Фурма для донной продувки металла газами в ковше

Техническое решение относится к металлургии и может быть использовано при внепечной обработке стали в ковше путем продувки инертным газом. Донная продувка металла аргоном в ковше осуществляется через систему донной продувки и используется для обработки жидкой стали при выпуске плавок из конвертера при обработке на агрегатах доводки стали, на установке вакуумирования стали, на агрегатах печь-ковш, установке электродугового нагрева стали. Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решения, является увеличение срока службы продувочной фурмы при одновременном снижении удельного расхода огнеупорных материалов на изготовление фурм в течение межремонтного периода, соответственно снижаются трудозатраты как на изготовление фурм, так и на ремонт ковшей в целом. Технический эффект достигается за счет того, что в фурме, включающей металлическую гильзу с дном, заполненную огнеупорным наполнителем, в котором заформован керамический сердечник с газовыми каналами, в качестве огнеупорного наполнителя использован материал с объемной плотностью 2,8 г/см ³, например, корунд, а керамический сердечник расположен по центральной вертикальной оси фурмы и выполнен спрессованным из материала объемной плотностью 3,1 г/см³, например, циркониевого корунда. Преимуществом предлагаемой конструкции фурмы по сравнению с известной по прототипу является увеличение срока службы за счет повышения прочностных характеристик керамического стержня. Соответственно снижаются затраты на изготовление фурм, увеличивается межремонтный период ковшей по причине замены фурм для донной продувки. 1 н.п.ф., 1 ил.

Полезная модель относится к металлургическому производству и может быть использована при внепечной обработке стали в ковшах.

Внепечная обработка стали в ковшах производится с помощью системы донной продувки. При этом осуществляются операции усреднения химического состава металла и его температуры по объему сталеразливочного ковша, интенсификации процесса дегазации металла при вакуумной обработке, удаления газов и неметаллических включений из жидкой стали, рафинирования металла от серы при обработке его на установке печь-ковш.

Одним из основных узлов системы донной продувки металла является устройство для донной продувки, размещенное в днище сталеразливочного ковша.

Известны пористые и щелевые фурмы для донной продувки металла газами в ковше, например, фурмы по патентам РФ 2152441 МПК C21C 7/072, 2000; 2186858 МПК C21C 7/072, 2002, 34538 МПК C21C 7/072, 2003.

Известна, например, фурма по патенту 34538, МПК C21C 7/072 «Фурма для донной продувки металла газами в ковше».

Известная фурма содержит металлическую гильзу с дном, заполненную огнеупорной массой, в которой выполнены сквозные продольные щелевые каналы, расположенные в кольцевом ряду концентрично металлической гильзе. В нижней части фурмы между огнеупорной массой и дном образован зазор в виде сформованных в огнеупорной массе у дна гильзы кольцевых и радиальных каналов, соединяющий продольные щелевые каналы с полостью газоподводящей трубки. Фурма в верхней части содержит металлический индикатор износа, а в нижней части кольцевой паз на наружной поверхности металлической гильзы.

Сквозные продольные щелевые каналы выполнены в огнеупорной массе с помощью закладных пластин, удаляемых после твердения огнеупорной массы. В качестве огнеупорной массы применяется высокоглиноземистая низкоцементная тиксотропная огнеупорная масса.

Фурма для донной продувки является сменным устройством, заменяемым после износа.

Известная фурма имеет ряд существенных недостатков. Фурма имеет ограниченную газопропускную способностью. Из-за динамического сопротивления газовому потоку в системе кольцевых и радиальных канавок, а также в щелевых каналах из-за невысокой чистоты их поверхности наблюдаются значительные потери давления продувочного газа при прохождении его через фурму.

Кроме того, фурма имеет недостаточный рабочий ресурс из-за выгорания огнеупорной массы во время обработки щелевых каналов кислородом с целью удаления попавшего в них металла, а также преждевременному сгоранию при этой операции и металлического индикатора износа.

Известна фурма для донной продувки металла с более высокой пропускной способностью и увеличенным рабочим ресурсом.

В отличие от фурмы по патенту 34538 известная фурма содержит дополнительный кольцевой ряд щелевых каналов, расположенный концентрично первому кольцевому ряду (см. патент РФ 45139, МПК C21C 7/072, 2004 г.).

Однако, данная фурма также имеет ограниченную газопропускную способность из-за заметалливания щелевых продувочных каналов, низкий срок службы из-за выгорания огнеупорной массы, высокие эксплуатационные затраты.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является фурма, содержащая металлическую гильзу с дном, заполненную огнеупорной массой, в которой выполнены сквозные продольные щелевые каналы, а в нижней части гильзы между огнеупорной массой и дном зазор, соединяющий продольные щелевые сквозные каналы с полостью газоподводящей трубки, индикатор износа и дополнительно содержит заформованный в огнеупорную массу керамический сердечник, в котором выполнены сквозные продольные щелевые каналы, при этом керамический сердечник имеет на поверхности не менее двух поперечных выступов радиусом 15-16 мм, зазор имеет форму кругообразного углубления в огнеупорной массе, а индикатор износа состоит из двух половин керамического тела, противоположно сопряженных с поверхностью керамического сердечника, расположенных в нижней части фурмы имеющих не менее двух поперечных выступов радиусом 5-6 мм на сторонах сопряжения с огнеупорной массой (см. патент РФ 110747 от 22.06.2011 г., МПК C21C 5/00 «Фурма для донной продувки металла газами в ковше» - прототип).

Однако, несмотря на то, что в данной конструкции фурмы увеличена газопропускная ее способность, данная конструкция фурмы имеет недостатки. В процессе эксплуатации износу в основном подвержен керамический сердечник, при разрушении которого производится замена всей фурмы. При этом увеличивается расход огнеупорных материалов на изготовление фурм, соответственно увеличиваются затраты на ее изготовление и ремонт ковшей.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решения, является увеличение срока службы продувочной фурмы при одновременном снижении удельного расхода огнеупорных материалов на изготовление фурм в течение межремонтного периода, соответственно снижаются трудозатраты как на изготовление фурм, так и на ремонт ковшей в целом.

Технический эффект достигается за счет того, что в фурме, включающей металлическую гильзу с дном, заполненную огнеупорным наполнителем, в котором заформован керамический сердечник с газовыми каналами, в качестве огнеупорного наполнителя использован материал с объемной плотностью 2,8 г/см ³, например, корунд, а керамический сердечник расположен по центральной вертикальной оси фурмы и выполнен спрессованным из материала объемной плотностью 3,1 г/см³, например, циркониевого корунда.

Сущность технического решения поясняется чертежом.

На фиг.1 изображен разрез фурмы, вид спереди.

Фурма включает в себя металлическую гильзу - корпус 1 с огнеупорным наполнителем 2, керамический сердечник 3 с газовыми каналами 4.

Пример конкретного выполнения.

Металлическая гильза 1 фурмы изготавливается из нержавеющей жаропрочной стали толщиной 0,8-1,0 мм.. Керамический сердечник 3 изготавливается в форме цилиндра или параллепипеда методом прессования или наливом. В качестве материала для изготовления керамического сердечника 3 используют циркониевый корунд или циркит с объемной плотностью 3,1 г/см³.

Сердечник выполняют со щелевыми или пористыми газовыми каналами 4 с симметричным их расположением. Количество газовых каналов в сердечнике не ограничивается, в зависимости от размеров фурмы их количество может варьироваться от 2-х до 5-ти и более.

Сердечник подвергают обжигу при температуре 1300-2000°C и заформовывают огнеупорным наполнителем в стальной корпус 1. В качестве огнеупорного наполнителя используют керамический материал с объемной плотностью 2,8 г/см³, например, корунд.

Преимуществом предлагаемой конструкции фурмы по сравнению с известной по прототипу является увеличение срока службы за счет повышения прочностных характеристик керамического стержня. Соответственно снижаются затраты на изготовление фурм, увеличивается межремонтный период ковшей по причине замены фурм для донной продувки.

Фурма для донной продувки металла газами в ковше, содержащая металлическую гильзу в форме усеченного конуса с дном, заполненную огнеупорным наполнителем, в котором заформован керамический сердечник с газовыми каналами, отличающаяся тем, что в качестве огнеупорного наполнителя использован материал с объемной плотностью 2,8 г/см ³, например корунд, а керамический сердечник расположен по центральной вертикальной оси фурмы и выполнен спрессованным из материала объемной плотностью 3,1 г/см³, например циркониевого корунда.