Фурма Советский патент 1986 года по МПК C21C5/48 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к устройствам для интенсификации плавки в подовых сталеплавильных агрегатах путем продувки ванны окислигельньми газами.

Цель изобретения - обеспечение эффективного дожигания окиси углерода и уменьшение угара железа.

На фиг, 1 показана фурма, общий вид5 на фиг. 2-3 - то же, разрез на фиг. 4-8 - схемы, поясняющие выбранные пределы изменения углов наклона сопел относительно диамет- . ральной плоскости головки.

Фурма содержит концентрично расположенные трубы 1-3 для подачи окислителя и охлаждающей воды и головку 4 с соплами 5 и 6. Верхние сопла 5 наклонены к диаметральной плоскости 7 под углом Т , равньм 0-70°, а нижние сопла 6 наклонены к диаметральной плоскости 7 под углом У , равным 0-40° (фиг. 3). Попарно расп оложенные сопла 5 и 6 в проекции на диаметральную плоскос образуют угол 0-10° (фиг.. 2), а в проекции на плоскость 8, перпендикулярную диаметральной плоскости 7, угол 30-70(фиг. 3).

Расположение верхних сопел 5 под

углом 0-70

а нижних под углом

0-40 к диаметральной плоскости 7 с углом между ними 30-70° (фиг, 3) при установке фурмы обычно под углом 30-70° к поверхности 9 жидкого металла (фиг. 4) дает возможность получить при продувке два потока кислорода: нижний, внедряющийся в жидкий металл под углом 20-60 к вертикали (при этом обеспечивается преимущественное расходование кислорода на окисление углерода и вспльшание окиси углерода впереди головки по направлению вдувания кислорода), и верхний поток для дожигания окиси углерода, распространяющийся над поверхностью 9 металла под углом 50-90° к вертикали.

Меньший предел расположения нижних сопел 6 под углом 0° отбечает двум крайним положениям головки 4 относительно поверхности 9 жидкого металла: под углами 70 и 30° (фиг. 4-6) Истекающие, струи кислорода при этом направлены соответственно под углом 20 и 60° к вертикали. Больший предел расположения нижних сопел 6 под углом 40 отвечает одному крайнему положению головки 4 - под углом 30

5

0

5

0

5

0

50

S3

к поверхности 9 жидкого металла (фиг. 7 и 8), Истекающие струи кислорода при этом направлены под,углом 20° к вертикали.

Наклон верхних струй под углом

г 0

j(j к вертикали получается при направлении нижних струй под углом 20 к вертика.ли и при взаимном расположении верхних 5 и нижних 6 сопел под углом 30 (фиг. 4), Это соответствует наименьшему расстоянию от головки 4, где на поверхность 9 жидкого металла всплывает окись углерода от нижних струй. При значениях угла между попарно расположенными верхними 5 и нижними 6 соплами менее 30 верхние струи оказываются направленными под более острым углом к вертикали и не встречаются на своем пути с потоком окиси углерода , а так же, как и нижние струи, внедряются в мета.лл.

Направление верхних струй под углом 90 отвечает крайнему положению,, при котором обеспечивается смешение окиси углерода и кислорода верхних струй в непосредственной близости от поверхности жидкого металла, т.е. на высоте, не превышающей расстояния между центрами выходных сечений попарно расположенных сопел .5 и 6. Такое направление обеспечивается выбором угла междз попарно засположенными соплами 5 и 6 в пред злах 30-70 в зависимости от направления нижних струй (фиг. 5, 6 и 8). При значениях угла между соплам л 5 и 6 более 70° верхние струи оказываются направленныз ш ввер5: от поверхности жидкого металла и р;э.сстояниез на котором происходит смешение дожигающего кислорода с потоком окиси углерода, увеличивается что приводит к ухудшению передачи выделившегося тепла жидкому металлу .

Значение угла между попарно рас- положенньми соплами 5 и 6 в проекции на диаметральную плоскость 7, равное 10 (фиг., 3), отвечает крайнему положению, при котором одна из границ верхней струи кислорода, имею- Ецей обычно в газовой фазе минимальный полуугол раскрытия 7, параллельна границе распространения нижней струт киспоро.да, имеющей обычно в жидком металле минимальный полуугол раскрытия З. При значении угла более 10 верхняя струя уходит

в сторону от зоны распространения нижней струи и не смешивается с под нимающиь1ся потоком окиси углерода. При расположении сопел 5 и 6 по обе стороны от диаметральной плоскости 7 используется весь объем головки, что упрощает ее изготовление.

Продувка жидкого металла с помощью предлагаемой фурмы осуществляется следующим образом.

Фурму устанавливают под углом 30-70° к поверхности жидкого метал- ла, причем в проекции на поверхност жидкого металла попарно расположенные сопла 5 и 7 должны образовывать угол 0-10°, а в проекции на вертикальную плоскость - угол 30 и 70°. Головку фурмь во время продувки подводят к границе шлак-металл. Кислород, истекающий из сопел 6 нижнего ряда, расположенных наиболее близко.к поверхности металла под углом 20-60° к вертикали, внедряется в металл и расходуется на окисление углерода. Образовавшаяся окись углерода в виде пузырьков всплывает на поверхность металла, а затем над поверхностью металла смешивается с кислородом, истекающим из сопел 5 верхнего ряда, и сгорает. Вьщелив- шееся тепло передается жидкому металлу и способствует его быстрому нагреву. Поскольку кислород верхних струй расходуется на дожигание окиси углерода, он не окисляет железа, в результате чего снижается угар последнего .

40 42 56 62 64 63 57 39

10

5

0

5

0

5

При применении предлагаемой фурмы в 500-тонной мартеновской печи с обеих сторон относительно ее поперечной оси в пережимах главного свода под углом 48° к поверхности жид- кого металла устанавливают по одной водоохлаждаемой кислородной фурме, имеющей медную головку с четырьмя соплами, расположенными в торце головки попарно друг над другом по обе стороны диаметральной плоскости головки: сопла верхнего ряда - под углом 17°30 к диаметральной плос- кости- сопла нижнего ряда - также под углом 1730. В проекции на диаметральную плоскость и поверхность жидкого металла угол между попарно расположенными соплами равен о, а в проекции на вертикальную - плоскость 35°. Головки фурм во время продувки устанавливают на границе шлак-металл.

Для сравнения в этой же печи проводят плавки, в которых продувку осуществляют с помощью вертикальных фурм, имеющих медную головку с расположенными в торце шестью соплами под углом 20° к оси фурмы, а также продувку с помощью наклонных фурм, имеющих головку с четьфьмя соплами, расположёнными по одну сторону диаметральной плоскости.

В табл. 1 приведены значения степени усвоения кислорода при различных углах вдувания его в ванну.

Таблица 1

7 .1229

Продолжение табл. 3

Из табл. 3 видно, что несмотря на меньшую тепловую нагрузку скорост нагрева металла на плавках, проведенных с использованием фурм предлагаемой конструкции, выше, чем на плавках с использованием вертикальных одноярусных фурм и фурм с расположением сопел по одну сторону диаметральной плоскости. Обусловлено это дожиганием окиси углерода в непосредственной близости от по-

10

t5

0

5

0

2308

верхмости жидкого металла при расположении сопел попарно в два ряда по обе стороны диаметральной плос- KOCTtj, Причем расположение сопел нижнего ряда под углом 1730 к диа-т метральной плоскости обеспечивает вдувание кислорода в жидкий металл под углом 24 30 к вертикали на глубину, достаточную для расходования кислорода преимущественно на окисление углерода, а соосное расположение сопел верхнего ряда соплам нижнего ряда и их наклон под углом 17°30-. обеспечивает распространение кислорода над поверхностью металла и смешение его с вьщеляющейся окисью углерода.

Одинаковое содержание железа в шлаке в виде окислов свидетельству ет о том, что улучшение нагрева металла происходит именно за счет улучшения дожигания окиси 5 глерода, а не за счет дополнительного окисления железа. Благодаря улучшению дожигания окиси углерода и ускорению при этом нагрева металла предлагаемая конструкция фурмы позволяет на 4, 4-11,4% сократить продолжительность периодов плавления и доводки, па 4,8-28,3% снизить расход условного топлива, а также на 5,8-13,5% снизить удель№1й расход кислорода.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет улучшить дожигание окиси углерода и тем самым ускорить нагрев металла и уменьшить продолжительность плавки. Кроме зтого,- предлагаемая фурма по сравнению с известной позволяет уменьшить угар железа.

W-70

е

Фиг.З

70

Фиг Л

Фиг. 5

фиг 7

Редактор В.Петраш

Составитель И.Олесеюк

Техред Н.Бонкало Корректор А.Зимокосов

Заказ 2419/22 Тираж 552Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Производственнс -полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, л

Фи2. 8