Водоохолоджувана фурма для продування розплаву

1. Водоохолоджувана фурма для продування розплаву, яка містить концентрично розташовані труби, що утворюють тракти підведення та відве 3 нього, що пов'язано з перекриттям значної частини перерізу для проходу води в наконечнику тілом розподільника. При меншій кількості води, що подається в центр наконечника, не забезпечується ефективне його охолодження [3 і ін.]. Крім того, при певних конструкціях фурм та наконечників (наприклад, у багатосоплових фурмових наконечниках литої конструкції) установка розподільника води украй складна або неможлива. У відомому технічному рішенні має місце стовбур фурми простої конструкції, проте значно ускладнюються конструювання, виготовлення та ремонт наконечника. Відома багатосоплова водоохолоджувана фурма для продування розплаву [4] – найближчий аналог, яка містить концентрично розташовані труби (внутрішню, середню та зовнішню), що утворюють тракти підведення та відведення охолоджувача (води), тракт подачі газу та наконечник з соплами, в якій середня труба розташована ексцентрично щодо осі фурми, причому відношення більших до менших діаметрально протилежних асиметричних напівкільцевих перерізів трактів підведення та відведення охолоджувача рівняється: 1,1-5,0. У відомому технічному рішенні внаслідок істотної різниці гідравлічних опорів діаметрально протилежних асиметричних напівкільцевих трактів підведення та відведення води має місце перетікання води через центральну міжсоплову область наконечника: частина потоку води перетікає з напівкільцевого тракту підведення води з більшим перерізом в напівкільцевий тракт відведення води з більшим перерізом. В результаті цього підвищується ефективність охолодження центральної частини та збільшується стійкість наконечника в цілому. При цьому може бути використана проста конструкція наконечника. Проте, при використанні відомого технічного рішення значно ускладнюється виготовлення (збирання) та ремонт стовбура фурми, а також погіршується охолодження останнього. Так у тракті відведення води в зоні мінімальної міжтрубної відстані матиме місце максимальний гідравлічний опір та, як наслідок, зменшена витрата води. Через це, вода по тракту фурми в указаній зоні більше перегріватиметься, унаслідок чого можливо інтенсивне випадання солей жорсткості та, як наслідок, істотне погіршення охолодження стовбура фурми. У тракті відведення води в зоні максимальної міжтрубної відстані матимуть місце мінімальні швидкості води та, як наслідок, низькі коефіцієнти тепловіддачі (від внутрішньої поверхні зовнішньої труби до води), погіршення охолодження стовбура фурми. У відомому технічному рішенні основний потік води перетікає з підвідного тракту у відводний минувши центральну частину наконечника, оскільки має місце відносно велика площа перерізів в трактах для проходу води в зонах середньої міжтрубної відстані (розташованих по обидві сторони площини зсуву осей труб фурми). Тому охолодження центральної частини торця наконечника є недостатньо ефективним. Це може призвести до «програру» торцевої частини наконечника, а також до «розгару» (ерозії) 91449 4 вихідних ділянок продувочних сопел. Останнє у свою чергу призводить до дестабілізації дутьового режиму плавки та погіршення техніко-економічних показників виплавки сталі. В основу винаходу поставлена задача удосконалити водоохолоджувану фурму для продування розплаву, в якій за рахунок введення нового конструктивного елементу забезпечується підвищення ефективності охолодження стовбура та центральної частини наконечника фурми, збільшення стійкості наконечника та фурми в цілому, а також стабілізація дутьового режиму плавки, при одночасному спрощенні конструкції фурми. Рішення поставленої задачі досягається за рахунок того, що у водоохолоджуваній фурмі для продування розплаву, яка містить концентрично розташовані труби, що утворюють тракти підведення та відведення охолоджувача (води), тракт подачі газу та наконечник з соплами, в нижній частині тракту подачі води встановлена кільцеподібна вставка, з можливістю перекриття його перерізу в сегменті з центральним кутом , що знаходиться в межах: 140° 220°. Крім того, в півкільці нижній частині тракту відведення води діаметрально протилежно кільцеподібній вставці тракту підведення води, встановлена одна чи декілька кільцеподібних вставок з можливістю перекриття його перерізу, причому, сумарна площа кільцеподібних вставок тракту для відведення води складає 0,05 - 0,4 площі його прохідного перерізу (з урахуванням кільцеподібних вставок). При створенні винаходу виходили з наступних положень. При установці у нижній частині тракту подачі води (поблизу вхідного перерізу наконечнику) кільцеподібної вставки з можливістю перекриття його перерізу в сегменті з центральним кутом, що знаходиться в межах: 140° 220°, реалізується асиметричне підведення води в наконечник та, як наслідок, перетікання частини підведеної води через його центральну міжсоплову зону. При величині центрального кута сегмента менш ніж 140° вода, що входить у наконечник, перетікає з тракту підводу до тракту відводу, практично минаючи центральну міжсоплову область наконечника, внаслідок чого істотно погіршується охолодження максимально теплонапруженої частини торця наконечника та вихідних ділянок сопел. Це призводить до різкого зниження стійкості наконечника, «розгару» сопел та дестабілізації дутьового режиму плавки. При величині центрального кута сегмента більш ніж 220° різко збільшується гідравлічний опір, що може призвести до зниження витрати охолоджуючої води через фурму та погіршення стійкості наконечника. Крім того, при цьому має місце украй нерівномірне охолодження наконечника (по його периметру) та нижньої частини стовбура фурми, практично відсутнє перетікання води через центральну міжсоплову область наконечника. Максимальний ефект поліпшення охолодження має місце при величині = 180°. 5 При установці в півкільці нижній частині тракту відведення води (поблизу вхідного перерізу наконечника) діаметрально протилежно кільцеподібній вставці тракту підведення води однієї чи декількох кільцеподібних вставок, з можливістю перекриття його перерізу, з сумарною площею кільцеподібних вставок тракту для відведення води 0,05 - 0,4 площі його прохідного перерізу (з урахуванням кільцеподібних вставок), додатково інтенсифікується перетікання води через центральну міжсоплову область наконечника. Це призводить до підвищення ефективності його охолодження. При відношенні сумарної площі кільцеподібних вставок тракту для відведення води до загальної площі його прохідного перерізу менш ніж 0,05 вказаний вище ефект практично не помітний. При відношенні сумарної площі кільцеподібних вставок тракту для відведення води до загальної площі його прохідного перерізу більш ніж 0,4 різко збільшується гідравлічний опір тракту відведення води, а також має місце нерівномірне охолодження нижньої частини стовбура фурми та зварного шва, що з'єднує наконечник зі стовбуром фурми (різко погіршується ефективність охолодження з боку центру вставки, внаслідок утворення застійної зони води). Максимальний ефект охолодження досягається при великій кількості (більш ніж 5) вставок з сумарною площею, яка дорівнює 0,2 - 0,3 загальної площі прохідного перерізу. Суть винаходу пояснюється Фіг.1-4, де на Фіг.1 поданий поздовжній переріз водоохолоджуваної фурми для продування розплаву за п. 1 формули винаходу; на Фіг.2 - поперечний переріз (вид А-А від Фіг.1) водоохолоджуваної фурми для продування розплаву за п. 1 формули винаходу; на Фіг.3 поздовжній переріз водоохолоджуваної фурми для продування розплаву за п. 2 формули винаходу; на Фіг.4 - поперечний переріз (вид А-А від Фіг.3) водоохолоджуваної фурми для продування розплаву за п. 2 формули винаходу. Водоохолоджувана фурма для продування розплаву складається з (див. Фіг.1, 2): концентрично розташованих труб: зовнішньої 1, середньої 2 та внутрішньої 3, що утворюють тракти підведення 4 та відведення 5 охолоджувача води, тракт підведення газу (наприклад, кисню) 6, наконечника 7, з соплами 8, та кільцеподібної вставки 9, що встановлена в нижній частині тракту підведення води 4 поблизу вхідного перерізу (А-А) наконечника 7, яка перекриває переріз тракту підведення води 4 в сегменті з центральним кутом, що знаходиться в межах: 140° 220°. Кільцеподібна вставка 9 закріплюється в нижній частині тракту підведення води 4 за допомогою зварення або за рахунок болтів чи шпильок, чи гвинтів, або іншого відомого засобу. Водоохолоджувана фурма для продування розплаву може мати (див. Фіг.3, 4), одну чи декілька кільцеподібних вставок 10, що встановлені в півкільці нижній частині тракту відведення води 5 поблизу вхідного перерізу (А-А) 91449 6 наконечника 7 діаметрально протилежно кільцеподібній вставці 9, причому сумарна площа кільцеподібних вставок тракту відведення води складає 0,05 - 0,4 площі його прохідного перерізу (з урахуванням кільцеподібних вставок). Кільцеподібні вставки 10 закріплюється у нижній частині тракту відведення води 5 за допомогою зварення або за рахунок болтів чи шпильок, чи гвинтів, або іншого відомого засобу. Пристрій працює таким чином (див. Фіг.1, 2). По тракту підведення газу 6 подається технологічний газ (наприклад, кисень) та через сопла 8 вдувається в розплав. Разом з технологічним газом можуть вдуватися різні технологічні порошкоподібні матеріали. По кільцевому тракту підведення охолоджувача 4 вода підходить до вхідного перерізу (А-А) наконечника 7, де розташована кільцеподібна вставка 9, яка перекриває переріз тракту підведення охолоджувача 4 в сегменті з центральним кутом , величина якого знаходиться в заявленому діапазоні. Внаслідок перекриття кільцеподібною вставкою 9 частини прохідного перерізу тракту підведення охолоджувача 4 поблизу вхідного перерізу наконечника 7, має місце перерозподіл потоку води, що підводиться, таким чином, що частина цього потоку перетікає з відкритого перерізу тракту підведення води 4 в тракт відведення води 5 через міжсоплову центральну частину наконечника 7, тобто реалізується асиметрична течія води в наконечнику. При цьому внаслідок організації подачі «свіжої» води в центр наконечника (де звичайно знаходиться застійна зона води) та збільшення швидкості охолоджувача поблизу найбільш теплонапруженого місця центральної торцевої частини наконечника істотно зростає ефективність її охолодження. В результаті збільшується стійкість наконечника та фурми в цілому, а також зменшується «розгар» вихідних ділянок сопел та стабілізується дутьовий режим продування плавки. При установці однієї чи декількох кільцеподібних вставок 10 (див. Фіг.3, 4), в півкільці нижній частині тракту відведення води 5 поблизу вхідного перерізу (А-А) наконечника 7 діаметрально протилежно кільцеподібній вставці 9, з сумарною площею кільцеподібних вставок тракту відведення води 5, рівної 0,05 - 0,4 площі його прохідного перерізу, помітно збільшується витрата охолоджуючої води, що перетікає через центральну міжсоплову частину наконечника. Внаслідок цього додатково інтенсифікується охолодження найбільш теплонапруженого місця фурми та підвищується її стійкість. Використання водоохолоджуваної фурми для продування розплаву при простоті конструкції за рахунок використання кільцеподібної(них) вставки(вок) в нижній частини тракту(тів) підведення (та відведення) охолоджувача забезпечує асиметричне підведення води в наконечник, її циркуляцію через центральну міжсоплову область наконечника, поліпшення охолодження його центральної торцевої частини та вихідної ділянки продувочних сопел, що дозволяє зменшити «розгар» сопел, 7 стабілізувати дутьовий режим плавки, підвищити стійкість наконечника та фурми в цілому. Джерела інформації 1. Повышение стойкости конвертерных фурм/ В.И. Баптизманский, В.Б. Охотский, A.B. Шибко и др. // Сталь.- 1987.- № 5.- С. 31 - 33. 2. Якушев A.M. Справочник конвертерщика.Челябинск: Металлургия, 1990.- 448 с. 91449 8 3. Повышение стойкости наконечников фурм для 350-т конвертеров / A.B. Сущенко, A.A. Курдюков, И.Д. Буга и др. // Сталь. - 1996. - № 5. - С. 1417. 4. Многосопловая водоохлаждаемая фурма. A.c. СССР № 632732 , МКИ3 21 С5/48 / Катенин Б.Н., Николаев В.Ф., Кричевцов Е.А., Борисов Ю.Н.// 9 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 91449 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601