Фурма для продувки металла Советский патент 1977 года по МПК C21C5/48 

питания посредством проводов со стойкой изоляцией, проложенных в центральном газовом тракте 6 или в тракте подвода охладителя 7 (на чертеже не показано).

Намагничивающие катушки герметизированы от воздействия ехладителя гидростойкой изоляцией, например на основе эпоксидных смол, и жестко закреплены на каркасах 12 из изоляционного водостойкого материала, например оргстекла, текстолита и т. п., на верхней части концентраторов.

Концентраторы магнитного поля выполнены из магнитомягкого материала, например армко-железа, имеюихего малую остаточную индукцию. Это устраняет прилипание ферромагнитных частиц к рабочей торцовой поверхности концентраторов и облегчает их движение при изменении направления и напряженности магнитного поля.

Концентраторы магнитного поля могут быть также изготовлены из менее дефицитной и более дешевой малоуглеродистой стали (например, СтЗ по ГОСТ 380-60), хотя эффективность работы таких концентраторов будет несколько ниже.

Концентраторы магнитного поля установлены в головке фурмы с зазором над теплопередающей поверхностью последней, величина которого составляет 2-6 мм. Указанная величина зазора обеспечивает онтимальное взаимодействие пограничного слоя охладителя со слоем ферромагнитных частиц, находящихся под воздействием магнитного поля, что обеспечивает максимальную теплопередачу. Концентратор 9 магнитного поля выполнен в виде цилиндрического стержня, установленного в центре головки соосно с фурмой и жестко соединенного с внутренним ее вкладышем 13. Концентратор 10 магнитного псля выполнен в виде полого усеченного конуса, жестко соединенного меньшим основанием с промежуточной трубой 2.

Для улучшения организации движения потока охладителя при его прохождении через полость 14 головки 4 концентратор 10 снабжен направляющим вкладышем 15, выполненным из немагнитного материала. Вкладыш 15 жестко соединен с концентратором 10, например с помощью клея на основе эпоксидной смолы. Кроме того, вкладыш и концентратор могут быть выполнены одной цельной деталью из магнитомягкого материала.

Работа фурмы для продувкп металла осуществляется следующим образом.

Охладитель из напорного магистрального трубопровода поступает через подводящнй тракт фурмы в полость головки под давлением 1,0-1,2 МН/м (10-12 ат) со скоростью 6-8 м/с. После охлаждения теплопередающей поверхности охладитель по отводящему тракту удаляется на слив.

При прохождении нотока через отводящий тракт слою охладителя, находящемуся в иепосредственной близости от поверхности теплообмена (пограничному), придают донилнительное интенсивное перемешивание ферромагнитными частицами, воздействуя на них прерывистым магнитным полем, создаваемым концентраторами 9 и 10 при подаче энергии от соответствующего источника питания на катушки 11.

Ферромагнитные частицы под воздействием прерывистого магнитного ноля перемещаются

возвратно-поступательно в радиальном направлении относительно продольной оси фурмы.

Благодаря магнитному полю соответствующей конфигурации и напряженности ферромагнитные частицы 16 распределяются тонким слоем равномерно по всей поверхности 17 теплообмена головки 4. При этом достигается более равномерное распределение движущихся ферромагнитных частиц по поверхности

теплообмена головки и особенно в центральном участке между соплами, что позволяет исключить застойные зоны охладителя в указанном месте и тем самым локальный перегрев межсопельиого днища, а следовательно,

и его прогар.

Указанное дополнительное перемешивание пограничного слоя охладителя у поверхности 17 ферромагнитными частицами 16 воздействием на них магнитного поля приводит к интенсивной искусственной турбулизации слоя. При этом у поверхности 17 теплообмена и в непосредственной близости от нее возникают возмущения (завихрения), характеризующиеся значительным градиентом скорости, которые вследствие беспорядочного турбулентного обмена жидкими массами повышают турбулентную проводимость и, что наиболее важно, изменяют в нужном направлении по сечению потока распределения турбулентной вязкости (составляющей импульсного обмена), что значительно повышает теплоотдачу в потоке.

Вследствие флуктуации напряженности магнитного поля и столкновений ферромагиитных частиц при движении перемещение их происходит не только параллельно теплопередающей поверхности 17 головки 4, но и перпендикулярно последней в пределах толщины ферро.магнитного слоя. Благодаря этому образуется увеличенная зернистая дополнительная поверхность теплообмена в виде кипящего слоя.

Периодическое соприкосновение ферромагнитных частиц 16 с поверхностью 17 теплообмена и последующее их перемещение по высоте ферромагнитного слоя приводит к дополнительному интенсивному отводу тепла от указанной поверхности к охладителю, что резко интенсифицирует теплопередачу.

Увеличенная за счет зернистой структуры ферромагнитного слоя поверхность теплообмена и более интенсивный теплоотвод затрудняют возникновение пленочного кипения и образование паровой пленки на теплопередающей поверхности головки фурмы. Кроме того, движение ферромагнитных частиц по указанной поверхности оказывает механическое разрушающее воздействие на образующуюся при большой плотности теплового потока паровую пленку, а также предотвращает образование отложений (пригары, накипи) при применении в качестве охладителя жесткой воды.

Предотвращение образования паровой пленки и отложений на поверхности теплообмена резко увеличивает коэффициент теплоотдачи, способствует лучшей смачиваемости ее охладителем, уменьшает тепловое сопротивление пограничного слоя и суммарное термическое сопротивление теплонапряженной стенки головки предлагаемой фурмы. Все это повыщает стойкость последней и стабильность ее работы.

6

Формула изобретения

Фурма для продувки металла, содержащая концентрично расположенные трубы, головку с соплами и концентраторы магнитного поля, состоящие из сердечников с катушками, где сердечники выполнены из магнитомягкого материала и установлены в головке с зазором над ее теплопередающей поверхностью, отличающаяся тем, что, с целью улучщения охлаждения и повышения стойкости фурмы при любом числе сопл, сердечник одного из концентраторов магнитного поля выполнен в виде цилиндрического стержня, установленного в центре головки соосно с фурмой и жестко соединенного с внутренним ее вкладышем, а другой концентратор - в виде полого усеченного конуса, жестко соединенного меньшим основанием с промелсуточной трубой.

S

if