Фурма для продувки кислородом ванны электродуговой печи Советский патент 1981 года по МПК C21C5/48 

(54) ФУРМА ДЛЯ ПРОДУВКИ КИСЛОРОДОМ ВАННЫ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЕЧИ

1

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно, к производству стали в дуговых электропечах.

Известна фурма для продувки жидкого металла в металлургической печи газообразным окислителем, состоящая из концентрически расположенных труб, образующих тракты для газа и охлаждения и головки с выходными соплами, расположенными под углом 10-40° к горизонтали, а отношение суммарной площади выходных сечений диаметрально противоположно направленных сопл, расположенных по продольной оси ванны, к суммарной площади всех выходных сечений сопл фурмы равно 0,5-0,7 1.

Однако тако.е устройство фурмы для продувки металлической ванны кислородом, не обеспечивает снижение угара металла и снижение пылёобразования при продувке и недостаточна усваимость металлической ванной вдуваемого кислорода.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является фурма для продувки кислородом металлической ванны в электропечах, состоящая из концентрически расположенных труб, образующая каналы для охлаждающей воды и

окислителя, и многосопловой головки, в которой дутьевые сопла одинаковых проходных сечений, равномерно расположенные по окружности, устанавливают под разными углами к оси фурмы 2.

Недостатком данной фурмы является то, что при симметричной подаче кислорода часть струй направляется непосредственно в зону горения дуг, где температура металла достигает 2500-3000°С, вследствие чего усиливается испарение металла и пылеобразование. К тому же струи равного энергетического потенциала не могут обеспечить эффективный массообмен при переменной глубине ванны. В результате при продувке ванны электропечи через фурму данной конструкции повышается угар металла и пылеоб 5 разование, снижается коэффициент полезно, го использования кислорода.

Цель изобретения - снижение пылёобразования и угара металла и увеличение выхода годного.

Поставленная цель достигается тем, что фурма снабжена соплом, выполненным в осевой плоскости фурмы под углом 15-20° к ее оси и имеет проходное сечение, составляющее 35-50% от суммарной площади

проходных сечений всех сопл, а сопла с равновеликими проходными сечениями выполнены под углом к осевой плоскости большого сопла 80 -120° и под углом к оси фурмы 15- 45°.

Такая конструкция фурмы позволяет эффективно организовать рассредоточенную ориентированную продувку струями с различным энергетическим и кислородным потенциалом для обеспечения равномерного распределения кислорода по объему ванны, эффективного перемешивания металла, что приводит к снижению угара металла и пылеобразования в процессе плавки.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 представлена предлагаемая фурма, разрез по ее оси; на фиг. 2 - то же, вид снизу.

Фурма состоит из канала 1, подводяшего воду, кольцевых каналов 2 и 3 для подачи кислорода и для отвода воды, медной головкн с переточными отверстиями 4, соединяюш,ими каналы 1 и 3. Главное сопло 5 и сопло 6 имеют различные по площади проходные сечения, выполнены в осевых плоскостях под углом к оси фурмы.

Площадь сечения большого сопла 5 составляет 35-50% от суммарной площади проходных сечений всех сопл, сопла 6 имеют равновеликие проходные сечения.

Угол наклона больщого сопла 5 составляет 15-20°, угол наклона двух других сопл 6 составляет 15-45°. Осевые плоскости дутьевых сопл 6 образуют с осевой плоскостью большого сопла 5 угол, равный 80-120°. Пределы,-указанные для значения параметров и соотношения между ними, вытекают из следующего. Кислородная фурма на электропечи установлена, как правило, на границе конического и прямого участков ванны, т. е. на границе зон с максимальной глубиной в центральной части и переменной в периферийной части. Нижний предел (35%) величины площади сечения одного большого сопла учитывает условия на электропечи, при которых источник дутья расположен на минимальном удалении от центра ванны. При этом реализуется вариант симметричной рассредоточенности продувки по аналогии с конвертерами с верхним дутьем. Следовательно этот вариант является предельным и -выполнение сечения размером ниже 35% по площади нецелесообразно из-за возникновения асимметрии в подаче кислорода. Верхний предел (50%) учитывает максимальную степень асимметрии расположения кислородной фурмы на печи. При этом реализуется вариант симметричной продувки, что обес. печивает равномерное распределение вдуваемого кислорода в центральной и периферийной зонах ванны. Кроме того, при выборе площадей проходных сечений дутьевых сопл в соотношении 1:1:2, кислородный и энергетический потенциал вдуваемого кислорода распределяется в том же отношении между

струями, что обеспечивает оптимальную глубину их проникновения в ванну с переменной глубиной в зонах внедрения. Благодаря этому достигаются эффективные условия взаимодействия вдуваемого кислорода с расплавом: максимальное перемешивание ванны, высокий коэффициент использования кислорода, что обеспечивает минимальный уровень пылеобразования и угара металла. При увеличении степени асимметричности распределения кислорода по соплам более 50%, например соотношении сечений сопл 1:1:3 и более, невозможно обеспечить эффективное условие взаимодействия с расплавом для всех струй одновременно. Это связано с существенно различающейся проникающей способностью струй, равноотстоящих от зеркала металла, при этом происходит опережающий рост интенсивности пылеобразования. Выполнение периферийных сопл в осевых плоскостях под углом 80-120° к осевой плоскости центрального сопла позволяет направлять кислород в области, равноудаленные от футеровки печи и высокотемпературных зон, образующихся при горении дуг. Последнее обеспечивает повышение стойкости футеровки и снижение угара металла и легирующих.

Диапазон углов наклона сопл к оси фурмы позволяет выбрать оптимальные отношения вертикальной составляющей струй к горизонтальной для обеспечения требуемой гидродинамики ванны при различных расходах кислорода по соплам. Во-первых, выбранный диапазон углов наклона сопл к оси фурмы исключает интерференционные взаимодействия истекающих струй, что обеспечивает раз. деление реакционных зон в объеме ванны и направленное воздействие горизонтальной составляющей импульса струй на перемешивание металла. Во-вторых, как установлено практикой сталеварения для струи взаимодействующей в центральной части ванны величина угла в 15-20° является оптимальной при верхней продувке. Диапазон утла 15- 45° наклона сопл меньщего диаметра позволяет более оптимально распределить кислород в периферийной части с учетом геометрии ванны, положения фурмы по отнощению к центру ванны и к зеркалу металла. Величина 45° является предельно допустимой при верхней продувке, поскольку при отношении вертикальной составляющей струи к горизонтальной меньшем 1,0 опережающим образом снижается эффективность взаимодействия кислорода с расплавом: растет угар металла и пылеобразование, увеличивается доля неусвоенного кислорода.

Продувку осуществляют следующим образом.

Фурма установлена на высоте 500 мм от зеркала металла (соплом 5 в направлении центра ванны). Кислород поступает в головку по центральному кольцевому каналу 2 фурмы. Проходя в дутьевых соплах 5 и 6