ФУРМА ДЛЯ ДОННОЙ ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА ГАЗАМИ В КОВШЕ Российский патент 2018 года по МПК C21C5/48 C21C7/72 B22D41/42 

Изобретение относится к металлургии и используется при внепечной обработке стали в ковше путем продувки жидкого металла инертными газами.

Фурма для донной продувки металла газами в ковше представляет собой металлическую гильзу с дном, заполненную огнеупорной массой, в которой выполнены индикатор износа и продольные сквозные щелевые каналы. В нижней части фурмы между огнеупорной массой и дном образован зазор, соединяющий продольные сквозные щелевые каналы с полостью газоподводящей трубки. Фурма устанавливается в футеровке дна ковша. Инертные газы, например аргон или азот, по газопроводящей трубке через зазор между дном и огнеупорной массой подаются в продольные сквозные щелевые каналы. Выходя из верхних торцов каналов, газ попадает в жидкий металл, находящийся в ковше, и по нему в виде пузырьков всплывает наверх. Таким образом происходит продувка жидкого металла газом.

В целях предотвращения затекания жидкого металла в каналы, что препятствует прохождению газа, каналы выполнены в виде щелей с высотой просвета не более 0,30 мм. После разливки металла из ковша на верхнем торце фурмы затвердевают остатки металла и шлака, которые препятствуют прохождению газов из щелевых каналов при продувке следующей порции металла. Удаление их производят с помощью стальной трубы, по которой подается кислород. На выходном конце трубы в атмосфере кислорода происходит интенсивное горение железа при высокой температуре, за счет которой расплавляются и удаляются затвердевшие остатки металла и шлака. Однако в результате такой очистки торца фурмы расплавленный металл и(или) шлак могут внедряться струей кислорода в полость щелевых каналов, застывать в них и препятствовать прохождению инертного газа. В результате воздействия жидкого металла и(или) шлака, а также струи кислорода происходит износ верхнего (рабочего) торца фурмы и фурма в процессе эксплуатации укорачивается.

Известна фурма для донной продувки металла газами в ковше, имеющая шесть прямолинейных продольных сквозных щелевых каналов шириной 20 мм и высотой просвета 0,3 мм, патент RU # 2186858 С21С 7/072, 5/48, 13.03.2000. При очистке торца такой фурмы с помощью стальной трубы и кислорода в некоторые щелевые каналы попадают жидкий металл и(или) шлак на глубину до 50 мм. При подаче инертного газа через такие каналы металл и(или) шлак, проникшие на глубину, примерно, не более 15 мм, выталкивается газом обратно, и каналы восстанавливают свою работоспособность. Каналы с металлом и(или) шлаком на глубине более 15 мм остаются неработоспособными и соответственно снижают работоспособность всей фурмы, так как уменьшают общий объем подаваемого инертного газа.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является фурма для донной продувки металла газами в ковше, в которой сквозные газопроводящие щелевые каналы выполнены по спирали, патент RU 2373028 С2, В22D 41/58, 09.01.2007. Внедренные в такие щелевые каналы потоком кислорода жидкий металл и(или) шлак, двигаясь по спирали, проникают на глубину меньшую, чем при движении по прямолинейным щелевым каналам.

Недостатком такой фурмы является закупирование некоторых щелевых каналов металлом и(или) шлаком при очистке струей кислорода и снижение за счет этого работоспособности фурмы.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение работоспособности фурмы за счет снижения глубины проникновения в щелевые каналы металла и(или) шлака до величины, при которой они выталкиваются из каналов потоком инертного газа и после этого не препятствует его прохождению.

В предлагаемом техническом решении в щелевых каналах выполнены металлошлакоуловители, которые представляют собой перемычки между широкими гранями канала (8, см.чертеж). Затекающие в щелевые каналы металл и(или) шлак при соприкосновении с металлошлакоуловителями охлаждаются, затвердевают и дальнейшее протекание их прекращается. Металлошлакоуловители расположены рядами перпендикулярными направлению затекания металла и(или) шлака (М, см.чертеж) с промежутками между собой и между рядами (Е, И, см.чертеж), причем ширина металлошлакоуловителей (Л, см.чертеж) равна или больше, чем промежутки между ними (Е, см.чертеж). При этом промежутки между металлошлакоуловителями каждого ряда находятся напротив металлошлакоуловителей соседнего ряда. За счет этого первые два ряда со стороны затекания металла и(или) шлака (М, см.чертеж) полностью перекрывают просвет щелевого канала. Металл и(или) шлак, затекающие в щелевые каналы, частично затвердевают от соприкосновения с металлошлакоуловителями первого ряда, а частично протекают в промежутки между металлошлакоуловителями первого ряда и затвердевают у металлошлакоуловителей второго ряда. Так как металлошлакоуловители шире, чем промежутки между ними, то дальше второго ряда металл и(или) шлак не затекают.

При затекании на небольшую глубину застывший металл и(или) шлак выталкиваются обратно из щелевого канала давлением инертного газа при подаче его в жидкий металл в ковше. Для каждой конструкции фурмы существует максимальная глубина затекания металла и(или) шлака, при которой они уже не могут быть вытолкнуты из щелевого канала инертным газом. В предлагаемом техническом решении расстояние между любыми двумя соседними рядами металлошлакоуловителей меньше вышеуказанной максимальной глубины затекания металла и(или) шлака, вследствие чего они выталкиваются из щелевого канала на любом уровне износа фурмы. В целях повышения эффективности задержки затекания металла и(или) шлака в щелевые каналы металлошлакоуловители со стороны М (см.чертеж) имеют труднообтекаемую форму, а именно имеют максимально возможную ширину и вогнутую поверхность. В процессе эксплуатации фурмы торец ее со тороны М (см.чертеж) постепенно изнашивается вместе с первым рядом металлошлакоуловителей и в работу вступает второй ряд в паре с третьим, затем третий в паре с четвертым и так далее.

В предлагаемом техническом решении уровни рядов металлошлакоуловителей в одном щелевом канале находятся между уровнями рядов металлошлакоуловителей в соседних щелевых каналах (Д, В, см.чертеж). Вследствие этого глубина затекания металла и(или) шлака в соседних каналах будет иметь различную величину. Следовательно, работоспособность щелевых каналов с меньшей глубиной затекания металла и(или) шлака, а следовательно, и работоспособность всей фурмы, будет повышаться.

Металлошлакоуловители находятся в щелевых каналах и при этом не должны препятствовать прохождению инертного газа в количестве, необходимом для проведения технологического процесса производства стали. С этой целью со стороны подачи газа (Г, см.чертеж) они имеют легкообтекаемую форму. В нашем случае выбрана наиболее эффективная каплеобразная форма. Промежутки между рядами с одной стороны должны быть минимальными для более эффективного задержания металла и (или) шлака, а с другой стороны должны быть максимальными для облегчения прохождения инертного газа. Поэтому указанные промежутки выбираются исходя из конкретных технологических параметров выплавки стали: расход и давление инертных газов, размеры фурмы и щелевых каналов, химический состав и температура выплавляемого металла и шлака, давление кислорода в стальной трубе при очистке фурмы от остатков металла и шлака и др.

На чертеже представлена фурма для донной продувки металла газами в ковше с применением предлагаемого технического решения. Оно содержит металлическую гильзу 1 с дном 2, заполненную огнеупорной массой 3, в которой выполнены индикатор износа 4 и продольные сквозные щелевые каналы 5. В нижней части фурмы между огнеупорной массой и дном образован зазор 6, соединяющий щелевые каналы с полостью газопроводящей трубки 7. В щелевых каналах выполнены металлошлакоуловители 8, представляющие собой перемычки из огнеупорного материала, соединяющие широкие стороны щелевых каналов.

Фурма для донной продувки металла в ковше указанной конструкции была использована при выплавке стали в дуговой электропечи и агрегате печь-ковш. Размеры фурмы, мм: высота - 450; диаметр верхний - 110; диаметр нижний - 190. Ширина щелевых каналов - 20 мм; высота просвета - 0,25 мм; количество каналов в одной фурме - 24 штуки. Размеры металлошлакоуловителя, мм: высота - 8; ширина 12; расстояние между металлошлакоуловителями - 9; расстояние между рядами - 3; форма со стороны М (см.чертеж) - вогнутая; форма со стороны подачи инертного газа Г, см.чертеж) - каплевидная. Металлошлакоуловители выполнены в щелевых каналах на высоту индикатора износа (А-А, см.чертеж) - 330 мм. Давление подачи инертного газа (аргона) - 10 атм. Фурма с металлошлакоуловителем использовалась при выплавке 28 плавок. Затекание в щелевые каналы металла и (или шлака) отсутствовало. Количество подаваемого аргона по ходу ведения выплавки стали соответствовало требованиям технологического процесса, что обеспечило повышение работоспособности фурмы.

В предлагаемой заявке использована многозвенная формула с одним независимым и тремя зависимыми пунктами. Независимый пункт включает совокупность существенных признаков, каждый признак необходим, а все вместе они достаточны для достижения одного технического результата, а именно, повышение работоспособности фурмы.

Зависимые пункты являются частными случаями реализации существенных признаков независимого пункта.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для донной продувки металла в ковше инертным газом. Фурма содержит металлическую гильзу, заполненную огнеупорной массой с образованием зазора относительно ее дна, которая выполнена с индикатором износа и продольными сквозными щелевыми каналами, соединенными с полостью газоподводящей трубки посредством упомянутого зазора. При этом она выполнена с металлошлакоуловителями в виде перемычек из огнеупорного материала, размещенными в продольных щелевых каналах рядами, перпендикулярными направлению затекания металла и шлака, причем промежутки между металлошлакоуловителями в одном ряду расположены напротив металлошлакоуловителей в соседнем ряду, при этом ширина металлошлакоуловителей больше промежутков между ними, а расстояние между двумя соседними рядами металлошлакоуловителей меньше максимальной глубины затекания металла и шлака, обусловленной расходом и давлением инертного газа. Изобретение позволяет повысить работоспособность фурмы за счет снижения глубины проникновения в щелевые каналы металла и/или шлака до величины, при которой они выталкиваются из каналов потоком инертного газа и после этого не препятствуют его прохождению. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Фурма для донной продувки металла в ковше инертным газом, содержащая металлическую гильзу, заполненную огнеупорной массой с образованием зазора относительно ее дна, которая выполнена с индикатором износа и продольными сквозными щелевыми каналами, соединенными с полостью газоподводящей трубки посредством упомянутого зазора, отличающаяся тем, что она выполнена с металлошлакоуловителями в виде перемычек из огнеупорного материала, размещенными в продольных щелевых каналах рядами, перпендикулярными направлению затекания металла и шлака, причем промежутки между металлошлакоуловителями в одном ряду расположены напротив металлошлакоуловителей в соседнем ряду, при этом ширина металлошлакоуловителей больше промежутков между ними, а расстояние между двумя соседними рядами металлошлакоуловителей меньше максимальной глубины затекания металла и шлака, обусловленной расходом и давлением инертного газа.

2. Фурма по п. 1, отличающаяся тем, что металлошлакоуловители со стороны дна ковша имеют вогнутую поверхность.

3. Фурма по п. 1, отличающаяся тем, что металлошлакоуловители со стороны подачи инертного газа имеют легко обтекаемую форму.

4. Фурма по п. 1, отличающаяся тем, что уровни рядов металлошлакоуловителей в одном щелевом канале находятся между уровнями рядов металлошлакоуловителей в соседних щелевых каналах.