Кислородная фурма Советский патент 1993 года по МПК C21C5/48 

(Л

с

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к продувочным устройствам, используемым в кислородных конвертерах, и может быть использовано в конструкциях кислородных фурм для продувки металла и дожигания газов в конверту ре.

Цель изобретения - интенсификация д&жигания конвертерных газов, сокраще- Hfie времени продувки и снижение энерго- гграт при выплавке стали в конвертерах.

На фиг. Т схематично показана фурма; нЈ фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 -Графики.

Фурма (фиг. 1,2) состоит из концентрич- н| расположенных труб 1, 2, 3, образующих корпус фурмы с трактами для подвода кислорода, подвода и отвода воды, головку 4 с центральным 5 и периферийными 6 соплами, соединенную с корпусом фурмы промежуточными патрубками 7, 8, 9; трубопроводов подвода и отвода воды 10,11 и трубопровода подвода кислорода 12, направляющих лопаток 13, установаленных в центральном сопле 5 головки 4.

Площадь критического сечения центрального сопла 5 выполнена равной 0,20- 0,25 суммы площадей критических сечений периферийных сопел 6.

Фурма работает следующим образом.

Кислороде начала продувки подается в реакционную зону по всем соплам 5 и 6 головки 4 одновременно. При встрече кислорода, подаваемого по центральному со00 GO VI О XI V4

плу, с отходящей из центральной области реакционной зоны окисью углерода зажигается факел.

При окислении окиси углерода до двуокиси выделяется дополнительное количество тепла, позволяющее расплавить дополнительное количество лома.

При испытаниях фурмы с различными соотношениями площадей критических сечений центрального и периферийных сопел на Мариупольском металлургическом комбинате им. Ильича на конвертере садкой 160 т при интенсивности продувки 400 м /мин были получены количественные характеристики технологических параметров, представленные в таблице.

Как видно из приведенных данных, наилучшие технологические результаты достигаются при соотношении площадей FKPU/ 2 Ркрп 0,22; 0,23, что наглядно иллюстрируется графиками, представленными на фиг, 3, Отчетливо проявляется экстремальный характер зависимостей д, , т от Ркрц/2ркрп в исследованном диапазоне, дающем представление и о технологических свойствах аналога (нижняя граница диапазона) и прототипа (верхняя граница диапазона). Однако практическое воплощение фиксированного соотношения 0,22: 0,23 в производстве невозможно по чисто техническим причинам, что поясняется ниже.

Из соотношения

Ркрц (0,22-0,23) 2 FKpn или.

(0,22-0,23)п

следует, что du (0,47-0,48) Vffdn, где dii - диаметр критического сечения центрального сопла;

dn - диаметр критического сечения периферийного сопла;

п - количество периферийных сопел.

Из рассмотрения последнего выражения, с учетом того обстоятельства, что интенсивность продувки расплава кислородом в конвертере определяется садкой последнего и сохраняется постоянной для всех конструкций фурм (т.е. требуется сохранение постоянства площади проходных сечений всех сопел фурмы, или Ркрц + 2 FKpn const) следует, что диаметр критического сечения центрального сопла для фурмы, предназначенной к использованию в конвертере определенной садки, является величиной фиксированной, не зависящей от количества и диаметров периферийных сопел, т.е.

du const для данного конвертера

Количество периферийных (продувочных) сопел, определяемое конструкцией фрумы и зависящее от садки конвертера, может изменяться в достаточно широких пределах. 5 Так, например, для конвертеров садкой 50- 60 т могут использоваться 3-х и 4-х сопловые фурмы, для конвертеров садкой 160 т используются 4-х, 5-ти (реже 6-ти) сопловые фурмы, для конвертеров садкой 350 т и вы- 0 цце - 5-7 сопловые фурмы. Медные головки фурм конвертеров садкой 50, 100, 160, 200 т, как правило, изготавливаются литыми. Технологически достигаемая точность калибровки продувочных сопел сверлом и зен- 5 кером в литой заготовке (из-за погрешностей базирования при установке заготовки на станке) составляет ± 1,00 мм. Погрешность выполнения диаметра центрального сопла по этим же причинам 0 составляет

д di (0,47-0,48)VfT d dn, что при п 5 (наиболее часто встречающееся) дает (5du ±(1,16-1,20) мм, т.е. разброс значений диаметра последнего составит 5 Дйц«2,5 мм.

Таким образом, например, для фурм с интенсивностью продувки 400 м /мин (dn 28 мм, п 5) предназначенных для работы в конвертерах садкой 160 т (составляют око- 0 ло 40% всех конвертеров черной металлургии) при номинальном диаметре критического сечения центрального сопла

(0,47-0,48) ШГ 29,5 мм фактически достижимый размер составляет 5 28-31 мм, т.е. реально будет обеспечено соотношение площадей критических сечений центрального и периферийных сопел

М 0.20-0,25.

05 282

что вполне приемлемо в условиях производства как по изготовлению, так и по технологическим параметрам, так как средние значения удельного расхода лома и времени

5 продувки в указанном диапазоне не отличаются от экстремальных более чем на 8,8%, а удельный расход кислорода отличается от экстремального не более чем на 1,5%. Таким образом, в указанном диапазоне можно

0 достаточно надежно гарантировать эффект по дожиганию оксида углерода на уровне (16,5-20) кг/т увеличения доли лома в шихте, что соответствует (5,5-6,7)% дожигания конвертерного газа. Коэффициент использова5 ния окислителя на дожигание в этом диапазоне составляет 0,55-0,67, что в 1,2- 1,4 раза выше чем у прототипа.

Пример, Кислородная фурма для 160-тонного конвертера, выполненная из стальных труб с медной, охлаждаемой водои головкой, с наружным диаметром 219 |мм, длиной 14500мм. Расход охлаждающей |воды 135-140 т/ч при давлении 0,8-0,9 МПа; давление кислорода 1,5-1,6 МПа при (интенсивности продувки 400 м3/мин. Голо- |вка снабжена 5-ю периферийными соплами |(поз. 6 на фиг. 1) с углами наклона оси - 10° к оси фурмы и 15° к диаметру, проходящему |через центр входного отверстия сопла и центральным соплом (поз. 5 на фиг. 1) с установленными в нем направляющими лопатками (поз. 13 на фиг. 1). наклонеными |под углом 15° к оси фурмы. Диаметры кри- |тических сечений периферийных сопел 28 1мм. центрального - 28-31 мм (что соответ- ствует заявляемому соотношению 0,20- 10,25).

Согласно оценочному расчету доля перерабатываемого лома при этих параметрах

Технологические параметры продувки в зависимости от соотношения площадей критических сечений центрального и периферийных сопел

фурмы может быть увеличена на 36 кг на 1 т жидкой стали.

Формула изобретения

выполнена равной 0,20-0,25 аналогичной суммарной площади периферийных сопел.

-

ц

t

«Х4

I

o

60

К мин, Цм3}т ЯМ/

Ж

50

№

Ж

20

Ю

0,17 0,20 0.25

FKPH

Фиг.З