Головка фурми

1. Головка фурми, яка містить наконечник і зовнішнє перехідне кільце, що зчленовані між собою шляхом телескопічного з'єднання та скріплені один з одним зовнішнім зварним швом, центральне та проміжне перехідні кільця, яка відрізняєть C2 2 (19) 1 3 78112 4 щина шва у порівнянні з товщиною самого зчленушнє перехідне кільце зсередини додатково скріпвання наконечника із зовнішнім перехідним кільлено з наконечником за допомогою зазначених цем цілком пояснюють низьку міцність зовнішнього ребер жорсткості. зварного шва. Крім того, зовнішній зварний шов Незважаючи на те, що зовнішній зварний шов роз'м якшується внаслідок впливу на нього високоголовки, який з'єднує наконечник фурми із зовніштемпературного довкілля, а також вимивається нім перехідним кільцем, в значній мірі зміцнений високотемпературним агресивним газо-шлакоребрами жорсткості, що приварені до внутрішніх металевим середовищем. Руйнування зовнішньоповерхонь наконечника та зовнішнього перехідного шва може призвести до відриву наконечника го кільця в місці їхнього стикування, 100-%-ої гараабо всієї головки від тіла кисневої фурми і великої нтії міцності він дати не може. Це пов'язано з тим, аварії у сталеплавильному цеху, що мало місце у що ребра жорсткості та наконечник уявляють сопрактиці роботи сталеплавильних цехів. бою різнорідні матеріали (відповідно сталь та Також відомий наконечник кисневомідь), і шви, що утримують ребра жорсткості на конвертерної фурми [патент Росії №2051974, внутрішній поверхні наконечника, виконані з міді, С21С5/48, 1996; патент РСТ №9623082, С21С5/48, при цьому, як вже було сказано вище, міцність цих 1996], що містить верхню тарілку (колектор), розшвів не дуже велика із-за невисокої якості виконудільник, дуттьові сопла, нижню мідну тарілку (наємої зварки та неміцного сплавляння між собою конечник), перехідне сталеве кільце (зовнішнє), різнорідних металів. При виконанні ребер жорсткрючкоподібні підвіски, проміжні елементи, що кості з міді, різнорідними металами будуть станоз'єднують верхню тарілку і роздільник у жорсткий вити зовнішнє перехідне кільце та ребра жорстковузол. Підвіски жорстко прикріплені до внутрішньої сті, при цьому невисоку міцність будуть мати мідні поверхні перехідного кільця, а на консольних визварні шви, що кріплять ребра жорсткості до внутступах підвісок виконана загальна посадкова порішньої поверхні зовнішнього перехідного кільця. верхня, що вільно примикає до відповідної опорної Можна встановити у головці велику кількість ребер поверхні роздільника. жорсткості, однак це призведе до значного усклаВадою зазначеної конструкції дуттьового приднення виготовлення головки та її удорожчання. строю є низька міцність зовнішнього зварного шва, В основу винаходу поставлена задача вдоскоякий з'єднує наконечник із зовнішнім перехідним налення конструкцій головок до верхніх кисневих кільцем, внаслідок значного механічного впливу на фурм як з периферійним, так і з центральним підвнутрішню поверхню наконечника кисню та води, веденням води на охолодження, в яких шляхом особливо у моменти їхньої подачі, а також термічбільш раціонального додаткового скріплення наних напружень, що виникають у конструкції фурми. конечника із зовнішнім перехідним кільцем значно Це призводить до порушення у конструкції головки розвантажується зварний шов, що з'єднує зазнацілісності зовнішнього зварного шва, який виконачені деталі між собою. Це у значній мірі збільшить ний з міді та з'єднує зовнішнє перехідне кільце з термін служби зовнішнього зварного шва дуттьонаконечником. Жорстке з'єднання роздільника з вого пристрою, що призведе до вагомого підвиверхньою тарілкою не зміцнює зварне з'єднання щення стійкості фурменних головок та повної безнаконечника із зовнішнім перехідним кільцем. У пеці їхньої експлуатації. процесі експлуатації наконечник та зовнішнє переПоставлена задача вирішується тим, що в гохідне кільце будуть зазнавати деформації, і, неловці фурми, яка містить наконечник і зовнішнє зважаючи на більш жорстку конструкцію головки, перехідне кільце, що зчленовані між собою шлязовнішній зварний шов, який додатково нічим не хом телескопічного з'єднання та скріплені один з зміцнений, буде руйн уватися. Таким чином фуродним зовнішнім зварним швом, центральне та менна головка досить швидко стає непридатною проміжне перехідні кільця, згідно винаходу, зовнідо подальшої експлуатації та виникає небезпека шнє перехідне кільце додатково скріплено з наковиникнення серйозної аварії. З метою подовження нечником за допомогою штифтів, які розміщені у терміну експлуатації дуттьового пристрою необнаскрізних отворах, що виконані рівномірно по хідно було б крючкоподібні підвіски кріпити зварколу (через 360/n°, де n - кількість штифтів, яка кою не тільки до внутрішньої поверхні зовнішнього повинна бути не менша за три) на ділянці телескоперехідного кільця, а і додатково до внутрішньої пічного зчленування зовнішнього перехідного кільповерхні наконечника, що збільшило б міцність ця з наконечником, при цьому шти фти своїми зовзварного з'єднання зазначених складових частин нішніми торцями закріплені за допомогою головки між собою та подовжило термін служби зварювання із зовнішнім перехідним кільцем вріфурменної головки. вень із зовнішньою поверхнею зовнішнього переНайбільш близькою до описаного винаходу за хідного кільця. технічною суттю і досягаємим результатом є фурШтифти можуть бути виконані подовженими і менна головка підвищеної жорсткості [патент Украсвоїми внутрішніми торцями вставлені до наскрізїни №38980, С21С5/48, 2001], яка містить наконених або глухи х отворів, які виконані у проміжному чник, центральне, проміжне і зовнішнє перехідні перехідному кільці або у спеціальних накладках, кільця, сопла і колектор. В даній конструкції голощо розташовані на проміжному перехідному кільці. вки зовнішнє і проміжне перехідні кільця жорстко Штифти додатково можуть бути скріплені за з'єднані між собою ребрами жорсткості, що рівнодопомогою зварювання з проміжним перехідним мірно (через 360/n°, де n - кількість ребер жорсткокільцем або із спеціальними накладками, які розсті, яка повинна бути не менша за три) встановлеташовані на проміжному перехідному кільці. ні у кільцевому зазорі, який утворений проміжним і Застосування штифтів у конструкції фурменної зовнішнім перехідними кільцями, при цьому зовніголовки дозволяє в значній мірі розвантажити зов 5 78112 6 нішній зварний шов від напружень, що виникають рний шов 9, який з'єднує зовнішнє перехідне на зовнішній трубі фурми внаслідок дуже складних кільце 4 з наконечником 1, що приводить до деумов її роботи. Основне навантаження будуть неформації, розтріскування та руйнування зовнішсти шти фти, а зварний шов буде виконувати, в нього зварного шва 9. Наявність штифтів 7 у телеосновному, роль герметизації зовнішнього стику скопічному з'єднанні наконечника 1 із зовнішнім наконечника із зовнішнім перехідним кільцем. З перехідним кільцем 4 (Фіг.5) дозволяє розвантажиметою герметизації зовнішньої труби фурми у місти зовнішній зварний шов 9, тому що в даному цях вставки шти фтів, а також для запобігання вивипадку основне навантаження будуть сприймати падіння з наскрізних отворів шти фтів, останні свошти фти 7, а зварний шов 9, за суттю справи, буде їми зовнішніми торцями приварені до зовнішньої просто герметизувати зазор між зазначеними поверхні зовнішнього перехідного кільця. Дані шви спряжуваними деталями з метою запобігання повиконані врівень із зовнішньою поверхнею зовнішпадання води з фурми до порожнини конвертера. нього перехідного кільця з метою запобігання приБільш переважний варіант конструкції, що зоварювання до її поверхні в даних місцях дуттьовображений на Фіг.6, в якому штифт 7 виго товлений го пристрою шлако-металевої охолоді. подовженим та вставлений своїм внутрішнім торПри використанні подовжених шти фтів з мецем у наскрізний отвір, що виконаний у проміжнотою закріплення їхніх внутрішніх торців у наскрізму перехідному кільці 3. Проте цей варіант прийнних або глухих о творах, що виконані у проміжному ятний тільки для конструкцій головок з перехідному кільці або у спеціальних накладках, центральною подачею кисню (Фіг.1 і Фіг.2), так як в які розташовані на проміжному перехідному кільці, головках з центральною подачею води (Фіг.2 і зовнішній зварний шов розвантажується в більшій Фіг.4) з'явиться можливість попадання води до мірі, тому що зчленування наконечника із зовнішкисневого тракту внаслідок її течії з наскрізного нім перехідним кільцем додатково скріпляється з отвору, що ні в якому разі недопустимо, тому що проміжним перехідним кільцем головки. призведе до аварії (течія води крізь сопла фурми). Додаткове скріплення штифтів за допомогою Для головок з центральною подачею води зварювання з проміжним перехідним кільцем або (Фіг.3 і Фіг.4) доцільно використовувати варіанти з зі спеціальними накладками ще в більшій мірі зміподовженими штифтами 7, які зображені на Фіг.7 і цнить штифтове з'єднання наконечника, зовнішФіг.8. нього та проміжного перехідних кілець між собою, На Фіг.7 показаний варіант, коли штифт 7 що збільшить жорсткість всієї конструкції фурменвставлений своїм внутрішнім торцем у глухий ної головки. отвір, який виконаний на зовнішній поверхні проНевиконання кожної з цих вимог призведе до міжного перехідного кільця 3. Даний варіант пезниження міри підсилення зовнішнього зварного редбачає використання товстостінних проміжних шва та негативно позначиться на безпеці конструперехідних кілець 3, тому що при використанні кції і стійкості фурменних головок. труб середньої товщини знижується міцність проНа Фіг.1 та Фіг.3 зображені головки (відповідно міжного перехідного кільця 3 у місцях вставки з п'ятьма і шістьма соплами) з різними конструкцішти фтів 7 внаслідок зменшення товщини стінки ями штифтів відповідно для фурм з центральним проміжного перехідного кільця 4 при виконанні підведенням кисню та для фурм з центральним отвору. Це може призвести до порушення ціліснопідведенням води; на Фіг.2 і Фіг.4 - відповідно їхній сті проміжного перехідного кільця 3 у місцях розвид зверху. ташування отворів. Використання ж тонкостінних Головки фурм складаються з наконечника 1, проміжних перехідних кілець 3 при такому варіанті центрального 2, проміжного 3 і зовнішнього 4 пеконструкції неможливо. рехідних кілець, сопел 5, колектора 6, штифтів 7 Більш безпечний варіант, який дозволяє вико(для з'єднання наконечника 1 та зовнішнього перистовувати проміжне перехідне кільце 3 з будьрехідного кільця 4 між собою), які вставлені до якою товщиною стінки та уникнути її ушкоджень, наскрізних отворів, що виконані у спряжуваних між зображений на Фіг.8. У ньому пропонується викособою деталях, і утримані від випадіння за допористання спеціальних накладок 10 з отвором (намогою зварного шва 8 (Фіг.5). Крім того, наконечскрізним або глухим), в який вставлений штифт 7 ник 1 і зовнішнє перехідне кільце 4 з'єднані один з своїм внутрішнім торцем. Накладки, в свою чергу, одним за допомогою зварного шва 9. Штифти 7 закріплені на зовнішній поверхні проміжного переможуть бути виконані подовженими та своїми внухідного кільця 3 за допомогою зварного шва 11. трішніми торцями вставлені до наскрізного (Фіг.6) При цьому, з метою збільшення жорсткості або глухого (Фіг.7) отворів, що виконані в проміжконструкції фурменної головки, штифти 7 можуть ному перехідному кільці 3 або в спеціальних набути додатково прикріплені за допомогою зварного кладках 10 (Фіг.8), які прикріплені за допомогою шва 12 до зовнішньої поверхні проміжного перехізварного шва 11 до зовнішньої поверхні проміжнодного кільця 3 (Фіг.6 і Фіг.7) або до тіла спеціальго перехідного кільця 3. З метою одержання макних накладок 10 (Фіг.8). симальної ефективності роботи запропонованих Таким чином, здійснюється досить повне розконструкцій кількість штифтів 7 у кожній фурменній вантаження від механічних і термічних сил зовнішголовці повинна бути не менша за три. нього зварного шва 9 у конструкції фурменної гоПозитивний ефект досягається таким чином. ловки, що у підсумку підвищує її стійкість. При При роботі головки фурми відбувається тиск цьому три останні варіанта з подовженими штифдуття та охолодника на внутрішню поверхню накотами 7, крім того, збільшують жорсткість всієї нечника 1, а також зовнішньої труби фурми внаконструкції головки за рахунок скріплення складослідок її термічного подовження на зовнішній звавих частин головки між собою, тим самим розван 7 78112 8 тажуючи зварні шви навколо сопел 5 (як зовнішні, величезних коштів на її ліквідацію, а також до одещо з'єднують сопла 5 з наконечником 1, так і внутржання значного економічного ефекту внаслідок: рішні, що закріпляють сопла 5 у колекторі 6) і запідвищення терміну експлуатації фурм між заміпобігаючи їхньому руйнуванню, що збільшить стійнами головок, скорочення простоїв дуттьових прикість головок ще в більшій мірі. строїв з причини заміни головок і збільшення проЗастосування запропонованих конструкцій фудуктивності конвертерних агрегатів, зниження рменних головок до верхніх продувочних пристровитрат людино-годин на виготовлення головок і їв дозволить, в першу чергу, убезпечити виробниобслуговування верхніх фурм, економії міді, мідноцтво, а також збільшити стійкість головок у го і сталевого листа, сталі і сталевих труб, мідного порівнянні з відомими конструкціями. Це призведе дроту, електродів, природного газу, кисню і аргону до повного виключення можливості виникнення при виготовленні та монтажі головок, подовження значної аварії у цеху за виною руйнування зовніштерміну експлуатації механічного і зварювального нього зварного шва фурменної головки і витрат обладнання. Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601