Кислородная фурма Советский патент 1983 года по МПК C21C5/48 

Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к конструкции кислородных фурм для дожигания окиси углерода в полости конвертера, и может быть использова.но при выплавке стали в агрегатах, работающих с донной и боковой продувкой ванны.

Известна фурма для подачи кислорода сверху в конвертор, имеющая головку с соплами для продувки жидкого металла и расположенные над ней в несколько рядов по окружности сопла, размещенные в шахматнс) порядке с одинаковым наклоном к оси фурмы 1j.

Такая конструкция фурчиы благодаря созданию сплошной газовой завесы над зоной продувки повышает эффективность защиты огнеупорной кладки агрегата от брызг металла и шлака, однако вызывает чрезмерное переокисление шлака, а также перегрев и сжигание футеровки конвертора из-за преимущественного развития дожигания окиси углерода в районе его горловины.

По этим причинам существенно сни- .. жается эффективность передачи тепла от сгорания окиси углерода в самой ванне, а также стойкость футеровки

конвертера, что приводит к отказу от использования таких фурм в промышленных конверторах.

Отмеченные недостатки в некоторой степени устраняются в конструкциях фурм, предусматривающих развитие дожигания окиси углерода вблизи поверхности ванны при одновременном уменьшении выбросов метгшла и шлака

10 из зоны продувки.

Наиболее близкой к изобретению потехнической сущности и достигаемому результату является фурма, содержащая систему концентрично распо15ложенных труб для подвода газа, подвода и отвода охладителя, многосопловую головку и свободно расположенный вокруг нее экран в виде огнеупорной трубы |23.

20

При использовании такой фурмы зона продувки оказывается изолированной от рабочего пространства агрегата. При этом образующиеся в высокотемпературной зоне брызки металла и шла25ка локализуются внутри огнеупорного экрана, окружающето головку фурмы и возвращаются в расплав.

Известная конструкция фурмы не позволяет осуществлять эффективного

30 дожигания в полости конвертора данного дутья окиси углерода, равномерно выделяющейся по площади ванны.

Конструктивно это связано со свободным (не закрепленным расположением экрана вокруг головки фурмы. По этой причине продувка осуществляет,ся только при расположении головки фурмы внутри экрана, погруженного примерно на треть в расплав шлака и металла, В этом случае зона распрост ранения кислородных струй в процессе продувки практически изолирована от рабочего пространства конвертора, а поэтому окись углерода слабо вовлекается в кислородный поток через единственный кольцевой зазор, образованный наружной поверхностью фурмы и внутренней поверхностью экрана. Эжекция окиси углерода в кислородный поток из отделенных объемов рабочего пространства конвертора затруднена также из-за встречного выхода газов из ванны в пределах площади погружен ного в расплав экрана. Все это ведет к ограниченному дожиганию окиси углерода в локализованной области, занимающей слишком малый объем по отношению к рабочему пространству конвертора над ванной и, как следствие, к малоэффективному нагреву ванны и снижению, доли переплавляемого скрапа в шихте.

Недостатком фурмы также является изготовление экрана в виде огнеупорной цилиндрической трубы. Цилиндрическая огнеупорная труба ограничивает рассредоточение кислородных струй путем увеличения угла наклона сопл к вертикали в головке фурмы и тем самым нельзя увеличить площадь высоктемпературного воздействия факела догорающей окиси углерода на ванну при выбранных размерах головки и экрана, так как в противном случае экран быстро выходит из строя из-за воздействия на него высокотемпературных струй.Кроме того, огнеупорный экран обладает низкой механической прочностью и недостаточной термостойкостью в условиях высоких температур рабочего пространства конвертора, что ведет к пониженной стойкости фурм.

Цель изобретен-ия - повышение эффективности дожигания окиси углерода и увеличение стойкости фурмы..

Цель достигается тем, что в кислородной фурме, содержащей систему концентрично расположенных труб для подвода газа, подвода и отвода охладителя, многосопловую головку и расположенный вокруг нее с. з.азором экран, экран выполнен . составным в виде концентрически расположенных и жестко соединенных между собой обечаек, в форме усеченных конусов, образующих кольцевые щели, причем обечайка наименьшего диаметра прикреплена к фурме, а остальные обечайки установлены с последовательньлм увеличением их диаметра в сторону истечения газов из фурмы.

1При этом составной экран может ,быть металлическим с закрепленной

на нем металлической сеткой на кото рую нанесена огнеупорная обмазка.

На фиг.1 изображена предлага емая кислородная фурма, продольный разрез; на фиг.2 - то же, вид сверху.

Фурма содержит три концентрично расположенные трубы 1,2 и 3, образующие тракты для подачи кислорода, подвода и отвода воды и головку 4 с соплами 5. К наружной трубе 1 над головкой фурмы прикреплен с помощью ребер 6 составной экран, выполненный в виде концентрически расположенных исоединенных: между собой ребрами 6 металлических обечаек 7 в форме усеченного конуса. Обечайки .изготавливаются из жаропрочной стали. Они установлены ступенчато вниз от торца головки с увеличением наружного диаметра, экрана по нормали к оси фурмы. Между обечайками образованы кольцевы щели 8. На поверхности обечаек и ipe6ep составного экрана закреплена металлическая сетка 9, а на сетку нанесен слой огнеупорной обмазки 10. Сетка способствует удержанию обмазки на поверхности экрана, что увеличи.вает стойкость экрана.

Фурма .Работает следующим образом.

Она вводится ч.ерез .горловину конвертора, при этом в рабочем положени нижний срез составного экрана располагается на определенной высоте над уровнем жидкой ванны.

По внутренней трубе 3 кислород поступает к головке фурмы 4 и истекает через сопла 5 внутри составного экрана в рабочее пространство конвертора. Вода для охлаждения фурмы поступает в зазор между трубами

2и 3, омыйает головку с соплами и отводится по зазору между трубами 1 и 2.

В процессе истечения кислородных струй внутри составного экрана вдоль его стенок образуется разрежение,, что способствует более интенсивному подсосу в кислородный поток через кольцевые щели окиси углерода, выделяющейся из ванны при донной продувке. В результате происходит интенсивное сгорание окиси углерода в потоке кислорода, на пути к ванне образуется высокотемпературный направленный факел, который омывает значительную поверхность конверторной ванны, что.способствует более эффективной передаче тепла ванне от факела и лучшему нагреву последней. При этом высокотемпературный факел не воздействует непосредственно на стенки конвертора, что повышает стойкость его футеровки. По сравнению с прототипом предлагаемая фурма позволяет более эффективно дожигать окись углерода в рабочем пространстве конвертора и улучшить нагрев ванны} увеличить стойкость фурмы; повысить долю скрапа в металлошихте в результате более эффективного нагрева ванны; ускорить процессы ишакообразоаания, десульфурации и дефосфорации, а также повысить стойкость футеровки .конвертера. Предлагаемая фурма по сравнению с прототипом надежнее в эксплуатации,ее СТОЙКОСТЬ должна быть минимум на 50%. выше. Доля скрапа в металло шихте конвертора при использовании фур мы может быть увеличена минимум на 1,5% Формула изобретения 1. Кислородная фурма для дожигания окиси углерода в полости конвер тера, содержащая систему концент/рично расположенных труб для подвод газа, подвода и отвода охладителя, многосопловую головку и расположенный вокруг нее с зазором экран, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности дожигания окиси углерода и увеличения стойкости фурмы, экран выполнен составным в виде концентрически расположенных и жестко соединенных между собой обечаек в форме усеченных конусов, образующих кольцевые щели, причем обечайка наименьшего днаметра прикреплена к фурме, а остальные обечайки установлены с последовательным увеличением их диаметра в сторону истечения газов из фурмы. 2. Фурма по п.1, отличающая с я тем, что составной экран выполнен металлическим с закрепленной на нем -металлической сеткой, на которую нанесена огнеупорная обмазка. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 255306, кл. С 21 С 5/48, 1967. 2.Авторское свидетельство СССР ,№ 355230, кл. С 21 С 5/48, 1969.

g