Многосопловая фурма для продувки металла Советский патент 1984 года по МПК C21C5/48 

Изобретение относится к черной ме таллургии, в частности к конструкции устройств для продувки жидкого мета ла кислородом. Известна фурма для продувки метал ла кислородом в конвертерах, состоящая из концентричных труб для подвод кислорода и циркуляции воды и головки, которая вьшолнена в виде двух чаш, соединенных между собой соплами l. . При увеличении количества сопел в головке такой фурмы достигается большее рассредоточение кислорода в объеме металла, что важно для продувки низкомарганцовистого чугуна в большегрузных конвертерах.Однако с увеличением числа сопел усложняются конструкция и технология сборки такой фурмы, увеличиваются количество и сложность вьшолнения сварных швов,что снижает их качество и,следова тельно, приводит к ухудшению стойкости головки фурмы несмотря на цент ральный подвод воды к ней. Кроме того, выполнение центрального подвода воды к головке фурмы сопряжено с обязательной установкой компенсаторов на центральной и промежуточной трубах, что также усложняет конструкцию фурмы и снижает ее стойкость. Указанные недостатки в некоторой степени устраняются при размещении в головке фурмы сопловых блоков при центральном подводе кислорода-к ней Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является многосопловая фурма для продувки металла, содержащая центральную кислородподводящую трубу и концентрично установленные промежуточную и наружную трубы подвода и отвода воды, охлаждаемую головку, выполненную из двух чаш, между которыми укреплены сопловые блоки 2. Недостатком известной фурмы является ее низкая стойкость, связанная с недостаточно эффективным охлаж дением самих блоков и межблокового пространства центральной части головки вследствие отсутствия в бло- . как канапов дпя прохода воды,а также образования застойных зон между сопловыми блоками при центральном подводе кислорода в фурму. Образованию казанных застойных зон также способ ствует бо-ьшая площадь проходного сечения каналов межблокового пространства в головке такой фурмы по сравнению с площадью сечения подводящего воду тракта вследствие приварки верхней и нижней части головки к краям сопловых блоков, что снпжает скорость движения охлаждающей воды в зоне наибольших тепловых нагрузок и ведет,к прогарам торцовой поверхности нижней чаши между блоками и разгару межсоштового пространства в блоках. Сопловой блок известной фурмы вследствие его монолитности и вьшолнения сопел с пересечением осей входных и выходных сечений последних вне блока характеризуется чрезмерной сложностью изготовления, большой м.1териалоемкостью и отсутствием возможности ремонта после выхода фурмы из строя. Это .ведет к повьш1ениым затратам труда и расходу дорогостоящей меди при изготовлении сопловых блоков. Кроме того, пересечение осей сопел одного блока под углом в одной точке, расположенной на оси симметрично каждого соплового блока вне головки формы, не позволяет рассредоточить дутье по объему конвертерной ванны, а использование в блоке однотипных сопел равномерцого проходного сечения не дает возможности обеспечить одновременно мягкое и жесткое дутье при постоянном расходе кислорода и высоте расположения фурмы над ванной. Все это отрицательно сказывается на ходе продувки и шлакообразования, и, следовательно, на удалении вредных примесей. Целью изобретения является повышение стойкости и ремонтопригодности фурмы, снижение ее материалоемкости и увеличение эффективности продувки. Поставленная цель достигается тем, что в многосопловой фурме для продувки металла, содержащей центральную кислородподводящую трубу и концентрично установленные промежуточную и наружную трубы подвода и отвода воды, охлаждаемую головку, состоящую из двух чаш, между которыми укреплены сопловые блоки, перед головкой фурмы установлен распределитель, выполненный из двух тарелок, которые соединены между собой с зазором для прохода воды полыми втулками для прохода кислорода, при этом верхняя тарелка жестко прикреплена к кислородподводящей трубе, а нижняя снаб31П

жена в центральной части патрубком центрального подвода воды к головке фурмы и состыкована по краям телескопически с промежуточной трубой, сопловые блоки выполнены составными, из корпуса, закрепленного между чашами головки, с двумя цилиндрическими каналами, в которых установлены при помощи резьбового соединения сменные сопловые насадки разного проходного сечения, выступающие своей торцовой частью в кислородподводящий тракт.

При этом цилиндрические каналы расположены с противоположным наклоном относительно друг друг в каждой из половин корпуса блока, между каналами в корпусе радиально по отношению к оси головки фурмы выполнены сверления для прохода воды, а высота корпуса соплового блока определена равенством площадей проходных сечений подводящих воду трактов, головки и отводящих воду трактов.

Кроме того, соотношение площадей проходного сечения близрасположенной 1|С продольной оси фурмы сопловой насадки в блоке к отдаленной составляет (1,3-1,7):1.

На фиг. 1 изображена восьмисопловая фурма с четьфьмя сопловыми блоками, продольный разрезj на фиг, 2 - сечени А-А на фиг, 1J на фиг, 3 - сечение Б-Б на фиг, 1 на фиг, - двухсопловой блок на фиг, 5 - разрез В-В на фиг, А,

Фурма состоит из центральной кислородподводящей трубы 1 и концентрично установленных относительно ее промежуточной 2 и наружной 3 труб подвода и отвода воды, охлаждаемой головки вьшолненной из верхней 4 и нижней 5 чаш, соединенных между собой сопловыми блоками. Перед головкой фурмы установлен распределитель, вьшолненный из двух тарелок 6 и 7, которые соединены между собой с зазором для прохода воды полыми втулками 8 для прохода кислорода. При этом верхняя тарелка 6 жестко прикреплена к кислородподводящей трубе 1, имеющей металлошлаковый компенсатор 9, а нижняя тарелка 7 снабжена в центральной части патрубкому 10 центрального подвода воды к головке фурмы и состыкована по краям со ступенчатым телескопическим зазором 11 с промежуточной трубой 2.

724

Сопловые блоки вьтолнены составными, имеющими закрепленный между чашами головкг корпус 12 с цилиндрическими каналами 13, в которых на резьбовом соединении крепятся сменные сопловые насадки 14 разного проходного сечения, выступающие своей торцовой частью в кислородподводящий тракт. С целью облегчения операций крепления и смены сопловых насадок в корпусе блока наружная поверхносту верхней части насадки вьтолнена в орме гайки 15 под торцовой ключ.

Цилиндрические каналы 13 расположены с противоположным наклоном относительно друг друга в каждой из половин корпуса блока. При этом между каналами в корпусе радиально по отношению к оси головки фурмы сделаны сверления 16 для прохода воды.

Четыре сопловые насадки большего проходного сечения, лежащие между осями блоков и фурмы, образуют внутренний ряд 17 сопел, а четыре остальные сопловые насадки меньшего проходного сечения образуют внешний ряд 18 сопел. При этом сопловые насадки в блоках имеют взаимно противоположный наклон по кругу во внутреннем и внешнем рядах.

Фурма работает следующим образом.

Вода подается к головке по тракту между трубами 1 и 2, зазору между верхней 6 и нижней 7 тарелками распределителя и потом по патрубку 10 центрального подвода воды. Затем вода проходит между чащами 4 и 5, корпусами 12 и по сверлениям 16 сопловых блоков головки, поступает в зазор между трубами 2 и 3 и удаляется из фурмы. При этом охлаждению подвергаются нижняя чаща 5 корпуса 12 сопловых блоков снаружи и внутри и наруэная часть трубы 3.

Поскольку корпуса блоков находятся в непосредственном контакте с охлаждающей водой по наружной и внутренней межканальной поверхностям, а также снабжены сменными насадками с соплами Лаваля, в которых происходит падение температуры кислорода при истечении, они более эффективно охлаждаются .

Более эффективному охлаждению головки фурмы также способствует то, что высота корпуса соплового блока, выбранная исходя из равенства площадей проходных сечений подводящих нп$ду трактов, головки и отёодящих воду трактов, обеспечивает более высокую скорость движения охлаждающей в межблоковом пространстве головки фурмы. С учетом всего стойкость вось мисопловой фурмы должна быть минимум равной стойкости четырехсопловой фурмы. Кислйрод поступает по центральной кислородподводящей Трубе 1 к полым втулки 8 распределителя, а затем к сопловым насадкам 14 сопловых блоков головки, через которые истекает в рабочее пространство конвертера с образованием отдельных струй. При этом струи кислорода, истекающие из сопловых насадков большего проходного сечения внутреннего ряда 17, внедряются на большую глубину в конвертерную ванну по сравнению со струями, формирующимися сопловыми насадками меньшего проходного сечения внешнего ряда 18, чем обеспечива ется мягкое и жесткое дутье при постоянном расходе кислорода и высоте распределителя формы над ванной. Эт позволяет интенсифицировать обезугле роживание ванны и растворение скрапа за счет жесткого дутья, а также ускорение формирования шлака и окис ления серы и фосфора в результате одновременной мягкой пр од у в|си. Кро ме того, подвод к ванне кислородных струй с противоположным наклоном по кругу во внутреннем и внешнем рядах способствует более интенсивному ее перемешиванию и ускорению тепломассообмеиных процессов. Компенсация линейных расширений кислородподводящей 1 и наружной 3 труб фурмы, возникающих в процессе продувки, осуществляется благодаря установке металлошпакового компенсатора 9, а также стыковки с помощью ступенчатого телескопического зазора 11 нижней тарелки 7 распределителя с промежуточной трубой 2, Это упрощает систему компенсации предлагаемо 72 при рганизации центрального подвода воды к головке и позволяет использовать только одии металлошлакоалй рукав вместо практикующих двух. При выходе головки фурмы из строя сопловые насадки 14 вьгеинчиваются иэ корпусов 12 и используются для других головок. Выбранное соотношение площадей проходных сечений сопловых насадок выбрано экспе;риментально. Отношение площади проходного сечения близрасположенной к продольной оси фурмы сопловой насадки к отдаленной равное, 1,7:1, является верхним пределом. При превьш1ении этого верхнего предела, развивается чрезмерно мягкая продувка ванны через внешний ряд сопел, что ведет к интенсивному вспениванию шпака, образованию выбросов и потерям выхода жидкой стали. При уменьшении указанного соотношения относительно нижнего предела 1,3:1 развивается чрезмерно жесткая продувка ванны через внешний ряд сопел, что сопровождается развитием сворачивания шлака, возникновением выносов, заметалливанием фурмы, горловины конвертера и экранных поверхностей сопла-утилизатора. Это ведет к потере производительности агрегата из-за.простоев по удалению настьтей, а также к снижению выхода жидкой стали в результате выносов. Описываемая фурма имеет более эфЙ)ективное охлаждение, легче в сборке и надежнее в эксплуатации, обладает большей ремонтопригодностью и меньшей материалоемкостью,ЧЕМ известные. Фурма позволяет осуществлять более эффективную продувку низкомарганцовистых чугунов в большегрузных конвертерах, избегая образования выбросов и выносов, что способствует увеличению выхода жидкой стали. Ориецтировочньй экономический эффект при использовании изобретения составит 120384 руб. в год.

1. МНОГОСОПЛОВАЯ ФУРМА ДЛЯ ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА, содержащая центральную кислородподводяиппо трубу и концентрично установленные промежуточную и наружную трубы подвода и отвода воды, охлаждаемую головку, состоящую из двух чаш, между которыми укреплены сопловые блоки, отличаю щ ая с я, тем,что, с целью повьппения стрйкости и ремонтопригодности фурмы, снижения ее материалоемкости и увеличения эффективности продувки, перед головкой фурмы установлен распределитель, вьшолненный из двух тарелок, которые соединены между собой с зазором для прохода воды польми втулками для прохода кислорода, при этом верхняя тарелка жестко прикреплена к кислородподводящей трубе, а нижняя снабжена в центральной части патрубком центрального подвода воды к головке фурмы и состыкована по краям телескопически с промежуточной грубой, сопловые блоки выполнены составными из корпуса, закрепленного между чашами головки, с двумя цилиндрическими .каналами, в которых установлены при помощи резьбового соединения сменные сопловые насадки разного проходного сечения, выступающие своей торцовой частью в кислородподводящий тракт. g 2.Фзфма по п. 1, отличающаяся тем, что цилиндрические (Л каналы расположены с противоположным наклоном относительно друг друга в каждой из половин корпуса блока, между каналами в корпусе радиально по отношению к оси головки фурмь вьшолнены сверления для прохода воды, а йысота корпуса соплового блока определена равенством площадей проходных сечений подводяших воду трактов, головки и отводящих воду трактов. 3.Фурма по п. 1и2;отли ч аs ю щ а я с я тем, что соотношение площадей проходного сечения близрасполоN5 -женной к продольной оси фзфмы сопловой насадки в блоке к отдаленной составляет