Фурма для донной продувки металла газами в ковше
Полезная модель относится к области металлургии и может быть использована при внепечной обработке стали в ковше. Фурма содержит огнеупорную пробку с кольцевыми рядами сквозных продольных щелевых каналов, резонатор, расположенный в огнеупорной пробке, возбуждающий упругие акустические колебания газа, сопло Лаваля, встроенное в отражатель, выполненный 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 и газоподводящую трубку. Для увеличения пропускной способности фурмы сопло Лаваля имеет дополнительные периферийные каналы размером 0,5-0,85 диаметра выходного сечения. Использование полезной модели обеспечивает улучшение качества обработки металла. 1 з.п. ф-лы 2 фиг. черт.
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано 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 C21C 7/072, 2004 [2], №2025498 C21C 5/48, 1994 [3], №2291202 C21C 5/48, 2007 (2006.01) [4].
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков является фурма по патенту №2291202 C21C 5/48, 2007 (2006.01) [4]. 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. Диаметр резонатора составляет 1,45-1,60 диаметра выходного сечения сопла Лаваля.
Недостатком данной фурмы является ограниченная пропускная способность, что увеличивает время обработки металла и снижает ее эффективность.
Задачей изобретения является улучшение обработки металла, повышение его качества.
Техническим результатом является увеличение пропускной способности фурмы, уменьшение времени обработки металла, улучшение его качества.
Для реализации технического результата, согласно формуле изобретения, огнеупорная пробка содержит, по крайней мере, один
дополнительный кольцевой ряд сквозных продольных щелевых каналов, расположенный концентрично первому кольцевому ряду, а сопло Лаваля имеет дополнительные периферийные каналы для подачи газа в полость между внутренней поверхностью крышки и дном огнеупорной пробки.
В соответствии с п.2 формулы изобретения диаметр периферийных каналов составляет 0,5-0,85 диаметра выходного сечения сопла Лаваля.
Сущность полезной модели заключается в том, что дополнительный кольцевой ряд сквозных продольных щелевых каналов увеличивает суммарное проходное сечение огнеупорной пробки в полтора раза. Периферийные каналы сопла Лаваля позволяют адекватно увеличить объем продувочного газа, подаваемого в полость между внутренней поверхностью крышки и дном огнеупорной пробки без снижения давления на выходе из центрального канала сопла Лаваля. Повышенное количество 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.
Изменение диаметра периферийных каналов от указанного предела в большую сторону снижает скорость истечения газа из центрального канала сопла Лаваля, при этом падает мощность акустического генератора (уменьшается амплитуда звуковых колебаний, вплоть до полного затухания).
Уменьшение диаметра периферийных каналов не оказывает заметного влияния на увеличение пропускной способности фурмы.
Изобретение 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, газоподводящую трубку 3, сопло Лаваля 4 с центральным каналом 5 и дополнительными периферийными каналами 6 для подачи газа, резонатор 7, отражатель 8. Отражатель выполнен в виде металлической крышки со сферической поверхностью, закрывающей
дно огнеупорной пробки. Между внутренней поверхностью отражателя и дном огнеупорной пробки имеется полость, сообщенная со щелевыми каналами 2. Сопло Лаваля встроено в отражатель через съемник 9. Съемник 9 предназначен для удаления фурмы из днища сталеразливочного ковша при ее замене. К соплу Лаваля подведена газоподводящая трубка 3. Фурма заключена в металлический кожух 10. Резонатор, сопло Лаваля 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 и сопла Лаваля.
Диаметр резонатора составляет 1,45-1,60 диаметра выходного сечения сопла Лаваля, а его длина составляет 15-100 мм. Диаметр выходного сечения (центрального канала) сопла Лаваля составляет 4-12 мм. Расстояние от выходного сечения сопла до резонатора составляет 3-8 мм. Диаметр периферийных каналов составляет 0,5-0,85 диаметра выходного сечения (центрального канала) сопла Лаваля. При геометрических размерах, изменяемых в заявленных пределах, амплитудно-частотные характеристики звуковых колебаний находятся в диапазоне 100-4000 Гц, а расход газа до 700 литров/мин.
Фурма работает следующим образом. Продувочный газ под давлением 0,8-1,5 МПа подается через газоподводящую трубку 3, центральный канал 5 и дополнительные периферийные каналы 6 сопла Лаваля 4 в полость между внутренней поверхностью отражателя и дном огнеупорной пробки. При этом газ, истекающий с большой скоростью из центрального канала 5, попадает в резонатор 7. В резонаторе 7 генерируются упругие акустические колебания, обеспечивающие формирование газовому потоку пульсирующей волновой структуры.
Отражатель 8, 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 «Северский трубный завод» подтвердили возросшую пропускную способность фурмы, снижение времени продувки и уменьшение содержания в металле неметаллических и газовых включений.
Источники информации:
1. Патент РФ №2152441 С21С 7/072, 2000 [1];
2. Патент РФ №2186858 С21С 7/072, 2002 [2];
3. Патент №2025498 С21С 5/48, 1994 [3].
4. Патент №2291202 С21С 5/48, 2007 (2006.01) [4].
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, 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 отражатель сопло Лаваля и газоподводящую трубку, при этом резонатор, сопло Лаваля и газоподводящая трубка расположены соосно огнеупорной пробке, отличающаяся тем, что огнеупорная пробка содержит, по крайней мере, один дополнительный кольцевой ряд сквозных продольных щелевых каналов, расположенный концентрично первому кольцевому ряду, а сопло Лаваля имеет дополнительные периферийные каналы для подачи газа в полость между внутренней поверхностью крышки и дном огнеупорной пробки.
2. Фурма по п.1, отличающаяся тем, что диаметр периферийных каналов составляет 0,5-0,85 диаметра выходного сечения сопла Лаваля.
