Головка фурмы Советский патент 1984 года по МПК C21C5/48 

2.Головка фурмы по п.1, о т л и ча.ющаяся тем, что стержень выполнен в виде предварительно напряженной растяжением тяги с резьбовыми

концами, размещенными в резьбовых отверстиях основания и оболочки.

3.Головка фурмы по п,1, о т л и чающаяся тем, что стержень вьтолнен с наружной поверхностью в виде теплообменника с радиальными теплообменными ребрами.

4.Головка фурмы по п.1, отличающаяся тем, что стержень выполнен с профилированной наружной поверхностью в виде выступов, расположенных по винтовым линиям.

5.Головка фурмы по п.1, о т л и чающаяся тем, что стержень выполнен составным из материалов с различной теплопроводностью, при этом часть стержня, примыкающая к оболочке, выполнена из материала более высокой теплопроводности.

1. ГОЛОВКА ФУРМЫ, включающая основание кислородной трубы и оболочку, закрепленную к основанию посредством дутьевых сопел, размещенных по одной или нескольким окружностям головки под углом к ее вертикальной оси, отличающаяся тем, что, с целью повьшения стойкости головки, оболочка дополнительно закреплена к основанию кислородной трубы по меньшей мере одним стержнем, размещенным в межсопловом пространстве головки фурмы преимущественно по ее оси. (Л С со to ьэ со

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в кислородных фурмах при продувке металлических расплавов в металлургически агрегатах.

Известна головка фурмы, содержащая основание кислородной трубы и оболочку, закрепленную к основанию посредством дутьевых сопел, при этом оболочка выполнена сферической в центральной части головки Ij.

Недостатком известной конструкции является низкая стойкость оболочки в ее центральной части, где тепловое напряжение на фурму в совокупности . с динамическим напором охлаждающей воды приводит к упругим и даже пластическим деформациям оболочки в ее центральном межсопловом пространстве и, в результате, к появлению трещин и прогаров оболочки.

Известна головка фурмы с центральным соплом, в которой исключен из работы центральный участок оболоч-:: ки 21.

Однако такая конструкция не привела к желаемому результату, так как в данном случае происходит сильное взаимодействие центрального потока кислорода с периферийными, при этом динамические свойства потока снижаютс уменьшается прониканвдая способность кислородных струй и,как результат,ослбляется их перемешивающее воздействие на гидродинамику ванны.Таким образом, многосопловые головки с центральным соплом не нашли практического применения, а промьшленное использование головок фурм

без центрального сопла характеризуется низкой стойкостью оболочки в межсопловом пространстве, особенно при использовании головок в большегрузных конвертерах емкостью свьане 200 т.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является головка фурмы, включающая основание кислородной трубы и оболочку, закрепленну к основанию посредством дутьевых сопел, размещенных по одной или нескольким окружностям головки под углом к ее вертикальной оси.

В такой фурме снижается суммарное давление на оболочку охлаждающей воды, так как больша;; часть внутренней поверхности оболочки (в ее межсопловом пространстве) располагается под углом к направлению движения потока воды, в результате чего снижается нормальная составляющая динамического напора воды и увеличивается его касательная составляющая. Стойкость головки в результаче повысилась зд.

Недостатком известной конструкции является то, что, несмотря на повышение стойкости оболочки, фактический выход из строя головок фурмь вследствие прогара оболочки в межсопловом пространстве составляет 60-80% от большего числа вьш1едщш: из строя головок фурмы. Таким образом, практическая стойкость оболочки в межсопловом пространст; е определяет фактическую стойкоспь головок фурмы, которая недостаточиг) нм;--)гл, особенн при использовании головок в конвертерах большой емкости. Цель изобретения - повьпчение стой кости головки. Поставленная цель достигается тем что в головке фурмы, включающей осно вание кислородной трубы и оболочку, закрепленную к основанию посредством дутьевых сопел, размещенных по одной или нескольким окружностям головки фурмы под углом к ее вертикальной оси, оболочка дополнительно закрепле на к основанию кислородной трубы по меньшей мере одним стержнем, размещенным в межсопловом пространстве головки фурмы преимущественно по ее оси. Стержень вьтолнен в виде предвари тельно напряженной растяжением тяги с резьбовыми концами, размещенными а резьбовых отверстиях основания и оболочки. Стержень выполнен с наружной поверхностью в виде теплообменника с радиальными теплообменными ребрами. Стержень выполнен с профилирован ной наружной поверхностью в виде вы ступов, расположенных по винтовым линиям. Стержень выполнен составным из материалов с различной теплопроводностью, при этом часть стержня, при мыкающая к оболочке, выполнена из материала более высокой теплопровод ности. На фиг,1 показана предлагаемая головка фурмы, продольньм разрез; на фиг,2-6 - то же, варианты. Головка фурмы состоит из основан 1 кислородной трубы и оболочки 2, закрепленной к основанию 1 посредст вом дутьевых сопел 3, размещенных по окружности D головки под углом к ее вертикальной оси 1-1. Кроме этого, оболочка 2 дополнительно закреплена к основанию 1 по меньшей мере одним стержнем 4, размещенным в межсопловом пространстве головки фурмы по ее оси 1-1, Количество стержней 4 зависит от конструкции головки фурмы, рабочих давлений вод и кислорода. Преимущественным место установки стержней 4 является центральная часть головки по ее оси. Кр ме этого, возможными местами установ- 5Ь

ки стержней являются места в межсопловом пространстве максимального прогиба оболочки, например, в радиохлаждающей воды. При рассмотрении конструктивного варианта выполнения стержня .4 в виде предварительно альных плоскостях, равноудаленных от дутьевых сопел 3, В процессе эксплуатации предлагаемую головку фурмы устанавливают на кислородную фурму известными способами (сваркой, пайко1 и т,д.). В полости головки фурмы между основанием 1 и оболочкой 2 могут быть установлены специальные направляющие вкладыши (не показаны), позволяющие получить рациональную организацию охлаждающих потоков по внутренней поверхности оболочки 2, При этом охлаждающий поток преимущественно направляется к центральной части оболочки 2 и затем растекается от центра в радиальных направлениях. Оболочка 2 в центральной части подвержена переменному давлению охлаждающей воды с одной стороны и интенсивному разогреву от реакционной зоны с другой стороны, снижающему прочностные характеристики материала оболочки 2, которая из условия обеспечения интенсивного теплоотвода вьшолняется из материала с высокой теплопроводностью, обычно из меди, прочностные характеристики которой невелики, особенно при нагреве ее наружной поверхности до 600-900 С, Давление охлаждающей воды и термические напряжения, возникающие ,в оболочке 2, складьгеаются, но не приводят к значительным деформациям оболочки 2 вследствие наличия достаточно жесткой связи оболочки 2 посредством стержня 4 с основанием 1 кислородной трубы, которое выполняется обычно массивным из стали с высокими прочностными характери- стиками, Таким образом, наличие стержня 4 в головке фурмы значительно снижает деформацию оболочки. По одному из конструктивных вариантов стержень 4 может быть вьтолнен виде предварительно напряженной растяением тяги 5,резьбовые концы которой азмещены в резьбовых отверстиях бобыши 6 основания 1 и бобьшки 7 оболочки 2 (см.фиг.2). Резьбовые концы тяги 5 вьшолнены с правой и левой резьбой и позволяют в процессе сборки или перед установкой головки вращением тяги 5 растянуть ее с осевым усилием, превышающим усилие, действующее на тягу 5 от деформаций оболочки 2, возникающих от воздействия на нее похока напряженной растяжением тяги 5 предпочтительным является его выполнение в виде болта 8, завернутого в резьбовое отверстие выступа 9 в центральной части обоЛочки 2 и предварительно напряженного растяжением от усилия затяжки на головке 10, опирающейся на основание J (см.фиг.3). В этом случае герметизация болта 8 и основа ния 1 достигается сварным швом П ил уплотнением соединения другими из вестными способами. Выполнение данно го конструктивного варианта позволяе снизить деформацию оболочки до минимума, а также повысить ее прочность вследствие перераспределения части напряжений оболочки на стержень 4. По следующему конструктивног-гу варианту возможно выполнение предлагаемой головки фурмы со стержнем 12, наружная поверхность которого выполнена с радиальными теплообменными ребрами 13 (см.фиг.4). Выполнение данного конструктивного варианта позволяет улучшить теплоотвод с оболоч ки головки фурмы и соответственно повысить ее прочность и несущую способность. Ещ один вариант конструктивного выполнения головки фурмы предусматри вает выполнение стержня 14 с профили рованной нарзжной поверхностью в вид

фиг.

Фи. выступов 15j, расположенных по винтовьм линиям (см,фиг.5). Данный конструктивный вариант позволяет охлаждающий поток направить под острым углом к поверхности оболочки в районе крепления стержня 14, чем повышается скорость теплоотвода с охлаждаемой поверхности оболочки. Стержень 4 также может быть вьтолнен составным из стальной части 16, соединенной с основанием 1 кислородной трубы, и медной части 17, соединенной с оболочкой 2, при этом части 16 и 17 могут быть соединены стяжной гайкой 18 или другим известным способом (см.фиг.6). В этом варианте конструктивного выполнения головки рационально сочетаются требования к стержню 4, исходя из условий его прочности и макси мальной интенсивности теплоотвода с охлаждаемой поверхности оболочки. Таким образом, в предлагаемой головке фурмы незначительное усложионие конструкции позволяет повысить прочность и несущую способность головки фурмы, ее эксплуатационную надежность, а также снизить ремонтные затраты на замену головок фурмы и сократить выпуск их количества, Экономическая эффективность от использования предлагаемой головки фурмы составит 38 тыс.руб.

фиг. 5

фиг. 6