Фурма для десульфурації чавуну зернистим магнієм у великовантажних ковшах

1. Фурма для десульфурації чавуну зернистим магнієм у великовантажних ковшах, що включає каркас з вогнетривкої футерівки, канал і змінну вогнетривку втулку, яка відрізняється тим, що кінцева ділянка каналу на виході з фурми виконана у вигляді змінного сопла, з'єднаного за допомогою нарізного з'єднання з каналом, причому на змінному соплі встановлена і закріплена упорна шайба. 2. Фурма за п. 1, яка відрізняється тим, що канал на виході з фурми виконаний вигнутим, причому кут вигину каналу фурми відносно подовжньої осі фурми складає 30-50°, а радіус вигину каналу складає не менше 100 мм. Винахід відноситься до галузі чорної металургії, зокрема, до позапічної обробки рідкого чавуну в ковшах для його десульфурації. Відомі конструкції фурм для десульфурації чавуну магнієм, що працюють або з застосуванням випарника на виході каналу заглибної фурми, або без випарника, але з застосуванням порошкових сумішей магнію з збіднюючими добавками (вапна, карбіду кальцію, доломіту й ін.) [1], [2, с.104-107, с.169-178], [3, 4]. Цим пристроям властиві такі недоліки, як великі витрати матеріалів, низьке засвоєння реагентів, складність і громіздкість механічного устаткування і фурмених пристроїв, і, як наслідок, ускладнення технології і висока собівартість десульфурації. Фурми з випарником успішно здійснюють десульфурацію чавуну зернистим магнієм без добавок у чавуновозних ковшах з невеликим наповненням 70-90т чавуну. Але при десульфурації чавуну у великовантажних ковшах (більш 160т), тобто при зануренні фурми на глибину більш двох метрів, випарник фурми перестає виконувати свою основну функцію забезпечувати випар магнію, тому що при тиску більш 0,4МПа і температурі чавуну менш 1300°С (це відповідає параметрам обробки чавуну у великовантажних ковшах) магній знаходиться в рідкому стані. У той же час наявність випарника погіршує розподіл магнію по обсягу металевої ванни, що негативно позначається на засвоєнні реагенту. У цих умовах необхідно застосовувати фурму без випарника. За прототип узята відома фурма для десульфурації чавуну у великовантажних ковшах [1]. Ця фурма має канал з вертикальним виходом у рідку ванну. На виході з фурми канал постачений змінною вогнетривкою втулкою, що захищає трубу каналу від контакту з рідким чавуном. Вогнетривка змінна втулка, яка утворює канал на виході з фурми, піддана абразивному зносові зернистим магнієм, тому через 30-50хв. роботи фурми утвориться конусоподібний "кратер", у якому швидкість двофазного потоку падає, що приводить до захльостування устя каналу фурми рідким чавуном і наступної закупорки каналу. Варто помітити, що при вертикальному виході каналу з фурми, струмінь двофазного потоку у виді пузирів повертає відріз каналу нагору. Каверни, що утворюються в розплаві, сприяють (19) UA (11) 82304 (13) C2 (21) a200704871 (22) 03.05.2007 (24) 25.03.2008 (46) 25.03.2008, Бюл.№ 6, 2008 рік (72) БОЛЬШАКОВ ВАДИМ ІВАНОВИЧ, UA, ШЕВЧЕНКО АНАТОЛІЙ ПИЛИПОВИЧ, UA, ОСТАПЕНКО ОЛЕКСАНДР ВІТАЛІЙОВИЧ, UA, ДВОСКІН БОРИС ВУЛЬФОВИЧ, UA, ШЕВЧЕНКО СЕРГІЙ АНАТОЛІЙОВИЧ, UA, КИСЛЯКОВ ВОЛОДИМИР ГЕННАДІЙОВИЧ, UA, АЛЕКСАНДРОВ ВІКТОР ОЛЕКСАНДРОВИЧ, UA, БАШМАКОВ ОЛЕКСАНДР МИХАЙЛОВИЧ, UA, ШЕВЧЕНКО ВІКТОР МИКОЛАЙОВИЧ, UA (73) ІНСТИТУТ ЧОРНОЇ МЕТАЛУРГІЇ ІМ. З.І. НЕКРАСОВА НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ, UA (56) SU 185945 A1, 12.09.1966 SU 367154 A, 23.01.1973 SU 381689 A1, 22.05.1973 3 захльостуванню устя каналу, а близькість рідкого чавуну від устя каналу приводить до періодичного їхнього зіткнення. Торкання викликає миттєве уповільнення двофазного потоку або навіть його зупинку, що сприяє закупорці каналу фурми. Завдання, розв'язуване винаходом, полягає в забезпеченні стійкого введення зернистого магнієвого реагенту за допомогою газоносія в рідкий чавун і забезпеченні високих показників десульфурації чавуну в ковшах. Завдання вирішується за рахунок того, що ділянка каналу на виході з фурми виконана у виді змінного сопла, з'єднаного з вигнутим каналом за допомогою нарізного з'єднання, причому на змінному соплі встановлена і закріплена упорна шайба, кут вигину каналу стосовно подовжньої осі фурми складає 30-50°, а радіус вигину каналу складає не менш 100мм. Технічним результатом застосування винаходу є забезпечення стійкого і рівномірного введення зернистого магнієвого реагенту в розплав чавуну, прискорення і спрощення ремонту й обслуговування фурм, зниження поточних витрат, забезпечення наповнення ковшів чавуном до 95-97% і високе засвоєння реагенту (понад 90%). Порівняння конструкції фурми, що заявляється, із прототипом показує, що ділянка каналу на виході з фурми виконана у вигляді змінного сопла, з'єднаного з вигнутим каналом за допомогою нарізного з'єднання, причому на змінному соплі встановлена і закріплена упорна шайба. Кут вигину каналу фурми стосовно подовжньої осі фурми складає 30-50°, а радіус вигину каналу складає не менш 100мм. Порівняння з іншими технічними рішеннями в даній галузі техніки не дозволило виявити в них ознаки, що відрізняють пристрій, що заявляється, від прототипу. Отже, має місце відповідність критерієві "винахідницький рівень". Винахід пояснюється кресленням, де на фіг. 1 зображена конструкція нижньої частини фурми в поздовжньому розрізі. Фурма складається з каркаса 1, футерованого вогнетривким бетоном 2. Усередині фурми розташований вигнутий канал 3, який за допомогою нарізного з'єднання 4 з'єднаний зі змінним соплом 5. На змінному соплі встановлена і закріплена упорна шайба 6. Зовні змінне сопло захищене змінною вогнетривкою втулкою 7. Робота пристрою, що заявляється, здійснюється в такий спосіб. Відкривають подачу транспортуючого газу і фурму занурюють у розплав чавуну на необхідну глибину. Включають живильник (на кресленні не показаний) і зернистий магній через систему інжекції (на кресленні не показана) подають у канал фурми 3 і далі через змінне сопло 5 у розплав чавуну. Після введення необхідної кількості реагенту його подачу припиняють, фурму витягають з металу, а транспортуючий газ перекривають. Сутність пристрою, що заявляється, полягає в наступному. Виконання ділянки каналу на виході з фурми у виді змінного сопла, що з'єднується з каналом за 82304 4 допомогою нарізного з'єднання, і наявність на змінному соплі упорної шайби дозволяють швидко демонтувати зношене сопло і вогнетривку втулку і замінити них на нові. Демонтаж сопла, вогнетривкої втулки і їхня заміна відбуваються в такий спосіб. У зношений канал забивається спеціальний гранований пірамідальний стрижень з рукоятками і сопло викручується з основного каналу, а упорна шайба, закріплена на соплі, видавлює вогнетривку втулку з футеровки фурми. У вигнутий канал вкручується нове сопло і вставляється нова вогнетривка втулка, зазори між втулкою і футеровкою фурми замазуються ремонтною вогнетривкою масою. Таким чином, немає необхідності демонтувати фурму для ремонту і заміняти весь канал. Ремонт фурми відбувається на робочому місці і займає 510хв. Це не впливає на цикл роботи установки десульфурації чавуну. Вигин каналу під кутом до подовжньої осі фурми дозволяє в процесі обробки рідкого чавуну видалити пузирі транспортуючого газу і пари магнію, що утворяться, убік від устя. Спливаючи, вони в меншому ступені контактують з кінцем каналу фурми, тобто зона барботажу рідкого чавуну зміщується убік від устя каналу. Тим самим зменшується час і частота контакту устя каналу з рідким чавуном. Це позитивно позначається на стійкості змінного сопла і змінної вогнетривкої втулки і зменшує імовірність закупорки каналу фурми. Лабораторні дослідження і практика показали, що виконання вигину каналу з кутом менш 30° стосовно подовжньої осі фурми неефективно, тому що зсув зони барботажу рідкого металу убік від устя каналу відбувається незначно і тому можливі закупорки каналу. При вигині каналу з кутом більш 50° стосовно подовжньої осі фурми і при виконанні вигину каналу з радіусом менш 100мм виникає значний опір цієї ділянки каналу, що гальмує двофазний потік і при обмеженій витраті газоносія, величина якого визначається бурхливістю процесу введення реагенту, не забезпечується на виході з каналу необхідний швидкісний напір, здатний перебороти опір у зоні витікання. Максимальний розмір радіуса вигину каналу фурми обмежений діаметром фурми, що звичайно складає 300-400мм. Тому збільшення радіуса вигину каналу фурми більш 100мм неможливо. Як видно з вищесказаного фурма, що заявляється, дозволяє забезпечити стійке введення зернистого магнію в чавун у великовантажних ковшах, забезпечує рівномірне барботування ванни чавуну, прискорює і спрощує ремонт і обслуговування фурми. Одночасно з цим забезпечується можливість наповнення ковша чавуном до 95-97% і високе засвоєння реагенту (понад 90%), а, отже, вирішується поставлене завдання і досягається технічний результат. Джерела інформації: 1. Патент Украины 67533. 2. Воронова Н.А. "Десульфурация чугуна магнием". М.: Металлургия, 1980.-С.104-107.С.169-178. 5 3. Джеймс X.Янг. Сравнение технологий инжекции фурмами разных типов. Материалы VІ Международного симпозиума по десульфурации чугуна и стали. Магдебург (Германия), 14-16 сентября 2000г. 4. Дюдкин Д.Г., Онищук В.П., Гринберг С.Е., Маринцев С.М. Десульфурация чугуна порошковой проволокой с магнийсодержащим наполнителем.//Металл и литье Украины. - 2000№1-2. -С.11-12. 82304 6