Фурма для продування металургійних розплавів

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при рафинировании железоуглеродистого расплава кислородом в плавильных агрегатах, преимущественно в конвертерах. Известно сопло продувочной фурмы сталеплавильного агрегата, содержащее корпус, центральное сопло с конфузором, критическим сечением и диффузором, образующие тракт подачи первичного кислорода и периферийное кольцевое сопло, служащее трактом подачи вторичного кислорода, причем каждый тракт подачи кислорода соединен с индивидуальным подводом кислорода в фурме [Метц П. и др. Опыт по применению сопел для управления перемешиванием ванны при продувке фосфористого чугуна в 50-т конвертерах. - Черныеметаллы, 1965, № 15, с. 8, рис. I]. Основным недостатком известного сопла является индивидуальный раздельный подвод кислорода для первичного ("жесткого") и вторичного ("мягкого") дутья, что приводит к усложнению конструкций трактов подачи энергоносителей, конструкции машины подачи кислорода, конструкции самой продувочной фурмы. Кроме этого, наличие двух параллельных трактов подачи кислорода приводит к слиянию двух потоков в общий поток при контакте с ванной конвертера Это приводит к дожиганию потока горячих газов у торца головки фурмы, что снижает стойкость сопел. Для замены сопел необходимо менять головку фурмы. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сопло продувочной фурмы сталеплавильного агрегата, содержащее корпус, сменное центральное сопло с конфузором, критическим сечением и диффузором, образующее тракт подачи первичного кислорода, и периферийное кольцевое сопло, охватывающее центральное сопло и образующее тракт подачи вторичного кислорода, в конфузоре выполнены радиальные отверстия, соединяющие тракты подачи первичного и вторичного кислорода ' [Авт.св. СССР № 1011699, кл. С 21 С 5/48, 1980]. При эксплуатации известного сопла кислородные струи также истекают параллельно, образуя по пути движения общую поверхность соприкосновения. Вследствие этого происходит смешивание обоих потоков, при котором вторичная струя эжектируется первичной, что увеличивает, жесткость" продувки, т.е. ослабевает эффект одновременной продувки расплава "жестким" и "мягким" дутьем. С повышением "жесткости" дутья происходит увеличение выноса металла из конвертера, что приводит к снижению выхода годного, к заметалливанию фурм и горловин конвертера (снижение стойкости элементов сталеплавильного агрегата). В основу изобретения поставлена задача усовершенствования фурмы для продувки металлургических расплавов путем конструктивного изменения сменного центрального сопла, при котором во время продувки обеспечивается отклонение кольцевой струи от центральной, что позволяет вести продувку расплава одновременно "жесткой" и "мягкой" струями, в результате чего расширяется диапазон регулирования "жесткого" и "мягкого" дутья, снижается вынос металла из плавильного агрегата, повышается выход годного, увеличивается срок службы элементов плавильного агрегата. Поставленная задача решается тем, что в фурме для продувки металлургических расплавов, содержащей головку, сменное центральное сопло с конфузором, критическим сечением и диффузором, кольцевое сопло с критическим сечением, образованное сменным центральным соплом и головкой, которое имеет сообщение с трактом подачи кислорода через отверстия в конфузоре сменного центрального сопла, согласно изобретению выходное сечение диффузора сменного центрального сопла расположено ниже среза головки фурмы на расстоянии ö , определяемом выражением где h - ширина кольцевого сопла в критическом сечении; К - эмпирический коэффициент, К=0,2-0,8. Сущность изобретения поясняется чертежом. Предлагаемая фурма для продувки металлургических расплавов состоит из головки 1, сменного центрального сопла 2, включающего конфузор 3, критическое сечение 4, диффузор 5, кольцевого сопла б с критическим сечением 7 шириной h, кислородного тракта 9, соединенного через отверстия 8 с кольцевым соплом 6, нижнее сечение диффузора 5 сменного центрального сопла 2 выступает ниже среза головки 1 на расстояние d, определяемое из выражения: где К =0,2-0.8. Фурма для продувки металлургических расплавов работает следующим образом. Кислород из тракта 9 поступает под давлением в сменное центральное сопло 2, образуя первичный поток ("жесткую" продувку) и через отверстия 8, расположенные в конфузоре 3, поступает, в кольцевое сопло 6, образуя вторичный поток ("мягкую" продувку), оба потока образуют коаксиальную струю с различными динамическими напорами, которые протекают в ванну в режиме "мягкой" и "жесткой" продувки одновременно. Установка диффузора 5 сменного центрального сопла 2 ниже среза головки 1 фурмы на величину позволяет отклонить кольцевую стр ую о т оси фурмы на угол, который определяется шириной кольцевого сопла 6 в критическом сечении 7 и величиной выступа. Отклонение кольцевой струи от оси фурмы снижает массообменные процессы между струями, способствует рассредоточению дутья по поверхности ванны, обеспечивает продувку металла в рациональном режиме, рафинирование металла глубоким проникновением в ванну центральной "жесткой" струи и "мягкой" продувки для шлакообразования за счет взаимодействия кольцевой струи с ванной. Исследование на 50-т конвертерах показали, что работа с эмпирическим коэффициентом К. равным 0,20,8, позволяет снизить вынос металла и повысить выход годного по сравнению с прототипом, на 0,1-0,25%, увеличить срок службы футеровки на 10-15%, а стойкость фурм по заметалливанию на 40-50% (см. таблицу). Использование фурм с эмпирическим коэффициентом К менее 0,2 нецелесообразно, т.к. такой режим работы фурмы не обеспечивает улучшения технико-экономических показателей процесса по сравнению с прототипом, а при увеличении его более 0,8' происходит подгар нижнего среза сменного центрального сопла и быстрый выход его из строя, т.е. не достигается поставленная задача, кроме того, дальнейшего улучшения технико-экономических показателей не происходит (см. таблицу).