Кислородная фурма Советский патент 1991 года по МПК C21C5/48 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к устройствам для продувки металла в подовых сталеплавильных агрегатах.

Цель изобретения - повышение стой-4 кости фурмы.

На чертеже представлена фурма, продольный разрез.

Фурма состоит из концентрично расположенных труб 1-3, образующих тракты для подвода и отвода воды и подачи кислорода. Водоотводящая труба 3 соединена с конической вставкой 4 длиной 1, которая состыкована с кольцевой вставкой 5 для подачи

кислорода на дожигание окиси углерода. Кольцевая вставка, в свою очередь, состыкована с конической вставкой 6 длиной , аналогичной вставке 4. Концентрические трубы в торцовой части соединены с наконечником 7, содержащим кислородные сопла 8 Подача кислорода на дожигание окиси углерода осуществляется через сопла 9 в кольцевой вставке 5, а отвод воды - через водоотводные каналы 10Фурма работает следующим образом.

Кислород подается в кольцевой зазор между трубами 1 и 2 и затем формируется в струи соответствующего нач05СЛ

Ј

со Јь

начения соплами 8 и 9. По центральной трубе 1 подается вода, которая охлаждает головку 7, а затем по основному водоотводящему тракту подается в участок переменного сечения, образованный конической поверхностью вставки 6 и цилиндрической поверхностью трубы 2. При этом в результате увеличения площади проходного сечения скорость воды перед входом в водоотводные каналы 10 кольцевой вставки 5 снижается, что дает возможность уменьшить потери напора на преодоление местного сопротивления кольцевой вставки. Для того, чтобы избежать повышенных потерь напора пр изменении сечения тракта после кольцевой вставки, осуществляется сужение водоотводящего тракта с помощью конической вставки 4, что обеспечивает сохранение низкой скорости воды на выходе из кольцевой вставки. Таки образом происходит снижение гидравлического сопротивления водоотводящего тракта, содержащего кольцевую вставку для дожигания СО.

Оптимальным трактом с точки зрения минимизация потерь напора при изменении сечения является тракт, образованный внутренней цилиндрической и наружной конической поверхностями, так как при этом предотвращается избыточная .турбулизация потока при минимальной тепловоспринимающей поверхности. Граничные значения всех геометрических параметров фурмы отработаны в ходе испытаний фурмы на гидравлическом стенде и непосредственно при продувке ванны мартеновской печи. Приведенным диаметром основного водоотводящего тракта является условный диаметр окружности, равной по площади кольцевому сечению водоотводящего тракта до и после участков переменного сечения.

При длине переменного сечения 1 менеа 0,6 приведенных диаметров основного водоотводящего тракта не обеспечивается достаточно плавное уменьшение скорости воды, что вызывает возрастание потерь напора на преодоление внезапного сужения (расширения) тракта,

При длине участков переменного сечения 1 до и после вставки более 1,5 приведенных диаметров основного водоотводящего тракта возрастает тепло- воспринммлчщая поверхность фурмы,

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

что ведет к дополнительному нагреву воды, снижению степени охлаждения наиболее теплонапряженного участка (кольцевой вставки) и снижению стойкости фурмы.

Пру величине угла 0 между образующими конической и цилиндрической поверхности участков прременного сечения менее 15° не обеспечивается достаточное для снижения гидравлического сопротивления кольцевой вставки уменьшение скорости движения воды. При величине угла od более 35° скорость воды снижается до значений, при которых происходит существенное уменьшение степени турбулиэации струи и не обеспечивается отрыв и отвод зарождающихся парогазовых пузырей на наиболее теплонапряженных участках внутренней поверхности кольцевой вставки о В обоих случаях условия охлаждения ухудшаются, а стойкость фурмы снижается.

Испытания фурмы проводят на 300- тонной мартеновской печи, работающей скрап-рудным процессом с расходом жидкого .чугуна 600 кг/т стали. Продувку ванны осуществляют в периоды плавления и доводки. Гидравлические характеристики фурм с различной геометрией тракта отвода охлаждающей воды снимают на стенде с использованием устройств типа трубки Пито-Прандля. Результаты испытаний фурм приведены в таблице.

Из приведенных в таблице данных следует, что максимально возможная в данных условиях стойкость фурмы достигается при использовании предлагаемых геометрических параметров.

Формула изобретения

Кислородная фурма, содержащая концентрично расположенные трубы для подвода и отвода охлаждающей воды, подвода кислорода,.торцовую головку с соплами и кольцевую вставку с водоотводными каналами и соплами для подачи кислорода на дожигание окиси уг-1 лерода, отличающаяся тем, что, с целью повышения стойкости фурмы, участки водоотводящего тракта до и после кольцевой вставки выполнены коническими по наружной поверхности и цилиндрическими по внутренней, причем длина участков переменно51654344

го сечения составляет 0,6-1,5 приве-вставки, а угол между образующими

-денных диаметров основного водоотво-конической и цилиндрической поверхдящего тракта до и после кольцевойностей составляет 15-35.