Фурма для продувки расплава Советский патент 1993 года по МПК C21C5/48 

(Л

С

Использование: черная металлургия, в частности, устройства для продувки стали инертными газами или порошкообразными материалами в струе газа носителя. Сущность: металлическая труба фурмы снабжена отражателем, выполненным в виде сегмента и расположенным перед наконечником на расстоянии, равном длине дуги сегмента, причем площадь сечения отражателя равна 50-70% площади поперечного сечения тракта подачи газа, а толщина отражателя равна толщине стенки металлической трубы, при этом щель наконечника имеет V-образную форму и образует в месте пересечения щелей уширение, площадь которого/составляет 5-30% площади сечения всей щели, при этом угол между осями щелей равен 50-90°. Конструкция фурмы позволяет сократить время обработки расплава. 3 ил. 5 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к устройствам для продувки стали инертными газами, и может быть использовано в цветной металлургии и химической промышленности при продувке расплавов и растворов.

Целью заявляемого изобретения является сокращение времени обработки расплава.

На фиг. 1 дан продольный разрез по оси фурмы; на фиг, 2 - разрез по А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 1.

Фурма для продувки расплава содержит футерованную огнеупорными материалами 1 металлическую трубу 2, образующую тракт подачи газа 7, отражатель 6, выполненный в виде сегмента, расположенный в металлической трубе 2 перед наконечником 3. Наконечник 3 с выходным каналом в виде

V-образной щели 4, уширение 5 в месте пересечения щелей V-образной щели 4. Расстояние между сегментом 6 и наконечником 3 составляет величину равную длине криволинейной части сегмента 6. Площадь, занимаемая отражателем 6, составляет 50-70% площади поперечного сечения тракта подачи газа 7, толщина сегмента ,6 равна толщине стенки металлической трубы 2.

Фурма для продувки расплава работает следующим образом.

Газопорошковая смесь поступает из порошкового питателя по трубопроводу к стволу фурмы и движется по металлической трубе 2. За время движения газопорошковой смеси от порошкового питателя до отражателя 6 происходит автосепарация частиц порошка в объеме газа (т.е. различная скорость движения более крупных частиц по00

о

CJ

Јь со

рошка и менее крупных в объеме движущегося газа). Для устранения такого явления предназначен отражатель 6, который обеспечивает при прохождении газопорошковой смеси вокруг отражателя 6 равномерный фракционный состав газопорошковой смеси по сечению газового тракта 7 трубы 2 от отражателя 6 до наконечника 3, а также по сечению V-образной щели 4 и уширению 5 наконечника 3. Газопорошковая смесь; проходя по V-образной щели 4 и уширению 5,разгоняемся до сверхзвуковой скорости, чем обеспечивает жесткую глубоко проникающую в жидкий расплав струю. При этом основная масса газопорошковой смеси проходит по уширению 5, остальная же часть по щелевым каналам V-образной щели 4. Щелевые каналы V-образной щели 4 предназначены для создания в (жидком) обрабатываемом металле мел опузырько- вой газопорошковометаллической фазы, обеспечивающей интенсивное растворение порошка в жидком металле, а уширение 5 увеличение дальнобойности струи,

Для экспериментальной проверки заявляемой фурмы проведены исследования (на модели) зависимости расхода порошкообразного материала и времени его ввода в расплав от расположения отражателя, площади занимаемой отражателем и конструкции V-образной щели.

Моделирование проводилось на холодной модели, в качестве моделирующей жидкости использовали воду, в качестве газа - воздух, в качестве порошкообразного материала - тальк. Подобие истечения струй в образце и модели достигали путем соблюдения равенства скоростей истечения газа из сопла фурмы (Ma idem) и геометрического подобия ковша и формы струи вдуваемого газа. Сопоставление эффективности продувки фурмами различной конструкции осуществлялось при одинаковых расходах газа. Основными параметрами оценки работоспособности фурмы приняли максимальное количество порошка прошедшее через фурму в единицу времени (кг/мин) и максимальное время, необходимое для введения одного и того же количества порошкообразного материала.

Результаты модельных исследований приведены в таблицах 1,23,4,5.

Примечание: в таблицах пунктиром обозначены параметры, соответствующие формуле изобретения.

Согласно данным таблице 4 угол между

осями V-образной щели от 50 до 90° выбран из следующих соображений. При уменьшении его менее 50° происходит слияние двух щелевых струй в одну и режим истечения газового потока из струйного превращается

в пузырьковый. Угол более 90° между осями V-образной щели невозможно выполнить исходя из конструкции предлагаемой фурмы.

Толщина стенки отражателя 6 выбрана

равной толщине стенки металлической трубы 2 в связи с тем, что их соединение производится при помощи электродуговой сварки.

С целью оценки влияния конструкции

фурмы на время ввода в расплав порошкообразного материала, проведен опыт - сравнение прототипа с предлагаемой фурмой, имеющей различные изменяющиеся параметры (см. табл, 5), Из которой следует,

что предлагаемая фурма за меньшее время позволяет ввести в расплав одно и то же количество порошка, т.е. работает более производительно,

Применение заявляемой фурмы для

продувки расплава позволит осуществить: сокращение времени обработки расплава; продувку расплава без забивания щелевого канала наконечника.

Формула изобретения.

Фурма для продувки расплава, содержащая футерованную огнеупорными материалами металлическую трубу, образующую тракт подачи газа, наконечник с выходным каналом в виде щели, отличающаяся

тем, что, с целью сокращения времени обработки расплава, металлическая труба снабжена отражателем, выполненным в виде сегмента и расположенным перед наконечником на расстоянии, равном длине дуги

сегмента, причем площадь сечения отражателя равна 50-70% площади поперечного сечения тракта подачи газа, а толщина отражателя равна толщине стенки металлической трубы, при этом щель наконечника

имеет V-образную форму и образует в месте пересечения щелей уширение, площадь которого составляет 5-30% площади сечения всей щели, при этом угол между осями щелей равен 50-90°.

Расход порошкообразного материала в зависимости от расстояния между наконечником и отражателем

Примечание: при проведении опытов приняли, что все изменяющиеся параметры,как площадь сечения отражателя,площадь уширения и угол между осями щелей,есть величины.постоянные.

Таблица 2

Расход порошкообразного материала в зависимости от площади,занимаемой отражателем

в тракте подачи газа

Примечание: при проведении опытов расстояние между наконечником и отражателем равно криволинейной части отражателя,а все остальные изменяющиеся параметры, как площадь уширения и угол между осями щелей, есть величины постоянные.

Таблица 3 Расход порошкообразного материала в зависимости от площади уширения V-образной щели

Примечание: при проведении опытов, расстояние между наконечником и отражате- телем равно криволинейной части отражателя, площадь отражателя составляет 60% площади тракта подачи газа,а все остальные изменяющиеся параметры, как угол между осями щелей, есть величина постоянная.

Таблица 1

Изменение режима струи при модельном испытании фурмы с различным углом между осями V-образной щели

Примечание: при проведении опытов расстояние между наконечником и

отражателем равно криволинейной части отражателя,площадь отражателя составляет 60% площади тракта подачи газа, угол между осями щелей равен 60°.

Таблица 4

Таблица5

5

4,30

5,10

4,12

4,23

4,48

5,05