Фурма для продувки металла Советский патент 1978 года по МПК C21C5/48 

(54)

ФУРМА ДЛЯ ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройствам для продувки жидкого металла окис лительным газом, и може-х быть использовано при производстве стгши в сталеплавильных агрегатах с верхней продувкой. Известна фурма для продувки металла, содержащая головку с соплами, кон центрически расположенные трубы, образующие тракты для подачи окНешителя, подвода и отвода охлгикдающей жидкости, внутренняя поверхность наружной трубы которой снабжена турбулизаторами потока охлаждающей жидкости высотой 0,025-0,05 ширины тракта для отвода ее ПЧ Однако в ней концентрические равноудёшенные 1турбулизаторы а виде выступов сооЬщают пограничному слою охлаждающей жидкости только продольную пульсацию, что приводит ,к недостаточной интенсивности и равномерности охлаждения ее теплонапряжеиной поверхности в поперечном направлении. Кроме того, изготовление турбулизаторов в виде выступов небольшой высоты и на большом расстоянии друг от.друга за одно целое с толстостенными теплонапряженными элементами фур мы да еще на внутренней поверхности последних и по всей их длине является весьма сложным. Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения фурмы. Это дости гается тем, что гтурбулизаторы выполнены в виде винтовых канавок. Кроме.того, винтовые канавки могут быть выполнены многозаходными и разнонаправленными, причем при пересеченни они образуют выступы в виде правильных многогранников, вертикальная диагональ верхней грани которых сос|тавляет .ширины тракта отвода охлаждающей жидкости. На фиг. 1 изображена нижняя часть фур1«а, разрез; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1. Фурма для продувки металла {содержит головку 1 с газовыми соплами 2, которая соединена с концентрически расположенными трубами 3, 4 и 5. Трубы рбразуют между собой тракты 6-8, предназначенные соответственно для подачи окислителя, охлаждающей жидкости и отвода последней. Головка фурмы для исключения образования обратных потоков в районе сопел и центральной ее части выполнена с фигурным кольцевым утолщением 9, имеющим отверстие 10. Проходные сечеяия трактов 7 и 8 межсоплЪвой полости 11 выполнены равными между собой, а проходное сечение отверстия 10 равно ,5 проходного сечения одного из трактов. Такая система подвода охлаждающей жидкости обеспечивает равномер ное и интенсивное омывание всей поверхности теплообмена головки. Вну.тренние поверхности наружной трубы 5 и торца 12 головки снабжены турвулизаторами13 пограничного слоя охлаждаквдей жидкости высотой 0,0250,05 ширины тракта 8, которые вьтолнены в виде винтовых канавок. Винтовые канавки выполнены многоэаходными и разнонаправленными, причем при пересечении они образуют выступы 14 в виде правильных многогранников, вертикальная диагональ верхней грани которых составляет 1:5 ширины тракта отвода охлаждающей жидкости. Сетка пересекающихся винтовых кан -БОК увеличивает удельную поверхност теплообмена на , что равносиль но такому же уменьшению удельного те лового потока на фурму. Опыты показывают, что наиболее ра циональный и интенсивный теплообмен достигается при выполнении верхних граней многогранных выступов по форме квадрата или ромба вследствие повышения турбулентной проводимостии коэффициента теплоотдачи. Форма попе речного сечения канавок может быть квадратной, треугольной, полукруглой или трапециевидной. Фурма работает следующим образом. Окислитель подают по центральному тракту 6, а охлаждающую жидкость по тракту 7, через отверстие 10, межсоп ловую полость 11 - к поверхностям те лообмена торца 12 головки 1 и наружиой трубы 5, снабженных турбулизаторами в виде винтовых канавок. После охлаждения тепло11 апряженных стенок жидкость по тракту 8 отводят н слив. При омываиии охлаждающей жидкость поверхностей теплообмена, покрытых сеткой пересекающихся канавок, обраэозаиные ими выступы вызывают измене ние скорости пограничного слоя жидко I ти во взаимно перпендикулярных плоск стях, что позволяет сооб1аить указанн му слою одновременно не только продольные, но и поперечные пульсационные перемещения. П5« этом, за канавк ми и узлами их .пересечения, равиомер но распределенными по охлаждаемой по верАности, периодически образуются граничные вихри, распрострамякхаиеся вдоль и поперек потока охлалшакщей жидкости в его пограничном слое. Между образующимися зонами завихрения и ядром потока происходит беспорядочный турбулентный обмен жидкими массами. Интенсивность образующихся граничных вихрей характеризуется как гидродинамическим эффектом - входом потока охлаждающей жидкости в ячейки выступов, образованные сеткой канавок, так и высотой (глубиной; последних. Это обес-. печивает высокую степень искусственной турбулизации и размыва пограничного слоя, что повышает интенсивность охлаждения фуркы, образуется разнонаправленный тепловой поток от периферии к ядру и от ядра к периферии. Это явление способствует интенсификации теплопередачи. Предлагаемая фурма благодаря турбулизации пограничного слоя потока охлаждающей жидкости в продольном и поперечном направлениях и разрушению ламинарного подслоя повышает интенсивность и равномерность охлаждения теплонапряженных стенок и уменьшает напряжение в сварних швах, что повышает ее стойкость. При этом коэффициент теплопередачи достигает высоких значений уже при скорости потока 0,20,5 м/с. Кроме того, такое решение значительно упрощает технологию выполнения турбулизаторов. Формула изобретен11я 1.Фурма для продувки металла, содержащая головку с соплами, концентрически расположенные трубы, образукхцие тракты для попачи окислителя, подвода и отвода охлаждающей жидкости, внутренняя поверхность наружной трубы которой снабжена турбулизаторами потока охлаждакщей жидкости высотой 0,025-0,05 ширины тракта отвода, о тличающаяся тем, что, с целью повьв2 ения эффективности охлаждения фурмы, турбулизаторы выполнены а виде винтовых канавок. 2.Фурма по п. 1, отличаюц а я с я тем, что винтовые канавки выполнены многозаходньши и разнонаправленными, причем при пересечении они образуют выступы в внде правильных многогранников, вертикальная диагональ верхней грани которых составляет 1г5 ширины тракта отвода охлаждающей жидкости . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 499317, кл. С 21 С 5/48, 29.07.74.

Ч

н