Головка фурмы

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН О 229 су С 21 С 5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СВИДЕТЕЛЬСТ ВТОРСН ян, тоя ние 80.СССР9.СССРО. и ЬР ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) . Выложенная заявка ФРГР 2937303, кл. С 21 С 5/48, 12. Авторское свидетельствоР 859462, кл. С 21 С 5/48, 193. Авторское свидетельствоУ 914637, кл. С 21 С 5/48, 19(54)(57) 1. ГОЛОВКА ФУРМЫ, включающая основание кислородной трубы и оболочку, закрепленную к основанию посредством дутьевых сопел, размещенных по одной или нескольким окружностям головки под углом к ее вертикальной оси, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения стойкости головки, оболочка дополнительно закреплена к основанию кислородной трубы по меиьшен мере одним стержнем, разщенным в межсопловом пространстве головки фурмы преимущественно по ее1091229 2, Головка фурмы по п.1, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что стержень выполнен в виде предварительно напряженной растяжением тяги с резьбовыми концами, размещенными в резьбовых отверстиях основания и оболочки. 3, Головка фурмы по и.1, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что стерженьвыполнен с наружной поверхностью ввиде теплообменника с радиальнымитеплообменными ребрами. Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в кислородных фурмах при продувке металлических расплавов в металлургических агрегатах. 5Известна головка фурмы, содержащая основание кислородной трубы и оболочку, закрепленную к основанию посредством дутьевых сопел, при этом, оболочка выполнена сферической в10 центральной части головки 111.Недостатком известной конструкции является низкая стойкость оболочки в ее центральной части, где тепловое напряжение на фурму в совокупности . 5 с динамическим напором охлаждающей воды приводит к упругим и даже пластическим деформациям оболочки в ее центральном межсопловом пространстве и, в результате, к появлению трещин 20 и прогаров оболочки.Известна головка фурмы с центральным соплом, в которой исключен из работы центральный участок оболоч-; ки 2325Однако такая конструкция не привела к желаемому результату, так как в данном случае происходит сильное взаимодействие центрального потока кислорода с периферийными, при этом динамические свойства потока снижаются, уменьшается проникающая способность кислородных струйи,как результат, ослабляется ихперемешивающее воздействие на гидродинамику ванны.Таким образом, многосопловые головки с центральным соплом не нашли практического применения, а промышленное использование гоповок фурм 4, Головка фурмы го л. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что стержень выполнен с профилированной наружной поверхностью в виде выступов, расположенных по винтовым линиям.5, Головка фурмы по и,1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что стержень выполнен составным из материапов с различной теплопроводностью, при этом часть стержня, гримыкающая к оболочке, выполнена из материала более высокой теплопроводности,без центрального сопла характеризуется низкой стойкостью оболочки вмежсопловом пространстве, особеннопри использовании головок в большегрузных конвертерах емкостью свыше200 т,Наиболее близкой к предлагаемойпо технической сущности и достигаемому результату является головкафурмы, включающая основание кислородной трубы и оболочку, закрепленнуюк основанию посредством дутьевыхсопел, размещенных по одной или нескольким окружностям головки подуглом к ее вертикальной оси,В такой фурме снижается суммарноедавление на оболочку охлаждающейводы, так как больша:; ,ость внутренней поверхности оболочки (в ее межсопловом пространстве) располагаетсяпод углом к направлению движения потока воды, в результате чего снижается нормальная составляющая динамического напора воды и увеличиваетсяего касательная составляющая. Стойкость голонки в результате повысилась 1.33.Недостатком известной конструкцииявляется то, что, несмотря на повышение стойкости оболочки, фактическии выход из строя головок хурмывследствие прогара оболочки в межсопловом пространстве составляет60-80 от большего числа вышедших иэстроя головок фурмы. Таким образом,практическая стойкость оболочки вмежсопловом пространстве определяетфактическую стойкот ь 11. свок фурмы,которая недостаточнов",со 1 и, особенно122 15 20 30 Ъ 109при исполь овании головок в конвертерах большой емкости,Цель изобретения - повышение стойкости головки.Поставленная цель достигается тем,что в головке фурмы, включающей основание кислородной трубы и оболочку,закрепленную к основанию посредствомдутьевых сопел, размещенных по однойили нескольким окружностям головкифурмы под углом к ее вертикальнойоси, оболочка дополнительно закреплена к основанию кислородной трубы поменьшей мере одним стержнем, размещенным в межсопловом пространствеголовки фурмы преимущественно по ееоси.Стержень выполнен в виде предварительно напряженной растяжением тягис резьбовыми концами, размещеннымив резьбовых отверстиях основания иоболочки.Стержень выполнен с наружной поверхностью в виде теплообменника с -,радиальными теплообменными ребрами.Стержень выполнен с профилированной наружной поверхностью в виде выступов, расположенных по винтовымлиниям.Стержень выполнен составным изматериалов с различной теплопроводностью, при этом часть стержня, примыкающая к оболочке, выполнена изматериала более высокой теплопроводности.На фиг.1 показана предлагаемаяголовка фурмы, продольный разрез;на фиг.2-6 - то же, варианты. Головка фурмы состоит из основания 1 кислородной трубы и оболочки 2, закрепленной к основанию 1 посредством дутьевых сопел 3, размещенных по окружности Р головки под углом к ее вертикальной оси 1-1. Кроме этого, оболочка 2 дополнительно закреплена к основанию 1 по меньшеи мере одним стержнем 4, размещенным в межсопловом пространстве головки фурмы по ее оси 1-1. Количество стержней 4 зависит от конструкции 5 о головки фурмы, рабочих давлений воды и кислорода. Преимущественным местом установки стержней 4 является центральная часть головки по ее оси. Кроме этого, возможными местами установ ки стержней являются места в межсоп. ловом пространстве максимальногопрогиба оболочки, например, в ради 9 4альных плоскостях, равноудаленных от дутьевых сопел 3.В процессе эксплуатации предлагае мую головку фурмы устанавливают на кислородную фурму известными способами (сваркой, пайкой и т.д.).В полости головки фурмы между основанием 1 и оболочкой 2 могут быть установлены специальные направляющие вкладыши (не показаны), позволяющие получить рациональную организацию охлаждающих потоков по внутренней поверхности оболочки 2. При этом охлаждающий поток преимущественно направляется к центральной части оболоч. ки 2 и затем растекается от центра в радиальных направлениях. Оболочка 2 в центральной части подвержена переменному давлению охлаждающей воды с одной стороны и интенсивному разогреву от реакционной зоны с другой стороны, снижающему прочностные характеристики материала оболочки 2, которая из условия обеспечения интенсивного теплоотвода выполняется из материала с высокой теплопроводностью, обычно из меди, прочностные характеристики которой невелики, особенно при нагреве ее наружной поверхоности до 600-900 С, Давление охлаждающей воды и термические напряжения, возникающие,в оболочке 2, складываются, но не приводят к значительным деформациям оболочки 2 вследствие наличия достаточно жесткой связи оболочки 2 посредством стержня 4 с основанием 1 кислородной трубы, котороевыполняется обычно массивным из стали с высокими прочностными характери стиками. 1 аким образом, наличие стержня 4 в головке фурмы значительно снижает деформацию оболочки.По одному из конструктивных вариантов стержень 4 может быть выполнен в виде предварительно напряженной растяжением тяги 5,резьбовые концы которой размещены в резьбовых отверстиях бобьппки 6 основания 1 и бобышки 7 оболочки 2 (см.фиг.2). Резьбовые концы тяги 5 выполнены с правой и левой резьбой и позволяют в процессе сборки или перед установкой головки вращением тяги 5 растянуть ее с осевым усилием, превышающим усилие, действующее на тягу 5 от деформаций оболочки 2, возникающих от воздействия на нее потока охлаждающей воды, При рассмотрении конструктивного варианта выполнения стержня .4 в виде предгари;ельно10 7 3 10912 напряженной растяжением тяги 5 предпоч- тительным является его выполнение в виде болта И, завернутого в резьбовое отверстие выступа 9 в центральной части обоЛочки 2 и предварительно напряженного растяжением от усилия затяжки на головке 10, опирающейся на основание 1 (см.фиг.З). В этом случае герметизация болта 8 и основания 1. достигается сварным швом 11 или 10 уплотнением соединения другими известными способами. Выполнение данно.го конструктивного варианта позволяет снизить деформацию оболочки до минимума, а также повысить ее прочность вследствие перераспределения части напряжений оболочки на стержень 4. По следующему конструктивномуварианту возможно выполнение предлагаемой головки фурмы со стержнем 12,наружная поверхность которого выполнена с радиальными теплообменнымиребрами 13 (см.фиг.4). Выполнениеданного конструктивного варианта позволяет улучшить теплоотвод с оболочкИ головки фурмы и сбответственноповысить ее прочность и несущую спо собность,ЕщЕ один вариант конструктивноговыполнения головки фурмы предусматривает выполнение стержня 4 с профилированной наружной поверхностью в виде 29 бвыступов 15, расположенных по винтовым линиям (см,фиг,5),Данный конструктивный вариант позволяет охлаждающий поток направитьпод острым углом к поверхности обслочки в районе крепления стержня 14,чем повышается скорость теплоотвода сохлаждаемой поверхности оболочки.Стержень 4 также может быть выполнен составным из стальной части 16,соединенной с основанием 1 кислородной трубы, и медной части 17, соединенной с оболочкой 2, при этом части1 б и 17 могут быть соединены стяжкойгайкой 18 или другим известным спосо бом (см.фиг.б).В этом варианте конструктивноговыполнения головки рационально сочетаются требования к стержню 4, исходяиз условий его прочности и максимальной интенсивности теплоотвода сохлаждаемой поверхности оболочки.Таким образом, в предлагаемойголовке фурмы незначительное усложнение конструкции позволяет повыситьпрочность и несущую способность головки фурмы, ее эксплуатационнуюнадежность, а также снизить ремонтные затраты на замену головок фурмыи сократить выпуск их количества.Экономическая эффективность отиспользования предлагаемой головкифурмы составит 38 тыс.руб,"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Филиал 8 Тираж 4141 ИПИ Государственного ком по делам иэобретений и от 13035, Москва, Ж, Раушс Подписноетета СССРрытийая наб., д. 4