Фурма для продувки металла в ковше

Полезная модель относится к области черной металлургии и предназначено для продувки металла в ковше. Фурма для продувки металла содержит металлическую трубу, футерованную снаружи огнеупорами, в которую установлены пульсаторы, выполненные из жестко прикрепленных к трубе стержней. Оси пульсаторов располагаются перпендикулярно оси трубы и параллельно друг другу, причем ось верхнего пульсатора расположена от верхнего среза трубы на расстоянии 1,6-1,8 внутреннего ее диаметра, а ось нижнего пульсатора - на расстоянии 0,05-5,0 внутреннего диаметра трубы от среза в нижней ее части, при этом диаметр пульсаторов равен 0,25-0,45 внутреннего диаметра трубы фурмы. 1н. п. ф-лы, 1 фиг.

Полезная модель относится к области черной металлургии, а именно, к устройствам, предназначенным для обработки металла газом в ковше.

Известна фурма с цилиндрическим соплом, состоящая из полой трубы, футерованной огнеупорами, и эксцентрично установленным в ней цилиндрическим стержнем. (AC CСCP 1137108 А, Кл С 21 С 5/48, 1985).

Недостатком данной фурмы является сложность ее конструкции, и частичное сглаживание пульсаций вследствие большой протяженности щелевого канала и малой его ширины, пульсирующий поток после попадания в металл разрушается с образованием крупных пузырей, что способствует захлестыванию фурмы выплесками металла. Кроме того, щелевая часть фурмы постепенно зарастает металлом, что приводит к дальнейшему сглаживанию пульсаций, к снижению интенсивности перемешивания и снижению степени усвоения ферросплавов и механических свойств чугуна.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности решению является фурма, содержащая металлическую трубу, футерованную снаружи огнеупорами, и с последовательно расположенными внутри ее модульными генераторами колебаний в виде диафрагмированного канала. (А.М.Сизов. Газодинамика и теплообмен газовых струй в металлургических процессах, стр.111-113, Москва, Металлургия, 1987.)

Недостатком данной фурмы является сложность ее изготовления и установка пульсаторов внутри фурмы. Кроме того, при продувке металла фурмой данной конструкции Недостаточна мощность перемешивания металла в ковше вследствие того, что газы, вытекающие через нижнее сопло, не дают мощной пульсации и не позволяют получать фурме динамическое воздействие.

Задачей полезной модели является упрощение конструкции фурмы, повышение интенсивности перемешивания металла и степени усвоения ферросплавов, улучшение механических свойств металла.

Указанная задача решается тем, что фурма, содержащая металлическую трубу, футерованную снаружи огнеупорами и установленными внутри ее пульсаторами, выполненными в виде жестко прикрепленных к трубе стержней, согласно полезной модели, оси пульсаторов расположены перпендикулярно оси трубы и параллельно друг другу, причем ось верхнего пульсатора расположена от верхнего среза трубы на расстоянии (1,6-1,8)Дт, а ось нижнего пульсатора - на расстоянии (0,05-5,0)Дт от среза в нижней части трубы, при этом диаметр пульсаторов равен (0,25-0,45)Дт, где Дт - внутренний диаметр трубы, мм.

Технический результат, который может быть получен при использовании полезной модели, заключается в том, что при обтекании потоком газа пульсаторов образуется вихревой след, причем вихри сбегают с определенной периодичностью. Образующаяся при этом на срезе трубы неустойчивая газовая полость - каверна распадается с образованием большого количества мелких газовых пузырьков, что повышает степень рафинирования чугуна от газов, неметаллических включений, например, графитовой спели, и тем самым повышает прочностные свойства металла. Наложение пульсаций приводит к тому, что при внедрении газа в металл при выходе из трубы пульсации передаются и самой фурме, и сама фурма становится излучателем колебаний, что приводит к еще более интенсивному перемешиванию металла.

Технический результат достигается при указанной совокупности признаков в формуле полезной модели.

Расположение осей пульсаторов перпендикулярно оси трубы обеспечивает равномерность схода вихрей с равномерной периодичностью на срезе трубы, а расположение осей пульсаторов параллельно друг другу усиливает интенсивность пульсаций при наложении их от верхнего пульсатора к

пульсациям, исходящим от нижнего пульсатора, что значительно повышает интенсивность перемешивания и ведет к повышению усвоения ферросплавов и повышению прочностных свойств чугуна.

Расположение оси верхнего пульсатора на расстоянии (1,6-1,8)Дт от верхнего среза трубы выбрано из конструктивных соображений. Расположение оси верхнего пульсатора от верхнего среза трубы на расстоянии менее 1,6Дт приводит к изменению характера пульсаций, вызванных неоднородностью потока газа при переходе от места соединения трубопроводов подвода газа к верхней части трубы фурмы, в которой установлен верхний пульсатор, что приводит к уменьшению резонансных явлений при наложении пульсаций, генерируемых верхним пульсатором, с пульсациями нижнего пульсатора. Уменьшение резонансных явлений приводит к уменьшению перемешивания металла в ковше и усвоения ферросплавов.

Расположение оси верхнего пульсатора на расстоянии более чем 1,8Дт от верхнего среза трубы приводит к тому, что уменьшается мощность колебаний самой фурмы вследствие уменьшения амплитуды ее колебаний, что приводит к изменению интенсивности перемешивания металла в ковше и, как следствие этого, к снижению усвоения ферросплавов и понижению механических свойств чугуна.

Расположение оси нижнего пульсатора на расстоянии меньше 0,05 Дт от среза в нижней части трубы нецелесообразно, т.к. во время продувки происходит захлестывание металлом пульсатора и закозление трубы фурмы, а при расположении оси пульсатора на расстоянии более 5,0 Дт происходит частичное сглаживание пульсаций, вследствие этого уменьшается мощность воздействия струи на расплав, что снижает эффект перемешивания металла в ковше, при этом снижается влияние продувки на перемешивание металла, удаление неметаллических включений и повышение прочностных свойств.

Выбор диаметра пульсатора (Дп) менее 0,25 Дт нецелесообразен, т.к. приводит к уменьшению отношения сечения пульсатора к проходному сечению

трубы фурмы, вследствие чего вихревой поток от пульсатора незначителен по сравнению с базовым потоком в фурме, поэтому происходит недостаточное дробление струи газа, вследствие чего снижается перемешивание металла с ферросплавами, снижается их усвоение, ухудшается удаление неметаллических включений.

При выборе диаметра пульсатора более 0,45 Дт ухудшается качество металла и интенсивность перемешивания металла, т.к. периодические пульсации, которые образуются при обтекании пульсатора накладываются на хаотические пульсации, которые образуются при обтекании газовым потоком шероховатых стенок фурмы, что приводит к сглаживанию пульсаций и, как следствие этого к снижению интенсивности перемешивания чугуна, к снижению усвоения ферросплавов и механических свойств чугуна.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг изображена фурма (вид прямо - основной вид), А-А - разрез.

Фурма содержит стальную трубу 1, футерованную огнеупорами 2, в верхней и нижней части стальной трубы располагаются пульсаторы 3, 4, которые крепятся к трубе при помощи сварки.

Эксплуатация предлагаемой фурмы осуществляется следующим образом.

Пример (вариант 3, таблица).

Предлагаемая полезная модель испытана на участке подготовки чугуна в цехе изложниц ОАО ЗСМК. Фурму изготавливали из металлической трубы с внутренним диаметром 41 мм, длиной цилиндрической части 3500 мм. Пульсаторы, выполненные из стержней металлических, приваривали сваркой в верхней части на расстоянии 70 мм от верхнего среза трубы фурмы (70/41=1,7) и в нижней части на расстоянии 123 мм от нижнего среза трубы фурмы (123/41=3,0). Диаметр пульсатора равен 14,4 мм (Дп/Дт=0,35).

Продувку производили газообразным азотом в ковше емкостью 60 т. Технологические параметры установки пульсаторов и результаты продувки сведены в таблицу. Наилучшие данные по усвоению ферросплавов и механическим

свойствам чугуна получены на опытах 2, 3, 4,где расположение пульсаторов в трубе фурмы и отношение Дп/Дт соответствуют заявляемым в полезной модели пределам. Усвоение ферросплавов и механические свойства на этих опытах составили соответственно 85-90% и 135-145 МПА против 78% и 123 МПА по прототипу.

Использование предлагаемой полезной модели позволяет повысить усвоение ферросплавов и улучшить механические свойства чугуна при простоте конструкции фурмы.

Предлагаемая полезная модель промышленно применима и может быть использована при обработка металла в ковше инертным газом.

Фурма, содержащая металлическую трубу, футерованную снаружи огнеупорами и установленными внутри ее пульсаторами, выполненными в виде жестко прикрепленных к трубе стержней, отличающаяся тем, что оси пульсаторов расположены перпендикулярно оси трубы и параллельно друг другу, причем ось верхнего пульсатора расположена от верхнего среза трубы на расстоянии (1,6-1,8) Д_т, а ось нижнего пульсатора - на расстоянии (0,05-5,0) Д _т от среза в нижней части трубы, при этом диаметр пульсаторов равен (0,25-0,45) Д_т, где Д _т - внутренний диаметр трубы, мм.