Кислородная фурма Советский патент 1978 года по МПК C21C5/48 

1

Изобретение относится к металлургии и совершенствует конструкции фурм для рафинирования чугуна продувкой его кислородом сверху.

Известны фурмы для продувки сталеплааильной ванны кислородом сверху, состоя|цне из концентрично расположенньпс труб и f-onoBKH с соплами. Охлаждение фурм осуществляется прокачиванием охладителя, например, воды по межтрубным зазорам с п следующим отводом на слив l ,

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предложенному изобретению является фурма, состоящая из торцовой головки с дутьевыми соплами, жестко соединенньпс с ней трех концентрически расположенных труб, срэцняя из которых образует в верхней своей части кольцевой зазор с крышкой фурмы 2 .

Недостатком такой фурмы является огсутствие интенсивного обмена между ядром потока охладителя и его пограничным слоем, что резко уменьшает теплопередачу от поверхности теплообмена к жидкому охла

дителю - кислороду, снижает интенсивность охлаждения, и э41фективность использования жидкого кислорода кяк охладителя.

Цель изобретения - повышение эффективноти охлаждения.

Это достигается тем, что фурма снабжен профилированной вставкой, расположенной межах наружной и средней трубами, жестко соединенной с последними в местах касания и образующей вместе с ними отаельные, раные между собой каналы.

Вставка может быть вьтолнена рассеченной по высоте фурмы на секции, причем четные секции повернуты относительно нечетньрс секций на половину сечения отдельного канала. Ширина выступов и/или впадин вставки может быть равна 0,4-1 величины зазора между наружной и средней трубами.

На фиг. 1 представлена фурма, продольный разрез; на фиг. 2-3 даны варианты вьтолнения вставок.

Кислородная фурма состоит из центральной 1, средней 2 и нп(1ужной 3 концентрически расположенных труб, которые жестко соединены с торцовой головкой 4, имеющей дутьевые сопла 5, Фурма снабжена профилированной вставкой б, жестко соединенной с наружной и средней трубами в местах касания и образующей вместе с ними отдельные равные между собой продольные каналы. Для более рациональной интенснфикаппи тепло-массообмена между отдельными потоками в каналах и слоями кислорода в потоках вставка вьтолнена рассеченной по высо те фурмы на секции 7, причемкаждая четная секция повернута относительно ночеткых секций на половину сечения отдельного капала., Секции продольной профилированной вста ки примыкают одна к другой плотно, без за зора. Фурма работает следующим образом. ХСидкий кислород по центральному тракту подают в межсопловую полость. Проходя через пережим в нижней части центральной трубы 1, поток кислорода достигает дополнительной поверхности торцовой головки 4, равномерно и интенсивно охлаждает ее и, частично испаряясь, уходит в ви де газо-жидкостной смеси в наружный коль цевой зазор, затем через кольцевой зазор кислороц поступает к продувочньм соплам 5 Проходя по зазору, поток кислорода разбивается секциями Т продольной профильной вставки б на продольные отдельные потоки, равные между собой. Каждый поток кислорода при прохождении по каналу периодически разделяется на два полупотока, каждый из которых вместе со смежньм полупотоком образует новый поток,, равный по сечению первоначальному, но смещенному относительно него на половину шага кан ла, вследствие чего потоку сообщаются поперечное и продольное пульсационные движения. При этом вдоль стенок каналов периодически образуются граничные вихри, распрсхзтр няющиеся вдоль непрерывной; длины канала в каждой секции вставки. Интенсивность этого вихря характеризуется как гидродинамическим (а в верхней части кольцевого за зора газодинамическим) эффектом входа потока кислорода в канал, так и толщиной его стенки (ребра). Секции продольной вставки примыкают друг к другу так, что между задней кромкой предыдущего канала и передней кромкой последующего нет зазора, поэтому при прот кании кислорода из предыдущего канала в последующий происходат местное внезапное сужение и расширение потока кислорода изза разной толщины стенки каналов, Подобный эффект при небольших пережатиях каиала приводит к рациональной интенсификации теплоотдачи в канале, Более нагретью частички кислорода по сечению канала находятся у его стенок (ребер), а при дальнейшем движении кислорода они попадают в ядро потока следующего канала. Поскольку рядом с этими горячими частичками во вновь сформированном ядре потока присутствуют более холодные, то возникает дополнительный тепловой поток, Таким образом, если в гладком канале наблюдается однонаправленньгй тепловой поток от периферии к дру, то в рассеченном канале имеется разнонаправленный тепловой поток - от периферии к ядру и от ядра к периферии. Это явление способ- ствует интенсификации теплоотдачи в каналах. Использование предложенной кислородной фурмы позволит повысить эффективность охлаждения и ее стойкость. Формула изобретения 1,Кислородная фурма, содержащая торцовую головку с дутьевыми соплами, жестко соединенные с ней три концентрически расположенные трубы, средняя из которых образует верхней своей частью кольцевой зазор с крышкой фурмы, отлича ющ а я с я тем, что, с целью повьшения эффективности охлаждения, фурма снабжена профилированной вставкой, расположенной между наружной и средней трубами, жестко соединенной с последними в местах касания и образующей вместе с ними отдельные, равные между собой каналы, 2,Фурма по fi. 1, отличаю щ а Яс я тем, чта вставка вьтолнена рассеченной по высоте фурмы на секции, причем четные секции повернуты относительно нечетных секций на половину сечения отдельного канала, 3,Фурма по п, 1, отличаю щ а я с я тем, что ширина выступов и/или впадин вставки равна 0,4-1,0 величины зазора между наружной и средней трубами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1,Явойский В, И, и Ойке Г. Н, Металлургия стали, М,, Металлургия, 1973, с. 646. 2,Авторское свидетельство № 342916, кл, С 21 С 5/48, 07,07.60.

Фиг. Z

.5