Головка з центральним соплом до фурм з центральним підведенням води

1 Головка з центральним соплом до фурм з центральним підведенням води, яка містить наконечник, центральну, проміжну і зовнішню труби, периферійні сопла, обойму і центральне сопло, яка відрізняється тим, що на відстані не менше за 0,1 м від зрізу головки на центральній трубі встановлений розподільник кисню, що має один або більше каналів для проходження води і один або більше каналів для подачі дуття до центрального сопла за допомогою патрубка підведення кисню, при цьому центральне сопло має будь-яку конструкцію 2 Головка за п 1, яка відрізняється тим, що центральне сопло являє собою суцільний блок з виконаною в ньому групою сопел будь-якої конструкції 3 Головка за п 2, яка відрізняється тим, що суцільний блок виконаний водоохолоджуваним Винахід відноситься до області чорної металурги і направлений на подальше вдосконалення конструкцій багатосоплових фурмених головок до верхніх водоохолоджуваних дуттьових пристроїв з центральним підведенням води, які призначені для продувки розплавів газами БІЛЬШІСТЬ сучасних конструкцій фурмених головок характеризується рівномірним розташуванням сопел по колу, внаслідок чого в їхній центральній частині є відносно велика вільна поверхня, яка зазнає інтенсивного зносу в результаті прямого контакту з високотемпературними металом, шлаком і газами, що наводить до зниження СТІЙКОСТІ головок, причому із збільшенням діаметра зовнішньої труби дуттьового пристрою ця поверхня значно збільшується З метою усунення контакту центральної поверхні фурменої головки з високотемпературним агресивним середовищем винайдена конструкція фурми для продувки рідкого металу (ас СРСР №715628, кл С 21 С 5/48, 1978), в якій міжсопельна (центральна) частина дна головки виконана угнутою у вигляді конуса, верхівка якого розміщена на осі фурми, а поверхня утворює з поверхнями сопел зазор, при цьому внутрішня порожнина конуса заповнена вогнетривким матеріалом, який може підтримуватися кільцевим виступом, що виконаний на внутрішній поверхні конуса у його основи Означена конструкція фурменої головки відрізняється декілька підвищеною СТІЙКІСТЮ, однак характеризується значною трудомісткістю виготовлення ВІДОМІ конструкції верхньої двоконтурної фурми як з центральним, так і з периферійним підведенням води на охолодження - фурма для продувки розплаву в конвертері (ас СРСР №1654345, ют С 21 С 5/48, 1989), в яких вільна поверхня в центрі головки усувається шляхом установки центрального сопла з дросельним пристроєм, підведення дуття до якого здійснюється індивідуально за допомогою окремого контура Завдяки установці центрального сопла, окрім усунення вільної поверхні в центрі головки, вдається здійснити допалювання СО ВІДХІДНОГО конвертерного газу до СОг, тим самим підвищуючи тепловий баланс конвертерної плавки і знижуючи витрату чавуну на 10-14,6Kr/r придатної сталі, однак конструкції фурм значно ускладнюються І обважнюються в результаті наявності ще одного тракту для підведення додаткового кисню до центрального сопла Також ВІДОМІ конструкції фурм з центральним соплом-завихрювачем додаткового кисневого потоку і периферійною подачею охолоджувача - киснева фурма для продувки розплаву (а с СРСР №1592345, кп С 21 С 5/48, 1988) та фурма для подачі кисню в конвертер (ас СРСР №1643617, СО 00 го ю 53873 кл, С 21 С 5/48, 1989), Підведення дуття до центрального сопла здійснюється за допомогою центрального автономного тракту подачі кисню на допалювання, що також призводить до ускладнення та обважнення конструкцій дуттьових пристроїв, однак в загальному випадку дані конструкції фурм можуть і не мати додаткового тракту, тобто бути подібними до фурми для продувки розплаву в конвертері (ас СРСР №1439129, кл С 21 С 5/48,1987) Використання означених конструкцій фурм дозволяє знизати витрату чавуну на 4,8-7,Зкг/г сталі та збільшити частку брухту у шихті на 1,0-1,5% за рахунок допалювання СО в порожнині конвертера Найбільш близьким до ощісуємого винаходу за технічною суттю і досягаємим результатом є конструкція дуттьового пристрою з одноконтурною подачею дуття і периферійним підведенням води на охолодження - фурма для продувки металу (пат Роси №2112048, кл С 21 С 5/48, 1997), що має в своєму складі центральне сопло складного перерізу - два послідовно розташованих циліндричних отвору з різними діаметрами, які з'єднані між собою конусним отвором При використанні означеної конструкції досягається зниження витрати чавуну за рахунок допалювання СО, підвищення виходу рідкої сталі за рахунок зменшення КІЛЬКОСТІ ВИКИДІВ на 10-15%, а також підвищенняСТІЙКОСТІ фурм на 20-30% Однак для фурм з центральним підведенням води останні чотири означені конструкції фурм використовуватися не можуть із-за їхніх конструктивних особливостей, що пов'язані з периферійною подачею охолоджувача - центральний тракт призначений для подачі кисню, проміжний і ЗОВНІШНІЙ - ВІДПОВІДНО для підведення і відведення во ди, в той час як в фурмах з центральною подачею охолоджувача центральний тракт призначений для підведення води, а проміжний - для подачі кисню В основу винаходу поставлена задача вдосконалення головки до верхньої кисневої фурми з центральним підведенням води, в якій шляхом установки центрального сопла забезпечується усунення вільної центральної поверхні дуттьового пристрою і за рахунок цього збільшується СТІЙКІСТЬ головок, крім того підвищується міра допалювання СО до СОг, то дозволяє збільшити частку брухту в шихті Поставлена задача вирішується тим, що в головці з центральним соплом до фурм з центральним підведенням води, яка містить наконечник, центральну, проміжну і зовнішню труби, периферійні сопла, обойму і центральне сопло, згідно винаходу, на відстані не менше за 0,1м від зрізу головки на центральній трубі встановлений розподільник кисню, що має один або більше каналів для проходження води і один або більше каналів для подачі дуття до центрального сопла за допомогою патрубка підведення кисню, при цьому центральне сопло має будь-яку конструкцію Центральне сопло може являти собою суцільний блок з виконаною в ньому групою сопел будьякої конструкції Суцільний блок може бути виконаний водоохолоджуваним Установка розподільника кисню дозволить при центральній подачі охолоджувача в головці здійснити підведення дуття до центрального сопла Розташування розподільника кисню на відстані не менше за 0,1 м від зрізу фурменої головки необхідно для забезпечення подачі до наконечника суцільного потоку (без розривів, що викликані наявністю перегородок між каналами для проходження води в розподільникові кисню) охолоджувальної води і стабілізації руху и потоків Виконання центрального сопла циліндричним профілем або маючим у своєму складі будь-який пристрій (дросельний, завихрювач потоку та ш ) підвищує ефективність допалювання СО, при цьому перевагу треба віддати виконанню центрального сопла у вигляді суцільного блока з виконаною в ньому групою сопел будь-якої конструкції, бо в цьому випадку можна досягти максимально можливого розосередження додаткового дуття, що в результаті призведе до досягнення максимальних значень міри допалювання Виготовлення суцільного блока водоохолоджуваним (тобто виконання в ньому групи проточок для проходження води через блок) необхідно з метою захисту центральної частини суцільного блока від розпалу і передчасного виходу головки з ладу Невиконання кожної з цих вимог негативно позначиться на СТІЙКОСТІ фурмених головок і ефективності їхньої роботи На фіг 1 зображена п'ятисоплова головка з центральним соплом до фурм з центральним підведенням води на охолодження (чотири сопла по периферії і одне по центру) - и поздовжній розріз, на фіг 2 - перетин А-А 1-го варіанта розподільника кисню Дуттьовий пристрій складається з наконечника 1, центральної 2, проміжної 3 і зовнішньої 4 труб, периферійних сопел 5, обойми 6, з'єднувального патрубка 1, центрального сопла 8, патрубка підведення кисню 9 до центрального сопла 8 розподільника кисню 10, циліндричних каналів подачі дуття 11, циліндричних каналів для проходження води 12, заглушки 13 Фурмена головка своїми трубами 2, 3 і 4 ВІДПОВІДНО стикується з трубами фурми 14, 15 і 16 шляхом зварних з'єднань Виконання в розподільникові кисню 10 великої КІЛЬКОСТІ каналів подачі дуття 11 і каналів для проходження води 12 веде до ускладнення конструкції розподільника кисню 10 і трудомісткості його виготовлення (див фіг 1 і фіг 2) На фіг 3 показані більш прості варіанти виконання розподільника кисню, на фіг 4 і фіг 3 - перетин А-А ВІДПОВІДНО ДЛЯ варіантів 2 і З В розподільникові кисню 10 виконується один циліндричний канал подачі дуття 11 і декілька циліндричних каналів 12 (див фіг 4) або, що більш прийнятніше, один канал для проходження води 12, що має форму кільцевого сектора (див фігЗ), бо при виконанні технічного рішення за варіантом 3 (див фігЗ) охолоджувальна вода буде надходити до головки майже суцільним рівномірним потоком, без розривів, які викликані перегородками між окремими каналами для проходження води 12 (див фіг 2 і фіг 4), що створить оптимальні умови для охолодження наконечника головки Профіль центрального сопла 8 може бути 53873 будь-яким - циліндричним, конічним, містити в собі дросельний пристрій або завихрювач потоку і т д На фіг 6 показаний варіант виконання центрального сопла 8 з циліндричним профілем, на фіг 7 показаний варіант виконання центрального сопла у вигляді суцільного водоохолоджуваного блока 17, в якому виконані група циліндричних сопел 18 і між ними група проточок 19 для проходження води Дуттьовий пристрій працює наступним чином Охолоджувальна вода надходить до головки по центральній трубі фурми 14, потім по центральній трубі головки 2 Після ЦЬОГО вода, минувши канали (див, фіг 1 - фіг 4) або канал (див фіг,5) для проходження води 12 в розподільникові кисню 10, потрапляє в кільцевий канал, що утворений зовнішньою поверхнею патрубка підведення кисню 9 і внутрішньою поверхнею з'єднувального патрубка 7 Далі вода, обмиваючи зовнішню поверхню центрального сопла 8, проходить між обоймою 6 і наконечником 1, охолоджуючи останній, і, обмиваючи периферійні сопла 5, уходить з головки до ВІДВІДНОГО тракту головки між проміжною 3 і зовнішньою 4 трубами, а далі - до ВІДВІДНОГО тракту фурми між и проміжною 15 і зовнішньою 16 трубами За наявності суцільного водоохолоджуваного блока 17 в центрі головки (див фіг 7) частка води заходить до верхніх (вхідних) ділянок проточок 19 за допомогою вставлених в них спеціальних напрямних патрубків 20 і виходить через нижні (ВИХІ ДНІ) ДІЛЯНКИ проточок 19, таким чином охолоджуючи сопловий блок 17 і запобігаючи його розпалу Кисень надходить до головки по тракту подачі кисню між трубами фурми 14 і 15 Потрапляючи між трубами головки 2 і 3, дуттья ділиться на два потоки - основний і додатковий Основний потік продовжує рух, проходить через периферійні сопла 5 і виходить назовні Додатковий потік кисню потрапляє через канали (див фіг 1 і фіг 2) або канал (див фіг 3 - фіг 5) подачі дуття 11 до патрубка підведення кисню 9, звідки виходить назовні через центральне сопло 8 (див фіг 1 і фіг 6) або групу сопел 18 в суцільному блоці 17 (див фіг 7) Застосування запропонованої конструкції фурменої головки з центральним соплом до верхніх продувальних пристроїв з центральною подачею охолоджувача дозволить збільшити її СТІЙКІСТЬ В порівнянні з головками багатосоплової конструкції без центрального сопла для фурм з центральним підведенням води, збільшити тепловий баланс плавки і за рахунок цього підвищити частку переробляємого брухту Це призведе до економії МІДІ, сталі і сталевих труб, підвищення терміну експлуатації фурм між замінами головок, скорочення простоїв дуттьових пристроїв з причини заміни головок, зниження затрат людино-годин на обслуговування верхніх фурм, економії паливноенергетичних ресурсів, зниження собівартості виплавляємої сталі ФІГ.1 А-А Варіант 1 Фіг.2 І Варіанти 2 и З Фіг.З А-А Варіант 2 Фіг.4 A-A Варіант З Фіг.5 Фіг.6 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24