втекающим в ч а ю щ а я с я тем, что стержень сополость высокоскоростным потоком ме- стороны подводящего тракта выполненталла. Таким образом, при внедрении в полусферическим.расплав указанная структура проникает 5. Фурма по пп. 1-4, о т л и -глубоко в объем расплава и там распа ч а ю щ а я с я тем, что торец цилиндается на большое количество мелких Дрического стержня лежит в плоскостипузырьков газа, обеспечивающих высокую среза корпуса.1539213 Таблица 11 авлеци Глубина процикашц струи в расплав, ммгаза пе Опыт редпагаемал Фурма(ширина канала 2 Д) при глубине продоль Известнаяного канала фурма ред соп лом,МПа 0,054 О, 14 0,2 с 1 0;44 О,бд 0,84 0)9 с 1 350 400 430 490 360 400 500 520 600 410 430 530 530 660 420 460 560 570 700 480 460 580 590 730 490 Таблица 2 Опыт Глубина проникновения струи в расплав, мм (глубина канала 0,бсср) Давлени газа пе ред соп лои,МПа Предлагаемое изобретение Известная 045 360 460 510 500 480 0,.80 470 500 560 540 520 1,00 430 610 690 670 600 1,70 480 620 720 690 630 1 80 490 710 780 770 710 250 350 280 400 310 420 350 460 380 460 Составитель В.КрасинаРедактор Т.Лазорецко Техред И,Ходаннч КорректоР С.Шеки аказ 192 НИПШ 1 Госуднрственног 113 35одпис ное ри ГКНТ СССР 1 ретенцям и открытиямРачшская цаб, д. 475ццо - излательскцй комбинат "1 атент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 зцз во но 1 2 3 4 5 0,45 0,80 1,00 1,40 1,80 ираж 509 коаггета по цз Москва, Ж,510 500 560 540 690 580 720 600 780 660 350 400 420 460 460