Фурма для продувки расплава

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТН А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г М ОО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР. ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ленинградский механическийинститут и Нижнетагильский металлургический комбинат им, В.И,Ленина(54) ФУРМА ДЛЯ ПРОДУВКИ РАСПЛАВА(57) Изобретение относится к областичерной металлургии, в частности кустройствам для продувки расплавленного металла нейтральным и окислительным газом в ковшах, конверторах,мартеновских печах, и может быть использовано в металлургии и химической промышленности при продувке рас-,творов и расплавов. Цель изобретения -интенсификация процессов рафинирования расплава, позволяющая ускоритьдробление и вынос неметаллическихвключений, удаление водорода, перемешивание в расплаве легирующих добавок. Фурма содержит водоохлаждаемый1328387 корпус 1, размещенную в нем металлическую трубу 2, на выходных концахкоторых установлено сопло 3. Выходное сечение а сопла 3 выполнено ввиде звездочки. Профиль сопла 3 сформирован фигурными стенками. Внутриметаллической трубы 2 размещены трубопроводы 5, проходящие через фигурные стенки сопла 3 в карманы 6, которые сообщены с полостью 7, образованной внутренней поверхностью корИзобретение относится к черной металлургии, в частности к устройствам для продувки расплавленного металла нейтральным и окислительным газом в ковшах, конвертерах, мартеновских печах, и может быть использовано в металлургии и химической промышленности при продувке растворов и расплавов. Цель изобретения - интенсификацияпроцессов рафинирования расплава,На фиг. изображена фурма с водоохлаждаемым корпусом и соплом, сечение выходного отверстия каждого выполнено в виде звездочки, продольныйразрез; на фиг.2 - разрез А-А нафиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1;на фиг,4 и 5 - выходное отверстиефурмы, выполненное в виде четырехлучевой звездочки, одна из границ каждого луча которых выполнена криволинейной, сечение; на фиг,6 и 7 - выходное отверстие фурмы, в которомобе границы каждого луча выполненыкриволинейными, сечение,Фурма состоит из водоохлаждаемогокорпуса 1, размещенной в нем металлической трубы 2, являющейся газопроводящим каналом, на выходных концах водоохлаждаемого корпуса 1 и металлической трубы 2 жестко закреплено сопло 3. Выходное сечение ц сопла 3 выполнено, например, в виде четырехлучевой звездочки. Профиль сопла 3сформирован фигурными стенками 4.Угол при вершинах б лучевой звездочкилежит в диапазоне 2-30 . Границы Волучей звездочки выполнены прямолинейпусаи наружной поверхностью трубы2. Интенсификация процессов рафинирования расплава достигается при распадении струи газа и образовании мелких пузырьков газа, которые разносятся по всему объему расплава устойчивым тороидальным вихрем, образованным в расплаве вследствие эжектирования расплава на активном участкеструи. 2 з,п. ф-лы, 7 ил. ными. Внутри металлической трубы 2 размещены трубопроводы 5, проходящие через фигурные стенки сопла 3 в карманы 6, карманы 6 сообщены с полостью 7, образованной внутренней поверхностью водоохлаждаемого корпусаи наружной поверхностью металличес-,кой трубы 2, Фигурные стенки 4 сопла 3 соединены друг с другом, с металли О ческой трубой 2 и с водоохлаждаемымкорпусом 1 сварными швами 8Одна или все границы 6 каждоголуча звездочки могут быть выполнены криволинейными.15 Фурма работает следующим образом.По внутренней полости металлической трубы 2 газ поступает в сопло 3, поперечное сечение которого выполне но в виде звездочки. При движении газа по соплу 3 на стенках, являющихся границами ь лучей звездочки, нарастает пограничный слой. Из-за трения газа о стенки сопла 3 скорость его от 25 центра к периферии убывает. При этомв вершинах б лучей звездочки воздействие сил трения на поток максимально, В широкой части лучей ядро потока тормозится незначительно. В ост рых углах (меньше 30) пульсации потока подавляются, Это приводит к тому, что линии тока в окрестности вершин б лучей звездочки остаются параллельными стенкам сопла 3. Истекающая из выходного сечения а сопла 3 струя газа пронйкает в расплав, сохраняя на. значительном расстоянии свою форму. На боковой поверхности струи газа в расплаве образуются то 1328387роидальные вихри переменного сечения, что способствует сохранению формы струи, На определенном расстоянии от выходного сечения и сопла 3 зависяЭ5 щем от отношения давления газа втрубе 2 к давлению в расплаве в окрестности выходного сечения д сопла 3 и наибольшей ширины поперечного сечения луча звездочки, струя распадается. Образующееся при этом большое количество мельчайших пузырьков газа разносится по всему объему расплава устойчивым тороидальным вихрем, который образуется в расплаве вследствие эжектирования расплава на активном участке струи.Однонаправленный тороидальный вихрь в расплаве способствует удлинению активного участка струи. При этом 2 О у выходного сечениясопла 3 не образуется газовый пузырь, в силу чего не возникает гидравлический удар в расплаве.25Таким образом, использование изобретения приводит к увеличению стойкости фурмы. При этом появляется возможность увеличить расход рафинирующего газа в 1 О раз по сравнению с ци линдрическим соплом и в 3-5 раз по сравнению сощелевым и серповидным соплом. Следовательно, количество и площадь боковой поверхности рафинирующих пузырьков в газе резко возрас тает, что значительно интенсифицирует такие процессы рафинирования расплава как дробление и вынос неметаллических включений, удаление водорода, перемешивание в расплаве легирующих добавок. Гидрогазодинамические преимущества фурмы приводят к тому, что реакционная зона образуется на расстоянии, в 2 раза большем, чем для эквивалентного по расходукруглого сопла, от выходного сечения сопла в области распада струи на мельчайшие пузырьки, При этом пере- окисление металла не происходит вследствие высоких скоростей отвода продуктов реакции в объем расплава и подвода новых порций расплава в реакционную зону, Применение фурм в металлургическом производстве для продувки расплавленного металла нейтральным и окислительным газом в ковшах, конвертерах и мартеновских печах, а также в цветной металлургии и химической промышленности при продувке растворов и расплавов позволит существенно уменьшить материальные и производственные затраты на их изготовление, сократит расход нейтрального и окислительного газа, снизит угар металла и повысит качество получаемого продукта.Формула изобретенияФурма для продувки расплава, содержащая корпус со сборной сопловой головкой, о т л и ч а ю щ а я - с я тем, что, с целью интенсифика ции процессов рафинирования расплава, сечение выходного отверстия сопла фурмы выполнено в виде звездочки,2. Фурма по п.1, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что границы лучей звездочки выполнены прямолинейными.3. Фурма по п,1, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что по меньшей мере одна из границ каждого луча звездочки выполнена криволинейной.1328387 Фиг. оставитель С.Сорокинехред А. Кравчук Редактор С.Патруше рректор И.Муска з 3454/29 дписн Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 549 ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 113035, Москва, Жого комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. 4/