Фурма Советский патент 1984 года по МПК C21C5/48 

Изобретение относится к спомогательным устройствам - фурмам для ввода газов и взвешенных в них твер дых материалов в металлические и шлаковые расплавы и может быть использовано в сталеплавильных агрега тах с продувкой ванны кислородом и вдуванием в ванну шлакооб15азующих, окисляющих и науглероживающих дрба- вок, для продувки металла в ковшах, в доменных печах,как фурма для подачи дутья, в процессах пирометаллургической переработки шлаков цвет ной металлургии. Известна фурма для продувки мета ла, содержащая трубу для подачи окислительного газа, расположенные концентрично с ней трубы для подвода и отвода охлаждающей воды, соединенные с головкой, имеющей соп Ла, и прикрепленный к соплам направ ляющий ькладьш для подачи воды в центральную часть головки lj . В центре направляющегоекладьша, выполнено отверстие для пропуска воды с помощью входного сечения, равной площади проходного сечения подводящего воду тракта причем нап равлячщий вкладыш и донышко головки образуют канал, проходное сечение которого по площади равно сечению отверстия в направляющем вкладыше. Однако данная фурма характеризуется повышенным расходом металла и трудоемкостью при изготовлении. Дополнительная разделительная труба металлоемкая головка и большое коли чество сварных соединений значитель но увеличивают вес фурмы. Направляющий вкладьш такой конструкции для прохода воды в центре дает низкую скорость воды на выходе из него и образует застойные зоны и очаги парообразования в головке и во всей фурме, поэтому данные фурмы имеют повышенный расход воды, значительны затраты энергоресурсов и, как правило, низкую стойкость, Наиболее близкой к предлагаемой является фурма, содержащая наружный охлаясдаемьй кожух, центральную труб для подачи газа, головку с соплами и плоские радиальные перегородки 2 Недостатком известной фурмы явля ется низкая стойкость, обусловленна отсутствием компенсации знакопеременных термических напряжений в жесткой сварной конструкции, состоя щей из охлаждаемого кожуха, трубы для подачи газа и расположенных меж ду ними плоских радиальных перегородок. Сварка кожуха с плоскими перегородками усложняет изготовление фурмы, так как требует либо предварительного расчленения кожуха на две продольные части с последующей приваркой их к перегородкам, либо применения специальных методов сварки, например электро-лучевой, еще не получивших широкого применения. Направляющие ребра только в некоторых случаях могут придавать параллельность движению потока охлаждающей воды в головке, например, для одно-, двух- и четырехсопловых фурм. В компактных головках с нечетным количеством сопел или количеством сопел больше 4 параллельные направляющие ребра установить невозможно, так как этому мешают соседние сопла. Увеличение же зазоров между соплами приведет к росту диаметра головки и самой фурмы и неоправданному перерасходу материалов для изготовления фурмы, расходов воды на ее охлаждение и потерь тепла с охлаждающей водой. Цель изобретения - повышение стойкости и снижение трудоемкости изготовления фурмы. Указанная цель достигается тем, что в фурме, содержащей наружный охлаждаемый кожух, центральную трубу для подачи газа, головку с соплами и плоские радиальные перегородки, дополнительно снабжена дуговыми и цилиндрической вставками, расположенными между кожухом и трубой для подачи газа, причем радиальные перегородки свободно установлены относительно кожуха, нижний срез цилиндрической вставки установлен с зазором относительно внутренней поверхности торца головки, верхний срез соединен с нижними срезами дуговых вставок, а отношение наружного диаметра и высоты цилиндрической вставки к внутреннему диаметру кожуха фурмы равно 0,8-0,9 и 1-2 соответственно. На фиг. 1 изображена предлагаемая фурма, продольный разрез, на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1 на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2, на фиг. 4 разрез В-В на фиг. 2. Фурма содержит концентрически расположенные наружный охлаждающий кожух 1 и трубу 2 для подачи окислительного газа. К выходным концам кожуха 1 и трубы 2 жестко по окружности прикреплена головка 3 с соплами, С наружной поверхностью трубы 2 по всей длине фурмы жестко соединены плоские радиальные перегородки 4 и 5 которые плотно установлены по всей длине с внутренней поверхностью кожуха 1. Кожухом 1, трубой 2, перегородками 4 и 5 о.бразованы щели для охладителя. Нижние основания перегородок 4 и 5 выполнены с острыми углами при вершине, к которым прикреплены торцами дуговые вставки 6 и 7. К послед ним присоединена цилиндрическая вставка 8, соосно расположенная методу трубой 2 и кожухом 1. Нижний срез цилиндрической вставки 8 с внут ренней поверхностью головки образуют зазор для отвода воды. Дуговые встав ки 6 и 7 имеют форму полуколец, рас положенных под углами к кожуху и трубе 2 соответственно. Дуговая вставка 6 верхним срезом присоединена к кожуху 1, а нижним - к цилинд рической вставке 8, к которой прикреплен и нижний срез вставки 7, а верхний ее срез присоединен к трубе 2. Дуговая вставка 7 имеет внешний диаметр, равный внутреннему диа метру вставки 6, внутренний диаметр вставки 7 равен внешнему диаметру трубы 2, а внешний диаметр вставки равен внутреннему диаметру кожуха 1 следовательно, дуговая вставка 7 является меньшей по размеру, а вста ка 6 - большей. Фурма работает следующим образом В конвертер или другой сталеплавильный агрегат загружа:ют необходим количество твердой металлозавалки и заливают положенное количество жидкого чугуна. Затем через горловину вертикально вниз вводят фурму внутр конвертера, открывают кислород, кот рый, проходя по трубе 2 и соплам, продувает жидкий металл. После окон чания продувки металла кислород зак рывают и фурму выводят из полости конвертера в верхнее положение. Охлаждение фурмы осуществляют следующим образом. Воду для охлаждения фурмы подают в одну из половин кольцевой щели. 10 2 образованной внутренней стенкой кожуха 1 и наружной трубы 2 и разделенной радиальными перегородками 4 и 5, а затем она поступает через сечение, образованное внутренней боковой поверхностью большей конусной вставки 6 и половиной наружной поверхности трубы 2, и попадает далее в концентрическую полость, образованную внутренней поверхностью цилиндрической вставки 8 и наружной поверхностью нижнего конца трубы 2. Омывая внутреннюю поверхность головки 3 с соплами, охлаждающая вода через кольцевую щель, образованную наружной поверхностью цилиндрической вставки 8 и внутренней поверхностью кожуха 1, попадает в щель, образованную наружной боковой поверхностью меньшей конусной вставки 7, внутренней поверхностью кожуха 1 и наружной трубы 2, и уходит на выход. Окислительный газ подают по внутренней полости трубы 2 через сопла головки 3. Плоские радиальные перегородки делят кольцевую щель между наружным кожухом и внутренней труйой для подачи газа на две части, одна из которых служит для подвода, а дру-.. гая - для отвода охлаждающей воды. Радиальные перегородки плотно прикреплены к трубе для подачи газа и свободно установлены относительно внутренней поверхности кожуха, что обеспечивает перемещение кожуха относительно перегородки или периодическом нагреве-охлаждении его без возникновения значительных напряжений и увеличивает стойкость фурмы .i. Первая дуговая вставка расположена на выходе из щели для подвода охлаждающей воды в головку фурмы под углом к кожуху и направляет поток воды внутрь цилиндрической вставки. Цилиндрическая вставка стабилизирует поток воды и равномерно направляет его на охлаждение головки фурмы. Вторая дуговая вставка расположена под углом к кожуху на входе в щель для отвода воды и обеспечивает плавный отвод воды из головки фурмы без образования застойных зон. Равномерное движение воды обеспечивает хорошее охлаждение гоЛовки и способствует повьш1ению ее стойкости. Цилиндрическая и дуговые вставки имеют малый вес, просты в изготовлеНИИ и монтаже при сборке фурмы. Так на сборку известной уходит времени примерно в, 2 раза больше, чем предлагаемой соответственно 4 ч и около 2 ч. Результаты испытаний приведены в табл. 1 и 2. Из данных табл. 1 видно, что при отношении высоты цилиндрической вставки к внутреннему диаметру кожуха jiL 1,5/ в табл. 2 - при отношении наружного диаметра цилинд рической вставки к внутреннему диаметру кожуха- 0,85. Перепад тем«Оператур на входе и выходе воды из фурмы составит 20-21 С. Кроме того оптимальными с точки зрения стойко ти, расходам и давлениям охлаждающе воды является отношение наружного диаметра цилиндрической вставки к внутреннему диаметру кожуха в пред лах 0,8-0,9, а отношение высоты вставки к внутреннему диаметру кожуха - 1т2. При f i 0,8 сильно увеличивает диаме Р кожуха, расход воды на охлаждение фурмы и потери тепла с ох лаждающей водой. Из-за роста в это Известнаяфурма Показатель

0,70 0,75 0,80 I 0,85 0,9 0,95

Стойкость фурмы,

88 плавок Расходы воды на охлаждение фурмы, м/ч. 21,0 Потери тепла с охлаждающей водой, 10 ккал/ч 0,45 Потери давления воды, атм: в фурме 4,40 в головке фурмы 0,48

113 120 130 97

56 90 35,5. 0,71 3,12 0,12 Отношение наружного диаметра цилиндрической вставки к внутреннему диаметру кожуха случае размеров щелей для прохода воды падает ее скорость и ухудшаются условия охлаждения фурмы. Этш объясняется снижение стойкости фурм в указанныхусловиях. При Д.0,9 стойкость фурмы снижается. В этих условиях резко уменьшается щель для прохода воды, при приводит к резкому повышению давления воды и нарушению условий охлаждения при незначительном короблении фурмы. Снижение стойкости фурмы для 1,0 объясняется нарушением равномерности распределения воды в головке. В этих случаях вода сильнее охлаждает сторону головки, противоположную щели для подвода воды в фурму. При возрастают потери давления воды в фурме при практически неизменной стойкости. U. . Экономический эффект, получаемый путем повьш1ения стойкости фурмы и снижения трудоемкости изготовления, составиг 69,7 тыс.руб. В табл. 1 да.ны результаты испытаний, в табл. 2 - влияние параметров цилиндрической ставки на стойкость фурмы. Таблица 1 Предлагаемая фурма 28,423,720,317,815,8 0,570,470,410,380,32 3,363,884,505,8310,49 0,180,290,491,134,50

Известнаяфурма

Показатель Стойкость фурмы, 8890 пл.

Та блица 2

Предлагаемая фурма

Отношение высоты цилиндрической вставки к внутреннему диаметру кожуха

0,5 Г 1,0 1 1,5 Т 2,0 Г 2,5

124 113120125

ФУРМА, содержащая наружный охлаждаемый воздух, центральную трубу для подачи газа, головку с соплами и плоские радиальные перегородки, отличающаяся тем, что. с целью повышения стойкости и снижения трудоемкости изготовления, она дополнительно снабжена дуговыми и цилиндрической вставками, расположенными между кожухом и трубой для подачи газа, причем радиальные перегородки свободно установлены относительно кожуха, нижний срез цилиндрической вставки установлен с зазором относительно внурренней поберхности торца головки, верхний срез соединен с нижними срезами дуговых вставок, а отношение наружного диаметра и высоты цилиндрической вставки к внутреннему диаметру i кожуха фурмы равно 0,8-0,9 и 1-2 W соответственно. о х S5