Наконечник фурмы Советский патент 1992 года по МПК C21C5/48 

Иэобретение относится к области черной металлургии, в частности, к конструкциям наконечников водоохлаждаемых фурм для продувки металла сверху в кислородных конвертерах.

Известна фурма, в наконечнике которой сопла размещены тангенциально. При этом ванна приводится во вращательное движение, что обеспечивает ее эффективное пере- мешивание, снижает угар железа и повышает стойкость футеровки. Однако в связи с тем, что все сопла направлены в одну сторону и оси их не пересекаются, использование кислорода на дожигание выделяющегося СО до С02 и подавление брызгоуноса не обеспечивается. Для устранения указанных недостатков сопла в одном и том же наконечнике должны выполнять различные функции.

Ближайший по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому

техническому решению является фурма, в наконечнике которой сопла размещены в два ряда: три основных в центре и восемь вспомогательных по периферии, причем сопла центральной и периферийной групп имеют различные критические диаметры и различные углы наклона к вертикали. Недостатком данной фурмы является неэффективное использование вдуваемого кислорода на дожигание выделяющегося СО в СОг и высокий удельный расход жил кого чугуна.

Целью изобретения является повышение эффективности продувки за счет пере- распределения кислорода между основными и вспомогательными соплами, а также подачи кислорода из вспомогательных сопел радиально или тангенциально на- правленными струями.

Поставленная цель достигается тем, что площади критических сечений основных и

„

ы

о

вспомогательных сопел в блоке относятся как (6,7 ... 7,5) : 1, причем ось основного ;опла параллельна оси блокь, a oct вспомогательного сопла составляет с осью блока угол 10 ... 15°. Кроме того, оси сопел и ось блока лежат в одной плоскости, которая составляет с плоскостью, проходящей через ось блока и ось наконечника, угол до 90°, причем при совпадении этих плоскостей ось основного сопла располагается между осью блока и осью наконечника. Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается oi известного взаимным размещением основных и допопни- тельных сопел, а также соотношением критических сечений сопел.

При соотношении площадей критических сечений сопел в блоке меньше 6,7:1 кислородные струи, истекающие из вспомогательных сопел,будут простреливать потоки СО, выделяющиеся из зоны взаимодействия с ванной струй кислорода и основных сопел, слабо смешиваясь с ними, что снизит тепловой эффект дожигания. Кроме этого импульсы вспомогательных струй при таком соотношении сечений приведут к усилению брызгообразования на пе риферйи ванны и снижению стойкостиi футеровки.

При соотношении площадей критических сечений сопел в блоке более 7,5:1 не будет обеспечиваться дожигание выходящего из вторичных реакционных зон СО до CU2 из-за недостатка вспомогательного кислорода на дожигание.

Параллельность оси блока и оси основного сопла обеспечивает необходимое разведение первичных реакционных зон и позволяет сохранять заданный угол наклона сопла к вертикали при повороте блока вокруг своей оси, о необходимости которого сказано ниже.

Если ось вспомогательного сопла в блоке составляет с осью блока угол меньше 10° или больше 15°, то кислородные струи из вспомогательных сопел выйдут за пределы зон выхода потоков СО, образующихся в местах взаимодействия с металлом кислородных струй, истекающих из основных сопел. При этом снизится коэффициент дожигания, что приведет к повышению удельного расхода жидкого чугуна.

В диапазоне углов 10 ... 15° кислородные струи из вспомогательных сопел попадают в пределы указанных зон и обеспечивают эффективное дожигание СО до С02.

Если оси сопел в блоке не будут лежать в одной плоскости с осью блока, то кислородные струи из вспомогательных сопел не будут попадать в зоны выхода потоков СО, образующихся в местах взаимодействия с металлом кислородных струй, истекающих

из основных сопел.

В случае, когда плоскость, в которой лежат оси сопел и ось блока, совпадает с плоскостью, проходящей через ось блока и ось наконечника, струи из вспомогательных

0 сопел (помимо дожигания) обеспечивают защиту футеровки конвертера от брызг, образующихся в зоне продувки металлз через основные сопла,

Когда же плоскость, в которой оси

5 сопел и ось блока, составляет с плоскостью, проходящей через ось блока и ось наконечника, угол более 90°, возникает сильное брызгообразование в околофурменной зоне с направлением движения брызг вертикаль0 но вверх, что приведет к усиленному разрушению футеровки горловины конвертера.

При углах до 90° будет наблюдаться сочетание продувки металла через радиально направленные основные сопла и тангенци5 ально направленные вспомогательные сопла. При этом кислородные струи, истекающие из основных сопел, внедряются в жидкий металл с образованием первичных реакционных зон, в пределах которых

0 происходит преимущественно сжигание железа. Образовавшиеся окислы железа смешиваются с металлом основного объема ванны и взаимодействуют с ним в пределах вторичных реакционных зон. Здесь проис5 ходит интенсивное образование и выделение СО, в потоки которого внедряются кислородные струи, истекающие из тангенциальных дополнительных сэпел соседних блоков.

0 Размещение основного сопла между осью блока и осью наконечника при совпадении плоскостей, в которых лежат оси сопел блока и ось наконечника, обеспечивает необходимое рассредоточение дутья и сни5 жеиие брызгообразования в подфурменкой зоне. При этом обеспечивается высокая стойкость горловины конвертера.

На фиг, 1 представлен разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1.

0 Наконечник состоит из верхней и нижней тарелок (поз. 1 и 2), между которыми установлены сопловые блоки 5 с основньши 3 и вспомогательными 4 соплами. Ось блока и оси сопел лежат в одной плоскости.

5 Ось основного сопла параллельна оси бло: ка, которая составляет с вертикальной осью наконечника угол 10 ... 20°. Ось вспомогательного сопла составляет с осью основного сопла угол 10 ... 15°. При изготовлении наконечника блок можно вращать вокруг оси

о-о на 360°, при этом ось основного сопла всегда будет наклонена к оси наконечника под углом, а ось вспомогательного сопла в зависимости от угла поворота блока может располагаться как в радиальном, так и в тангенциальном направлении по отношению к оси наконечника. Оптимальный диапазон угла поворота блока (по часовой стрелке) оговорен выше.

Фурма работает следующим образом. Кислород поступает к соплам 3 и 4 и истекает из них. Соотношение расхода кислорода через основные и вспомогательные сопла пропорционально отношению площадей их критических сечений и составляет (6,7 ... 7,5): 1. При попадания кислородных струй из основных сопел в ванну происходит окисление примесей металля (в том числе углерода) с выделением СО, выходящего на поверхность. Струи из вспомогательных сопел благодаря предлагаемому размещению попадают в область выхода СО на поверхность ванны и дожигают СО в С02. При этом за счет повышения коэффициента дожигания по сравнению с известными решениями в среднем на 5-6% увеличивается приходная часть теплового баланса плавки и появляется возможность увеличивать расход металлолома на 2.5... 3,0%, соответственно снижая удельный расход чугуна,

Применение предложенного решения позволяет снизить удельный расход жидкого чугуна в шихте конвертеров ДМ К им.

Дзержинского в среднем на 15 ... 20 кг/т стали и повысить стойкость огнеупорной футеровки на 10 ... 15 плавок за кампанию (см, таблицу).

5Форму л а изо бретени я

1. Наконечник фурмы, содержащий расположенные под углом к оси наконечника блоки с основными и вспомогатель0 ными соплами для подачи кислорода и дожигания СО в С02, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности продувки за счет перераспределения кислорода между основными и вспомога5 тельными соплами, а также подачи кисло 1 рода из вспомагательных согелрадиально- или тангенциально направленными струями, площади критических сечений основных и вспомогательных сопел относятся

0 как (6,7 - 7,5):1, причем ось основного сопла параллельна оси блока, а ось вспомогательного сопла составляет с осью блока угол 10-15°.

5 2. Наконечник по п. 1, отличающийся тем, что оси сопел и ось блока лежат в одной плоскости, составляющей угол до 90° с плоскостью, проходящей через ось блока и ось наконечника, причем при

0 совпадении этих плоскостей ось основного сопла расположена между осью блока и осью наконечника.

Изобретение направлено на повышение коэффициента дожигания и снижение удельного расхода жидкого чугуна. Для этого в наконечнике фурмы для продувки металла в конвертере площади критических сечений основных и вспомогательных сопел в блоках относятся как (6,7 ... 7,5): 1, причем ось основного сопла параллельна оси блока, а ось вспомогательного сопла составляет с осью блока угол 10 .„ 15°. Оси сопел и ось блока лежат в одной,плоскости, которая составляет с плоскостью, проходящей через ось блока и ось наконечника, угол 0 ... 90°, причем при угле 0° ось основного сопла располагается между осью блока и осью наконечника, Это позволяет подавать кислород из вспомогательных сопел раздельно или тангенциально направленными струями. 2 ил., 1 табл.

Примечание, ч- копииестао основных к вспомогательных сопел в наконечника; - расход кислорода чере-s одно сопло, I - площадь критического сечения сопла ;«.,.„ - угол наклона к вертикали оси основного сопла: - угол иекду осью вспомогательного сопла и осью блоча; J- угол к плане плоскость, которой лежат ОСИ сопел я ось блока, и плоскостью, проходящей через ось влока и ось наконечника; h - еысотэ фурчь/ над уровнем ванны; 2 - время пролуек-, К - массы чугуна, лома и стали; Јс - содержание углерода стали; Ј - коэффн ii енг до чганмя; g - удельььЛ оасхоа чугуна; I - сроднят скорость износа футеровки конвертера.

/

А-А W i u,o

Уро&ень металла.

.i

«г.2