Фурма

(51)з С 21 С 5/48 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-производственное объединение по механизации, роботизации труда и совершенствованию ремонтного обеспечения на предприятиях черной металлургии (72) В.ф.федоряка, В,К,Кизилов и С.А.Чикаренко(56) Авторское свидетельство СССР М 1328387, кл, С 21 С 5/48, 1986.Авторское свидетельство СССР В 810831, кл, С 21 С 5/48, 1979.(57) Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для продувки жидкого металла в конвертерах и подовых печах. В фурме, содержащей концентрично расположенные трубы 1 - 3 для подачи кислорода, подвода и отвода охладителя, головку 4 с тангенциально расположенными соплами Лаваля 5, последние в плоскости торца головки фурмы выполнены по профилю криволинейных турбинных лопаток, поперечное сечение которых развернуто уширенной частью к периферии головки, а вогнутой - в сторону вращения струи, и расположено таким образом, что два смежных сопла образуют между собой направленные к центру фурмы тангенциальные каналы аэродинамического профиля, причем выходное сечение 7 сопл закручено относительно входного сечения 8 на одина ковый угол и закрутка двух смежных сопл выполнена в противоположных направлениях. 7 ил.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к черной металлургии, в частности к конструкциям продувочных водоохлаждаемых фурм, и может быть использовано для продувки жидкого металла в конвертерах и подовых печах.Известна конструкция фурмы для продувки расплава, содержащая корпус со сборной сопловой головкой, в которой с целью интенсификации процессов рафинирования расплава сечение выходного отверстия сопла фурмы выполнено в виде звездочки с прямолинейными или криволинейными границами лучей.Наиболее близкой к предлагаемой является конструкция кислородной водоохлаждаемой фурмы, содержащей концентрично расположенныетрубы, образующие тракты подачи окислителя, подвода и отвода охладителя и головку с тангенциально расположенными соплами, направленными в одну сторону, угол раскрытия которых лежит между вертикальными плоскостями, пересекающимися по оси фурмы и расходящимися - одна через центр входного, другая через центр выходного отверстия сопла,Недостатком такой фурмы является невысокая противопригарная стойкость сварных швов торцовой части головки фурмы, что является следствием образования застойных эон и малых скоростей охлаждающей воды. Наличие в конструкции фурмы сопл с круговым поперечным сечением не позволяет создать неустойчивую струю кислорода, что значительно снижает интенсивность перемешивания конвертерной ванны при продувке и препятствует увеличению поверхности контакта фаз.Цель изобретения - повышение тепловой стойкости фурмы и интенсификации перемешивания ванны.Поставленная цель достигается тем, что в фурме, содержащей систему концентрично расположенных труб для подвода кислорода, подвода и отвода охладителя, многосопловую головку с тангенциально расположенными соплами Лаваля, сопла в плоскости торца головки фурмы выполнены по профилю криволинейных турбинных лопаток, поперечное сечение которых обращено уширенной частью к периферии фурмы, а вогнутостью - в сторону вращения струи и расположено таким. образом, что два смежных сопла образуют между собой направленные кцентруфурмытангенциальные каналы аэродинамического профиля, причем выходное сечение сопл закручено относительно входного на одинаковый угол и закрутка двух смежных сопл выполнена в противоположных направлениях. На фиг.1 изображена фурма, общий вид, на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг,З - вид Б на фиг.1 (развертка круговой решетки сопл в вертикальной плоскости); на фиг,4 - сечение В - В на фиг,З (развертка круговой решетки сопл в горизонтальной плоскости); на фиг.5 - вид Г на фиг,1; на фиг.б - отдельное сопла, аксонометрия; на фиг.7 - схема взаимодействия газовых струй с ванной,Фурма содержит три концентрично расположенные трубы 1 - 3, образующие тракты для подачи кислорода, подвода и отвода воды, головку 4 с тангенциально расположенными соплами Лаваля 5 (фиг,1). Головка 4 соединяется с трубами 1 - 3 с помощью сварки и резьбовой муфты 6, Сопла 5 размещены с двумя углами наклона а и ф к продольной оси фурмы, где а - радиальный, а Ро - тангенциальный угол наклона (фиг.1, 3), Продольная ось сопла 5 проходит через центры тяжести выходного 7 и входного 8 сечений (фиг,2, 6), В плоскости торца головки 4 сопла 5 выполнены по профилю криволинейных турбинных лопаток, поперечное сечение которых развернуто уширенной частью к периферии головки фурмы (фиг,2), Вогнутая часть контура поперечного сечения сопла 5 обращена в сторону вращения струи. В плоскости торца головки 4 два смежных входных сечения расположены так, что образуют между собой направленные к центру фурмы криволинейные тангенциальные каналы аэродинамического профиля (фиг.4),Выходное сечение 7 каждого сопла повернуто вокруг его продольной оси на одинаковый угол у относительно входного сечения 8, при этом закрутка, двух смежных сопл противоположна друг другу по направлению(фиг,5). Угол закрутки у выбирается из условия безвихревого обтекания наружного контура сопла потоков охладителя в местах сварки сопл 5 с головкой 4 и определяется оптимальными углами входа Ри выхода Р 3 потока иэ решетки аэродинамических профилей, образованных соплами. Угол у образуется пересечением касательных, проведенных к средней линии профиля в центрах тяжести входного 8 и выходного 7 отверстий сопла 5. Углы Ри ф образованы касательными к средней линии поперечного сечения сопла и фронтом решетки,Фурма работает следующим образом, По внутреннему центральному тракту 1 кислород поступает в головку 4 фурмы и протекает через сопла 5, взаимодействуя с расплавленным металлом. Вода для охлаждения фурмы поступает в кольцевой тракт, образованный трубами 1 и 2, омывает головку 4 формы и отводится по кольцевому тракту между трубами 2 и 3 (фиг.1), Вследствие того, что сопла 5 выполнены по проф-5 илю криволинейных турбинных лопаток с закруткой торцовых сечений на определенный угол у, вода, поступающая в криволинейные аэродинамические каналы между ними, закручивается и ускоряется по на- "0 правлению к центру головки 4 фурмы (фиг.4). Так как происходит интенсивная закрутка потока воды в межсопловых каналах, исключается образование застойных зон в донной части фурмы в местах сварки сопл 5 с головкой 4, Течение воды в этой части фурмы приобретает турбулентный характер, что способствует интенсификации теплоотвода от наиболее теплонапряженных участков и повышает стойкость сварных 20 швов.При продувке металла кислородом вследствие закрутки сопл 5 на угол уо (фиг,5), а также из-за их тангенциального расположения в головке 4, определяемого углами а и Р (фиг.1, 3) поток кислорода по истечении получает двойную закрутку вокруг оси фурмы и вокруг оси каждого сопла (фиг;7). 30Внедряясь в расплав, струи кислорода образуют в приповерхностных слоях металла зоны 9 (фиг.7), близкие по конфигурации к профилю выходного сечения сопл, Между собой эти зоны образуют криволинейные 35 аэродинамические каналы, в которых происходит движение металла по направлению от периферии к центру ванны. В сочетании с дополнительным вращением слоев расплава, полученным за счет тангенциального расположения сопл, усиливается перемешивание ванн, что способствует ускорению окислительных реакций в шлакометаллической эмульсии.По сравнению с прототипом предлагаемая фурма более экономична в эксплуатации, так как помимо повышения стойкости головки фурмы интенсификация перемешивания ванны приводит к улучшению теплового баланса, что увеличивает долю скрапа в металлошихте и снижает расход чугуна. Формула изобретения Фурма, содержащая систему концентрично расположенных труб для подвода кислорода, подвода и отвода охладителя, многосопловую головку с тангенциально расположенными соплами Лаваля, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения тепловой стойкости фурмы и интенсификации перемешивания ванны, сопла в плоскости торца головки фурмы выполнены по профилю криволинейных турбинных лопаток, поперечное сечение которых обращено уширенной частью к периферии фурмы, а вогнутостью - в сторону вращения струи, при этом два смежных сопла образуют между собой направленные к центру фурмы тангенциальные каналы аэродинамического профиля, выходное сечение сопл закручено относительно входного на одинаковый угол и закрутка двух смежных сопл выполнена в противоположных направлениях,1740431Составитель В,Красина Редактор Т,Лазоренко Техред М.Моргентал Корректор О,Кравц Заказ 2051 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5тельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101зводственн