Фурма для донной продувки металла газами в ковше

Фурма для донной продувки металла газами в ковше содержит огнеупорную пробку с кольцевыми рядами сквозных продольных щелевых каналов, керамический индикатор износа фурмы, расположенный в нижней части огнеупорной пробки, резонатор, возбуждающий упругие акустические колебания продувочного газа, отражатель и съемник. Резонатор выполнен в виде полого цилиндра, закрытого с торцов пластинами с отверстием в центре. Он установлен в съемнике заподлицо одним из торцов с поверхностью отражателя, имеющего плоскую форму. Улучшается качество обработки металла, повышается безопасность эксплуатации фурмы. 3 з.п. ф-лы 2 ил.

Полезная модель относится к металлургии и может быть использована при внепечной обработке стали в ковшах путем продувки инертным газом.

Известны фурмы для донной продувки металла газами в ковше с возбуждением акустических колебаний газа, например, по патентам РФ №2165986 С21С 7/072, 2001 [1], №2238984 С21С 7/072, 2004 [2], №2291202 С21С 5/48, 2007 (2006.01) [3].

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков является фурма по патенту РФ №2291202 С21С 5/48, 2007 (2006.01) [3]. Она содержит огнеупорную пробку с кольцевым рядом сквозных продольных щелевых каналов, резонатор, возбуждающий упругие акустические колебания газа, расположенный в огнеупорной пробке, отражатель в виде крышки, закрывающей дно огнеупорной пробки с возможностью образования сообщенной со сквозными продольными щелевыми каналами полости между внутренней поверхностью крышки и дном огнеупорной пробки, встроенное в крышку сопло Лаваля и газоподводящую трубку, при этом резонатор, сопло Лаваля и газоподводящая трубка расположены соосно огнеупорной пробке. Для удаления фурмы из днища сталеразливочного ковша она содержит съемник.

Недостатками данной фурмы являются ограниченная пропускная способность, что увеличивает время обработки металла и снижает ее эффективность, а также сложность в изготовлении и сборке акустического узла в составе сопла Лаваля, резонатора и отражателя со сферической поверхностью.

Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков и улучшение качества обработки металла.

Техническим результатом является улучшение качества обработки металла.

Для реализации технического результата, согласно формуле полезной модели, огнеупорная пробка содержит, по крайней мере, один дополнительный кольцевой ряд сквозных продольных щелевых каналов, расположенный концентрично первому кольцевому ряду, керамический индикатор износа, расположенный в ее нижней части, и резонатор, выполненный в виде полого цилиндра, закрытого с торцов пластинами с отверстием в центре и установленный в съемнике заподлицо одним из торцов с поверхностью отражателя, который имеет плоскую форму.

Поставленная задача решается путем увеличения пропускной способности фурмы. Повышенное количество акустически возбужденного газа увеличивает угол раскрытия пузырьковой струи, что ликвидирует «мертвые зоны» в ковше и интенсифицирует перемешивание металла. Колебательное движение пузырьков акустически возбужденного газа повышает его очистку. Площадь отверстия в пластинах, закрывающих торцы резонатора, составляет 1,0-1,5 площади сечения щелевых каналов дна огнеупорной пробки, что обеспечивает проход повышенного количества газа. Резонатор заявленного размера при этом генерирует акустические волны низкой частоты, устойчивые к затуханию в щелевых каналах огнеупорной пробки, что повышает активность пузырьков газа и улучшает обработку металла.

Кроме основного технического результата достигаются дополнительные. Так, керамический индикатор износа, расположенный в нижней части огнеупорной пробки соосно ей, повышает безопасность эксплуатации фурмы. Появление темного пятна в центре огнеупорной пробки, видимого при обработке фурмы после разливки, указывает на износ огнеупорной пробки и необходимость замены фурмы. Выполнение отражателя плоским и исключение из конструкции акустического узла сопла Лаваля значительно упрощает изготовление и сборку фурмы.

Полезная модель поясняется примером выполнения фурмы, представленным на фигурах чертежа (фиг.1, фиг.2). Фурма устанавливается в днище ковша.

Фурма включает в себя огнеупорную пробку 1 с кольцевыми рядами сквозных продольных щелевых каналов 2 и керамическим индикатором износа 3, резонатор 4, отражатель 5, газоподводящую трубку 6, съемник 7. Отражатель 5 выполнен в виде металлической крышки с плоской поверхностью, закрывающей дно огнеупорной пробки. Между внутренней поверхностью отражателя и дном огнеупорной пробки имеется полость 8, сообщенная со щелевыми каналами 2. Резонатор встроен в съемник 7 заподлицо одним из торцов с поверхностью отражателя. Съемник 7 предназначен для удаления фурмы из днища сталеразливочного ковша при ее замене. Фурма заключена в металлический кожух 9. Между огнеупорной пробкой 1 и отражателем 5 могут быть установлены дополнительные опоры для исключения проседания тела пробки под тяжестью металла в полость 8. Резонатор, керамический индикатор, съемник и газоподводящая трубка расположены на одной оси по центру фурмы.

Расчетами и экспериментами установлена зависимость частоты акустических колебаний и, соответственно, диаметра образующихся пузырей газа от линейных параметров резонатора. Внутренний диаметр резонатора (пространства, ограниченного внутренней поверхностью цилиндра) составляет 1,8-2,2 его высоты, при этом амплитудно-частотные характеристики звуковых колебаний находятся в диапазоне 1-3 КГц.

Для оптимизации объема подачи и расхода газа площадь отверстия в пластинах составляет 1,0-1,5 площади сечения щелевых каналов дна огнеупорной пробки.

Фурма работает следующим образом.

Продувочный газ под давлением 0,8-1,5 МПа подается через газоподводящую трубку 6 в резонатор 4 и далее в полость 8 между внутренней поверхностью отражателя и дном огнеупорной пробки. В

резонаторе 4 генерируются упругие акустические колебания, обеспечивающие формирование газовому потоку пульсирующей волновой структуры.

Отражатель 5, отражая акустические волны, направляет пульсирующий газовый поток в сквозные продольные щелевые каналы 2 огнеупорной пробки 1. На выходе из сквозных продольных щелевых каналов 2 поток газа дробится на пузырьки, оптимальный диаметр которых задан размером щелевых каналов и амплитудно-частотной характеристикой звуковых колебаний. Движение пузырьков в жидком металле осуществляется в колебательном режиме, что положительно влияет на гомогенизацию состава и качество очистки металла.

Колебательное движение пузырей газа на выходе из сквозных продольных щелевых каналов препятствуют также проникновению в щели металла и их зарастанию при изменении режима продувки, что способствует увеличению срока службы огнеупорных пробок и снижению времени подготовки фурмы к продувке.

Фурма для донной продувки является сменным устройством, заменяемым после износа огнеупорной пробки. В качестве огнеупорной массы для изготовления пробки применяется, например, высокоглиноземистая низкоцементная тиксотропная масса.

Испытания предложенной фурмы на ОАО «Камасталь» подтвердили ее эффективность.

Источники информации:

1. Патент РФ №2165986 С21С 7/072, 2001 [1],

2. Патент РФ №2238984 С21С 7/072, 2004 [2],

3. Патент №2291202 С21С 5/48, 2007 (2006.01) [3].

1. Фурма для донной продувки металла газами в ковше, содержащая огнеупорную пробку с кольцевым рядом сквозных продольных щелевых каналов, резонатор, возбуждающий упругие акустические колебания газа, отражатель в виде крышки, закрывающей дно огнеупорной пробки с возможностью образования сообщенной со сквозными продольными щелевыми каналами полости между внутренней поверхностью крышки и дном огнеупорной пробки, газоподводящую трубку и съемник, при этом резонатор, газоподводящая трубка и съемник расположены соосно с огнеупорной пробкой, отличающаяся тем, что огнеупорная пробка содержит по крайней мере один дополнительный кольцевой ряд сквозных продольных щелевых каналов, расположенный концентрично первому кольцевому ряду, и керамический индикатор износа, расположенный в ее нижней части, а резонатор выполнен в виде полого цилиндра, закрытого с торцов пластинами с отверстием в центре и установленного в съемнике заподлицо одним из торцов с поверхностью отражателя.

2. Фурма по п.1, отличающаяся тем, что площадь отверстия в пластинах составляет 1,0-1,5 площади сечения щелевых каналов дна огнеупорной пробки.

3. Фурма по п.1, отличающаяся тем, что внутренний диаметр резонатора составляет 1,8-2,2 его высоты.

4. Фурма по п.1 или 2, отличающаяся тем, что отражатель имеет плоскую форму.