Многосопловая фурма для продувки металла Советский патент 1982 года по МПК C21C5/48 

Изобретение относится к металлургии,, а именно к многосопловым охлаждаемым кислородным фурмам, применяемым для продувки жидкой сталеплавильной ванны при подаче кислорода сверху.

Известны кислородные фурмы для продувки жидкого металла, состоящие из корпуса и головки с несколькими продувочными соплами, расположенными . как в центре, так и по концентрическим окружностям, в которых продувочные сопла выполнены круглыми расширяющимися (конические сопла Лаваля) tl.

Конические сопла Лаваля, обеспечивающие в случае расчетного режима истечения максимальную энергию истекающих струй, при взаимодействии с расплавленным металлом не могут являться конструктивно наилучшими с точки зрения максимальной реакционной поверхности, минимального брызгоуноса и заметалливания фурмы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату, является многосопловая продувочная фурма, содержащая тракты для подвода и отвода охлаждающей воды и подвода газа окислителя и головку

конической фурмы с соплами, оси которых параллельны и симметричны относительно оси фурмы, а с целью повы;иения стойкости фурмы (торцовой части ее головки) соседние продувочные сопла приближены друг к другу до расстояния между осями, равном 1-1,2 диаметра сопла 2 .

Данная фурма имеет круг.лые цилинд10рические сопла (конические сопла Лаваля) , которые при параллельном расположении (также и при ином другом расположении, когда их оси не пересекаются вне головки) формируют струи,

15 действующие на расплав как одиночные расширяющие струи. Количество образующихся капель ( брызг ) при соударении одиночной расширяющейся струи с жидким металлом, а также поверхность

20 лунки (кратера) в металле, обуславливающая реакционную поверхность, зависит от импульса струи и площащи поперечного сечения ее в месте контакта с зеркалом ванны.

25

Таким образом, применение извест- . ьых конструкций фурм ограничивает возможность дальнейшего увеличения реакционной поверхности и уменьшения брызгоуноса и, с.педовательно, заме30та.чливания фурмы. Цель изобретения - увеличение реакционной поверхности и уменьшение брызгруноса и заметалливания фурмы. Указанная цель достигается тем, что в водоохлаждаемой фурме/ содержащей тракты для подвода и отвода охлаждающей воды и подвода газа окислителя и головку с соплами, головка фурмы состоит из сопловых блоков, расположенных по окружности и в центре, причем каждый сопловой . ; блок выполнен в .виде группы сопелв Количестве не менее трех, оси сопел одного блока пересекаются под углом 6-10° в одной точке, расположенной на оси симметриисоплового блока вне головки фурмы. Отдельные сопла каждого соплового блока выполнены в виде конических сопел Лаваля. Разделение газового потока в сопловом блоке на отдельные расходящиеся струи с последующим их слиянием в одной точке позволяет получить сжатую результирующую струю в месте сли яния отдельных струй, т.е. имеющую площадь поперечного сечения в точке слияния меньшую, нежели площадь попе речного сечения обычной одиночной струи на таком же удалений от среза сопла, что и точка слияния нескольких струй, истекающих из соплового блока. При этом условном сравнении должно быть равенство скоростей и секундных количеств движения сравниваемых струйi Таким образом, распола гая головку фурмы на таком расстояНИИ от зеркала ванны, чтобы точка слияния струй находилась в месте кон такта с металлом, можно сократить ко личество капель металла, выносимых из ванны, и уменьшить заметалливание фурмы в периоды отсутствия шлаковой фазы или при свернутом шлаке. Одновременно возрастает против обычного угол раскрытия результирующей затопленной струи при достаточно высоких значениях турбулентности как в самой струе, так и на границе с металлом, что вызывает увеличение внутренней. поверхности лунки, кратера, а следовательно, и реакционной поверхности Диапазон угла слияния струй 610° выбран экспериментально. При угл меньшем 6 не достигается достаточного сжатия результирующей струй, а .при угле большем 1сР значительно воз растают потери энергии результирующей струи и уменьшается необходимое расстояние между зеркалом металла и торцовой частью головки фурмы, так как слияния струй приближается к головке фурмы. На фиг. 1 представлены вариант предлагаемой конструкции многосопловой фурмы с семью сопловыми блоками (вид на торцовую часть головки фурмы) ; на фиг. 2 .- разрез А-А на фиг. 1 (продольный разрез фурмы в головной части) . Фурма состоит из трех концентрично расположенных труб 1-3 (фиг. 2), образующих центральный тракт для подвода газообразного окислителя и тракты для подвода и отвода охлаждающей воды I на фиг. 2 показаны стрелками с надписями) и охлаждаемой головки 4 с семью, сопловыми блоками 5, .каждый из которых состоит из четырех конических сопел Лаваля 6, оси которых пересекаются под углом 2р 6-10 в одной точке, расположенной на оси симметрии каждого соплового блока вне головки, фурмы. Шесть сопловых блоков расположены по окружности и один в центре торцовой части головки фурмы. Фурма работает следующим образом. Газ окислитель из газового тракта разделяется сопловьпу1и блоками вначале на несколько потоков (в данном случае на.7 потоков), а .затем каждый поток, в свою очередь - по четыре отдельные струи, которые вне головки фурмы сливаются под углом 6-10°в результирующие струи (их количество будет равно 7).. Эти результирующие струи, внедряясь в жидкий металл сразу же после их возникновения, поз.воляют уменьшить брызгоунос и увеличить реакционную : поверхность. За счет увеличения реакционной поверхности повышается интенсивность реакций и сокращается время продувки, что влечет за собой увеличение производительности агрегатов. Так экспериментальным путем установлено, что производительность кислородных конвертеров может быть увеличена на 1,01,2%. Путем моделирования установлено, что количество капель (брызг), выносимых из конвертера, уменьшается на 20-25%. Этот фактор способствует увеличению выхода жидкой годной стали. Формула изобретения Многосопловая фурма для продувки металла, содержащая тракты для подвода и отвода охлаждающей воды И подвода окислителя и головку с соплами, отличающаяся тем, что, с целью увеличения реакционной по- верхности, уменьшения брызгоуноса и заме.талливания фурмы, головка фурмы состоит из сопловых, блоков, располо женных.по окружности и в центре, причем каждый сопловый блок выполнен в виде группы сопел в количестве не менее трех, с пересечением осей сопел одного блока под углом 6-10° в одной точке, расположенной на оси симметрии

каждого соплового блока вне 1оловки фурмы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 391183, кл. С 21 С 5/48, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР 359273, кл. С 21 С 5/48, 1971.

/

А-/

L Л

Фиг.