Фурма для донной продувкиметалла

Совэ Советски кСоциалистическихРеспублик ОП ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ808540(22) Заявлено 31,05.79(2 т ) 2772667/22-02с присоединением заявки М(23) ПриоритетУОпубликовано 28.02.81. Бюллетень М 8 Государственный комнте СССР во делам нзооретеннн н отярмтнй(72) Авторы изобретен ий ордена Трудового Красного Знамениический институт им. С. М. Кирова Урал ьсполит 1) Заявитель(54) ФУРМА ДЛЯ ДОННОЙ ПРОДУВК МЕТАЛЛАИзобрете таллургии и в сталеплави Известны металла сни роца которы щитными стрние относится к области ме- может быть использовано льном производстве. устройства для продувки зу кислородом, струя кислох окружена кольцевыми зауями газа или жидкости Я Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату явля- ется фурма для донной продувки металла, то содержащая концентрично расположенные трубы, образующие тракты для подачи кислорода, топлива и защитного газа 2.Недостатком такой конструкции процувочного устройства является довольно быстрой выход из строя иэ-за разрушения со стороны истечения струи. Кроме того, такая фурма не позволяет осу 1 дествлять продувку металла однородным топливно-кислородным факелом горения из ва плохого смешения кислорода с топливом, так как потоки того и другого внедряются в металл большей частью раздельно.с Ь 3т"3 (51)М. Кл,С 21 С 5/48 2Цепь изобретения - повышение стойкости фурмы и эффективности продувки.Поставленная цель достигается тем, что фурма снабжена дополнительными двумя трубами, концентрично расположенными между наружной рубой и трубой для подачи топлива, и образующими тракты цля подвоца и отвода охладителя, головкой, расположенной с зазором к наружной трубе и имеющей центральное цилиндрическое сопло, сообщенное с трактами подачи кислорода и топлива, при этом в конце тракта подачи охладителя расположена перемычка с отверстиями или конусно-кольцевой щелью, оси или образующие которых направлены под острым углом к внешней поверхности стенки сопла, а площадь поперечного сечения щели или всех отверстий меньше площади поперечного сечения тракта отвода охладителя в 10-30 раз.фурма может быть снабжена второй перемычкой, расположенной в начале тракта для подвода окладителя.808540 Кроме того, фурма снабжена муфтой,жестко закрепленной на трубе, разделяющей тракты для подвода топлива и охладителя и сообщающейся посредством резьбового соединения с трубой, разделяющейтракты поцвода и отвода охладителя.На чертеже .изображена прецлагаемаяфурма, продольный разрез.фурма состоит иэ головки 1, в которой по оси расположено цилиндрическоепродувочное сопла 2. Б головке имеютсятакже топливные каналы 3, по которьгмв сопла 2 подается топливо. Сопла 2соединено осевым каналом 4 с трубой 5для подачи кислорода, Труба 6 служитдля подачи к каналам 3 топлива, Труба7 (напорная) служит для подачи водына охлаждение головки 1, Конец трубы 7снабжен перемычкой 8 (перегородкой),которая перекрывает межтрубное пространство, образованное трубами 6 и 7.Перемычка 8 выполнена в виде кольцаи содержит ряд цилиндрических отверстий9, которые направлены под острым угломк наружной стороне стенки продувочногосопла 2. Место цилиндрических отверстий9 перемычка 8 может иметь конуснокольцевую щель, С противоположногоконца (в хвостовой части фурмы) межтрубная полость цля воды содержит перемычку 10 с отверстиями 11, аналогичную перемычке 8. Отличие заключаетсялишь в том, что ось отверстий 11 (цилиндрических или в виде кольцевой щели)направлена параллельно оси фурмы, а ихплощадь поперечного сечения, с целью соз 35дания подпора воды перед отверстиями9, несколько больше (например на 5-10%) площадФ поперечного сечения отверстия 9.4 ОБ случае применения кольцевой перемычки 8 из двух колец, которые образуют отверстие 9 в виде конусно-кольцевойщели, напорную трубу 7 в ее хвостовойчасти снабжают резьбовой муфтой 12 ссальниковыми уплотнениями. С помощью45этой муфты напорную трубу 7 вместе снаружным кольцом перемычки 8 можноперемещать вдоль оси фурмы и этим изменять площадь поперечного сечения щели 9, 50фурма вставлена в защитную трубу13 с зазором, по которому подается защитный реагент. Защитная труба 13,оканчивающаяся конической частью 14, вмуровывается в футеровку 15 плавильнойванны. Зазор между фурмой и защитнойтрубой 13 выбирается примерно такимже, как и в прототипе. 4Устройство работает следующим образом.После монтажа устройства по местуначинают подавать воду в напорную трубу 7, которая пройдя отверстие 1 1, азатем отверстие 9разбрыэгивается нанаружную сторону стенки продувочногосопла 2, после чего, омыв и всю осталь- .ную охлаждаемую поверхность головки 1,поступает в межтрубное пространство(межцу трубами 7 и 16) и через пароотвоцящий патрубок уходит из фурмы наружу. Б этот период охлаждение фурмыосуществляется в режиме обычного водяного охлажцения. Одновременно с подачейводы подают защитный реагент в зазор между фурмой и защитной трубой 13,По мере разогрева плавильной ванныдо максимума, а, слецовательно, по меренагрева поверхности головки 1 фурмы, охлаждение ее переходит в режим испарительного, Это происходит потому, что в этотпериод количество поцаваемой через отверстия 9 воды выбирается таким, чтобыона, пройдя охлаждаемую полость головки1, полностью испарилась, образовав, покра йней мере, вла жный па р. Подача водына охлажцаемую поверхность в вице струйпозволяет осуществлять охлаждение в пароиспарительном режиме, во-вторых, прирежиме циркуляции воды, близком к теоретическому ( 1 кг воды / 1 кг пара) и,гво-вторых, при чрезвычайно высоких тенловых нагрузках, так как метоц струйнойподачи воды практически исключает еепленочное кипение,Можно считать, что давление воцыперец напорной трубой предпочтительноиметь в тех же пределах, что и при воцяном охлаждении обычных продувочных фурм.оИсходя из этого давления и выбираютплощадь отверстий 9 и 11 соответственно. Оптимальный режим испарительногоохлаждения фурмы на время ее работы(при колебании теплового напряжения нанаружной поверхности головки фурмы)может регулироваться вручную йли с помощью автоматики путем изменения цавления воды перец трубой 7 в зависимостиот температуры пара, замеряемой на выходе из наружной трубы 16 в отводящемпатрубке или же в самой трубе 16.Испарительный режим охлаждения требует в 40-60 раз меньше воцы, чем приобычном водяном охлаждении, Что позволяет рентабельно применять химически очищенную и, цеаэрированную воду. А это приводит к устранению образования накипи иуменьшает коррозию внутренней поверх5 8 ности стенок фурмы, что, в конечном счете, позволяет значительно увеличить срок службы фурмы в сравнении с обычной воцоохлажцаемой (примерно в 3-5 раз), учитывая, кроме того, широкоизвестный факт, что воцоохлаждаемые детали по сравнению с гаэоохлажцаемыми имеют большую стойкость, можно ожидать, что стойкость поецлагаамого стоойства в сравнении с известным будет в 2-3 раза больше. фурма позволяет вести продувку расплава не только раэценьными струями"ййслороца и топлива, но и однородным топливно-кислороцным факелом горения при возможности изменения в фурме соотно шения топливо-кислороц в широких пределах, что значительно расширяет металлургические возможности нижней продувки. ф о р м у л а изобретения 1. Фурма цля донной процувки, металла, соцержащая концентрично расположенные трубы, образуюшие тракты цля подачи кислороца, топлива и защитной среды, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с цепью повышения стойкости фурми и эффективности продувки, фурма снабжена цопопнительными цвумя трубами, концент 08540 6рично расположенными межцу наружнойтрубой и трубой цля подачи топлива, иобраэуюцими тракты цля аоцвоца и отвоца охлацителя, головкой, расположеннойс зазором к наружной трубе, и с имею. щей центральное цилинцрическое сопло,сообщенное с трактами подачи кислородаи топлива, при этом.в конце тракта поцачи охлацителя расположена перемычка сотверстиями или конуснокольцевой щелью,оси или образующие которых направленыпоц острым углом к внешней поверхностистенки сопла, а площадь поперечного сечения щели или всех отверстий меньшеплощаци поперечного сечения тракта отвода охлацителя в 10-30 раз,2. Фурма по и. 1, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что она снабжена второй перемычкой, расположенной в начале тракта цля подвода охлацителя.3. Фурма по п. 1, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что она снабжена - муфтой,жестко закрепленной на трубе, разделяюшей тракты цля подвоца топлива и охла 23цителя и связанной посрецством реэьбового соединения с трубой, разцеляющейтракты поцвода и отвоца охлацителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент СССР М 576054,ЗО кл, С 21 С 5/48, 1973.2. Авторское свидетельство ЧССРМ 163130, кл. 18 в 5/48, 1976.