Фурма для продувки металла

(5 ЗОБ ЕТЕНИЯ ПИСАНИ ВТОРСКО ИДЕТЕЛЬС ргический Т,Лобачев, й, Л.М,Училетень ин-та 19, с, 51-59, МЕТАЛЛА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(54) ФУРМА ДЛЯ ПРОДУВКИ Изобретение относится к чернои металлургии, в частности к конструкциям водоохлаждаемых фурм для продувки металла сверху в кислородных конвертерах.В настоящее время наибольшее распространение получили фурмы, в сварных наконечниках которых содержится 4-5 отдельных сопел, выполненных в виде усеченных конусов, Стойкость таких фурм колеблется в широких пределах и в среднем составляет 50-60 плавок. В последние годы по технологическим и экономическим причинам наметилась тенденция повышения (до 6 и более) количества сопел в наконечниках, однако оказалось, что стойкость фурм при этом резко снижается, Падение стойкости фурм связано с ухудшением охлаждения наконечников за счет роста количества местных сопротивлений, приводящих к образованию застойных зон, и с увеличением общей протяженности сварных швов, которое, как показывает практика, сопровождается ростом количества плохо сваренных участков, где чаще всего происходит растрескивание сварки с образованием течи воды, Устранение указанных недостатков возмож(57) Изобретение направлено на повышение стойкости наконечника фурмы за счет уменьшения разнотолщинности стенок сопел в блоке. Для этого боковая поверхность сопловых блоков выполнена в виде плавно сопряженных усеченных круговых конусов, число которых равно числу сопел в блоке, а расстояние между центрами нижних оснований соседнйх конусов равно сумме их радиусов и толщины стенки сопла. 2 ил,но следующими способами: объединением сопел в блоки при этом уменьшается коли чество местных сопротивлений и сварных швов), отливкой наконечников (при этом сварные швы на лобовине последних отсутствуют), приданием наружной поверхности тела сопла формы, отличной от конической (цилиндрической), При этом вероятность образования застойных зон снижается.ааайИзвестна фурма с литым наконечником, в которой наружная поверхность каждого из сопел выполнена в виде эллиптического цилиндра.(лНедостатком такой фурмы является не- д достаточно высокая стойкость наконечника, Об что связано со значительной разнотолщин ностью стенок сопла, вызванной несоответствием в горизойтальйом "сечении форм внутренней и наружной поверхности сопла. При этом затрудняется теплопередача через блее толстую часть стенки к охлаждающей воде в зонах стыков сопла с лобовиной наконечника, что приводит к перегреву и оплавленлю последней с дальнейшим прогаром и образованием течи воды. Выполнение наружной поверхности сопел в виде5 10 20 30 40 45 50 55 эллиптических цилиндров нерационально итогда, когда сопла требуется разместить вфурме не в один, а в два ряда, В этом случаеможет потребоваться увеличение размеровнаконечника, что повысит его металлоемкость и усложнит изготовление, а также потребует переделки всей фурмы.Ближайшей по технической сути и достигаемому результату к заявляемому устройству является фурма, включающаямногосопловые блоки, выполненные в видеусеченных конусов.Главным недостатком такой фурмы является низкая стойкость, связанная с неэффективным охлаждением наконечника вобластях стыков блоков с лобовиной последнего, так как сопло в каждом блоке имеют значительную равнотолщинностьстенок, Кроме этого, вследствие быстрогоразгара крупных участков сопел с разнотолщинными стенками резко искажаются аэродинамические характеристики истекающихкислородных струй, последние перерасширяются, сливаются, что увеличивает потериметалла с выносом и выбросами,Целью изобретения является увеличение стойкости наконечника фурмы за счетповышения стойкости блока с соплами различных критических размеров путем уменьшения разнотолщинности стенок в блоке.Указанная цель достигается тем, чтовнутренняя боковая поверхность каждогоиз сопловых блоков выполняется в видеплавно сопряженных усеченных круговыхконусов, число которых равно числу сопел вблоке, а расстояние между центрами нижних оснований соседних конусов равно сумме их радиусов и толщины стенки сопла сбольшим критическим диаметром.Выполнение боковой поверхности блока в виде плавно сопряженных усеченныхкруговых конусов обеспечивает одинаковуютолщину стенки той части каждого сопла,которая омывается водой.Выполнение числа усеченных конусовравным числу сопел в блоке обеспечиваетснижение степени разнотолщинности стенок сопел в блоке, а также способствуетлучшему использованию охлаждающего эффекта истекающей из сопла кислороднойструи.При расстоянии между центрами нижних оснований соседних конусов, равнымсумме их радиусов и толщины стенки соплас большим критическим диаметром, обеспечивается охлаждение центральной частиблока за счет адиабатического расширениякислородных струй в соплах.На фиг.1 представлена фурма; на фиг,2- сечение А-А на фиг.1. Фурма содержит концентрично расположенные трубы 1, 2 и 3, образующие тракты для подвода и отвода воды и подачи кислорода, наконечник 5 с многосопловыми блоками 4. Каждый блок содержит не менее двух сопел, которые размещены так, как показано на фиг.2 (возможны и другие варианты размещения), Сопла могут иметь как различные, так и одинаковые критические диаметры, что определяется технологическими требованиями. Все сопла блока либо часть из них могут выполняться в форме сопла Лаваля или цилиндрическими, При выполнении в блоке сопел различной формы и различного критического диаметра рациональнее всего соплу с большим критическим диаметром придавать форму сопла Лаваля. В этом случае блок 4 следует ориентировать в наконечнике 5 так, чтобы сопло Лаваля (или сопло с большим критическим диаметром, если сопла имеют одинаковый профиль) располагалось на кратчайшем расстоянии от оси фурмы,Сопла в блоке могут быть наклонены под одним или под разными углами к оси фурмы. С точки зрения обеспечения высоких технологических показателей работы фурмы необходимо, чтобы соплам с большими критическими диаметрами придавались меньшие углы наклона к вертикали.При выполнении в блоке сопел с различными критическими диаметрами для определения расстояния между центрами нижних оснований соседних конусов за базовую толщину стенки принимается толщина стенки сопла с большим критическим диаметром. Связано это с тем, что указанное сопло подвержено максимальным механическим нагрузкам как со стороны охлаждающей воды, так и со стороны кислородного потока, и расчет толщины стенки следует прежде всего выполнить для данного сопла.Верхняя и нижняя части соплового блока, с помощью которых он соединяется (если наконечник сварной) с остальными деталями, выполнены в виде цилиндров с высотой, равной толщине деталей,Фурма работает следующим образом.Кислород к сопловым блокам 4 подается по кольцевому зазору между трубами 1 и 2. Проходя через сопла, кислород попадает в жидкий металл. Охлаждающая вода к наконечнику подается по трубе 1, а отводится по кольцевому зазору между трубами 2 и 3. В наконечнике вода омывает сопловые блоки 4. За счет того, что сопла, входящие в состав блока, имеют в горизонтальном сечении равнотолщинные стенки, обеспечиваетсяэффективный теплоотвод от концевых участков сопел к охлаждающей воде.Выполнение внутренней боковой поверхности соплового блока в виде плавно сопряженных усеченных круговых конусов, число которых равно числу сопел в блоке, а расстояние между центрами нижних оснований соседних конусов равно сумме их радиусов и толщины стенки сопла с большим критическим диаметром, позволяет повысить стойкость блоков, наконечника и фурмы в целом более чем в 2 раза. Кроме этого, за счет повышения стойкости сопловых блоков во столько же раз увеличивается продолжительность работы сопел без значительного искажения их профиля. При этом будут обеспечены расчетные аэродинамические характеристики кислородных струй, что позволяет снизить потери металла с выносом и выбросами, которые всегда увеличиваются при слиянии соседних струй ориентировочно на 0,1-0,2 . Таким образом, использование изобретения позволяет не менее чем в 2 раза повысить эксплуатационную стойкость фурм,в наконечниках которых установлены многосопловые блоки, а также повысить выход5 жидкой стали не менее чем на 0,1 О.Формула изобретенияФурма для продувки металла, содержащая концентрично расположенные трубы,образующие тракты подвода и отвода воды10 и подачи кислорода, наконечник с многосопловыми блоками, с соплами различныхкритических диаметров, о т л и ч а ю щ а я ся тем, что, с целью увеличения стойкости,внутренняя боковая поверхность соплового15 блока выполнена в виде плавно сопряженных усеченных круговых конусов, число которых равно числу сопел в блоке, арасстояние между центрами нижних оснований соседних конусов равно сумме их ра 20 диусов и толщины стенки сопла с большимкритическим диаметром,1765189 оставитель А. Шиб ехред М,Моргентал Корректор А. Долини еда ктор агарина, 10 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж аказ 3354 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5