Фурма для продувки розплавів металів

Реферат: Винахід належить до чорної металургії. Для забезпечення інтенсивного і цілеспрямованого охолодження мідної суцільнолитої головки фурми, при парній кількості сопел в головці фурми сумарна кількість суміжних пелюсток в трубоподібному розподільнику охолоджувача виконано переважно в два рази менше сумарної кількості каналів в головці фурми. Крім того, при UA 115389 C2 (12) UA 115389 C2 непарній кількості сопел сумарна кількість суміжних пелюсток для трисоплової фурми виконана переважно на один пелюсток менше сумарної кількості каналів, а для п'ятисоплової фурми сумарна кількість суміжних пелюсток виконана переважно на дві пелюстки менше сумарної кількості каналів. Винахід дозволить збільшити строк служби фурми. UA 115389 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до чорної металургії і може бути використано для продувки металу в конвертерах. Відома фурма [Авторське свідоцтво СРСР № 1177355, кл. С21С5/48, опубліковане 07.09.85], що містить тракти для подачі окислювача, підведення і відведення охолоджувача, мідну суцільнолиту головку з соплами і каналами для охолоджувача в центральну порожнину головки і трубоподібний розподільник охолоджувача з загнутими пелюстками, розташованими кінцями в пазах головки навпроти перехідних каналів для потоків охолоджувача, а прямі пелюстки розподільника охолоджувача, між загнутими пелюстками, утворюють з внутрішньою поверхнею головки, навпроти сопел, щілину, що концентрично переривається. Перехідні канали для охолоджувача виконані з підвідних і відвідних каналів, розташованих під кутом 15-60° одна до одної. Аналог фурми збігається з пропонованим винаходом тільки в тому, що фурма містить тракти для подачі окислювача, підведення і відведення охолоджувача, мідну суцільнолиту головку з соплами і каналами для охолоджувача в центральну порожнину головки і трубоподібний розподільник охолоджувача з пелюстками, розташованими навпроти каналів для охолоджувача. До недоліків цієї фурми належить те, що розміри щілини, яка концентрично переривається, утвореної прямими пелюстками розподільника охолоджувача, не фіксуються, так як при збиранні трактів виникає або невиправдано велика щілина, або вона зникає. Велика щілина призводить до зменшення потоку охолоджувача в центральну порожнину головки, так як цей потік в збільшеному обсязі спрямовується до тракту відводу охолоджувача, що призводить до порушення теплового режиму роботи фурми, тобто до недостатнього відведення тепла з центральної порожнини головки, внаслідок чого знижується строк служби фурми. Ліквідація щілини призводить до різкого зниження відвідного потоку охолоджувача через тракт відводу, що також призводить до порушення теплового режиму роботи фурми, внаслідок чого також знижується строк її служби, аж до аварійної ситуації. Крім того загнуті пелюстки розподільника охолоджувача не контролюють напрямок потоку охолоджувача, що минає по обидві сторони від пелюстка в пази, тим самим знижується обсяг потоку охолоджувача, спрямованого в центральну порожнину головки, що також погіршує тепловий режим роботи фурми, внаслідок чого строк служби фурми також знижується. Конструкція перехідних каналів навпроти загнутих пелюсток не дозволяє масі охолоджувача пробитися через центральну зону фурми, де зосереджена маса охолоджувача, що не відводиться, із зони інтенсивного нагріву фурми, внаслідок чого знижується строк служби фурми, так як охолоджувач, який надходить з тракту підведення, огинаючи кінці загнутих пелюсток, відразу ж прямує в тракт відводу фурми. Відома фурма для продувки розплавів металу [Патент СРСР № 1813101, кл. С21С5/48, опублікований 30.04.93], що містить тракти подачі окислювача, підведення і відведення охолоджувача, складову зварену мідну головку, що складається з донної деталі з отворами (соплами у втулках) для проходу газу і торцевої стінки з трубними штуцерами (соплами у втулках), які утворюють між собою канали для проходу охолоджувача в центральну порожнину головки. Фурма також містить трубоподібний розподільник охолодження з загнутими пелюстками, у вигляді дугоподібних основ з додатковими каналами жолобчастої або коробчастої форми, виконаних за допомогою буртиків по всій довжині пелюсток, при цьому кінці загнутих пелюсток розташовані біля центральної порожнини фурми. Аналог фурми збігається з пропонованим винаходом тільки в тому, що фурма містить тракти для подачі окислювача, підведення і відведення охолоджувача, мідну головку з соплами у втулках, що утворюють між собою канали для охолоджувача в центральну порожнину головки і трубоподібний розподільник охолоджувача із суміжними пелюстками, розташованих навпроти каналів для охолоджувача. Сумарна кількість суміжних пелюсток в два рази менше сумарної кількості втулок з соплами в зв'язку з тим, що відсутня половина каналів для проходу охолоджувача між протилежними втулками навпроти пелюсток трубного розподільника. До недоліків цієї фурми належить те, що стійкість складової зварної головки фурми в 2-3 рази менше мідної суцільнолитої головки. Крім того, оснащення загнутих пелюсток додатковими каналами жолобчатої форми по всій довжині загнутих пелюсток, що входять в центральну порожнину головки, ускладнює конструкцію трубоподібного розподільника, так як при цьому потрібен зварний варіант головки, а не литий. Крім того, розташування каналів між втулками сопел для охолодження тільки в одній половині фурми і наявність масивних мідних елементів між втулками сопел в другій половині 1 UA 115389 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 фурми, не дозволяє рівномірно і однаково по всьому об'єму інтенсивно охолоджувати фурму, внаслідок чого строк служби фурми знижується. Найближчим аналогом є відома фурма [Авторське свідоцтво СРСР № 1211302, кл. С21С5/48, опубліковане 15.02.86], що містить тракти для подачі окислювача, підведення і відведення охолоджувача, мідну суцільнолиту головку з соплами і каналами для подачі охолоджувача в центральну порожнину головки і трубоподібний розподільник охолоджувача з пазами і пелюстками, розташованими навпроти каналів для охолоджувача. Крім того, пелюстки трубоподібного розподільника розташовані з можливістю контакту своїми торцями з денцем внутрішньої поверхні головки. Найближчий аналог фурми збігається з пропонованим винаходом тільки в тому, що фурма містить тракти для подачі окислювача, підведення і відведення охолоджувача, мідну суцільнолиту головку з соплами, канали для охолоджувача в центральну порожнину головки і трубоподібний розподільник охолоджувача з пазами і пелюстками, розташованими навпроти каналів для охолоджувача, крім того, пелюстки трубоподібного розподільника розташовані з можливістю контакту з денцем внутрішньої поверхні головки. До недоліків цієї фурми належить те, що пелюстки розподільника охолоджувача не контролюють напрямок потоків охолоджувача в сторону каналів центральної порожнини головки, так як потоки охолоджувача через канали, рухаючись назустріч один одному, збиваються в центральній порожнині головки фурми, тим самим забезпечуючи уповільнення швидкості відводу охолоджувача з зони інтенсивного нагріву фурми і внаслідок чого строк служби фурми знижується. В основу винаходу поставлена задача - збільшення строку служби фурми. Технічний результат винаходу полягає в створенні раціональної конструкції трубоподібного розподільника, що забезпечує цілеспрямовані односторонні суміжні потоки охолоджувача через канали між втулками сопел в центральну порожнину суцільнолитої мідної головки і з неї, що дозволить збільшити швидкість відводу тепла охолоджувачем із зони інтенсивного нагріву фурми. Відсутність суміжних пелюсток в трубоподібному розподільнику навпроти суміжних каналів між втулками фурми забезпечить виникнення цілеспрямованих односторонніх суміжних потоків охолоджувача від пелюсток через центральну порожнину в сторону каналів не перекритих пелюстками, що дозволить збільшити швидкість відводу тепла охолоджувачем із зони інтенсивного нагріву фурми, в результаті чого збільшиться строк служби фурми. Рішення поставленої задачі по фурмі полягає в тому, що для фурм з парною кількістю сопел сумарна кількість суміжних пелюсток в трубоподібному розподільнику в два рази менше сумарної кількості каналів, а для фурм з непарною кількістю сопел сумарна кількість суміжних пелюсток менше сумарної кількості каналів на один пелюсток - для трисоплової фурми і на два пелюстки для п'ятисоплової фурми. Фурма для продувки розплавів металів пояснюється на фігурах 1-3: на фігурі 1 показаний поперечний розріз по А-А трисоплової головки фурми (по фіг. 2); на фігурі 2 показаний поздовжній розріз по Б-Б трисоплової головки фурми (по фіг. 1); на фігурі 3 показаний поздовжній розріз по В-В трисоплової головки фурми (по фіг. 1). Слід зауважити, що представлені креслення, як примірник, для трисоплової фурми по суті розкривають аналогічно напрямок потоків охолоджувача крізь центральну порожнину головки фурми з парною кількістю сопел та і для п’ятисоплової фурми. Пропонуємо для розгляду трисоплову фурму для продування розплавів металів, яка містить тракт 1 для подачі окислювача, тракт 2 для підведення охолоджувача, тракт 3 для відведення охолоджувача, мідну суцільнолиту головку 4 з соплами 5 у втулках 6, 7 і 8. Втулки 6, 7 та 7, 8 головки 4 утворюють між собою канали 9 і 10 для підведення охолоджувача в центральну порожнину 11 головки 4, а втулки 6, 8 утворюють канал 12 для відведення охолоджувача з центральної порожнини 11 головки 4 в тракт 3. Канали 9, 10 і 12 розташовані між денцем 13 і основою 14 сопел 5 подачі окислювача. Фурма також містить трубоподібний розподільник 15 охолоджувача з пелюстками 16, з вузьким пазом 17 і з широким пазом 18 між пелюстками 16. Вузький паз 17 розташований навпроти втулки 7 сопла 5, а широкий паз 18 навпроти каналу 12, при цьому пелюстки 16 розташовані навпроти каналів 9 і 10 для підведення охолоджувача. Фіксація розподільника 15 в радіальному і осьовому напрямку умовно не відображена. Широкий паз 18 утворений за рахунок відсутнього пелюстка 16 навпроти каналу 12. Пелюстки 16 трубоподібного розподільника 15 охолоджувача розташовані з можливістю контакту своїми торцями 19 з внутрішньою поверхнею 20 денця 13 головки 4. Крім того, 2 UA 115389 C2 5 10 15 20 25 30 35 пелюстки 16 утворюють поздовжні зазори 21 між втулкою 7 і поздовжні зазори 22 між втулками 6 і 8 для основного потоку охолоджувача з тракту 2 в тракт 3. При непарній кількості сопел 5 (не показано на фігурах) сумарна кількість суміжних пелюсток 16 для трисоплової фурми виконано переважно на один пелюсток 16 менше сумарної кількості каналів 9, 10 і 12, а для п'ятисоплової фурми сумарна кількість суміжних пелюсток 16 виконано переважно на дві пелюстки 16 менше сумарної кількості каналів 9, 10 і 12. Для фурми, у якій парна кількість сопел 5 (наприклад для чотирисоплової фурми) сумарна кількість пелюсток 16 трубоподібного розподільника 15 охолоджувача виконано переважно для половини сумарної кількості каналів 9, 10 і 12. Як окислювач використовується кисень, а як охолоджувач зазвичай очищена технічна вода з підвідною температурою 34-36 °C. Для розгляду винаходу пропонується конструкція трисоплової фурми для продування розплавів, яка працює в такий спосіб. Спочатку, до опускання фурми в конвертер для продувки киснем, подають охолоджувач через тракт 2, при цьому охолоджувач за допомогою пелюсток 16 трубоподібного розподільника 15 надходить через щілини 21 вузького паза 17 і щілини 22 широкого паза 18 у тракт 3 для відведення охолоджувача, а також через канали 9, 10 в центральну порожнину 11 головки 4 і через канал 12, широкий паз 18 в той же тракт 3 для відведення охолоджувача. При підході фурми до металу в конвертер подається кисень через тракт 1 для подачі окислювача і через сопла 5 у втулках 6, 7 і 8 головки 4, розташованих між основою 14 сопел 5 подачі окислювача і денцем 13 внутрішньої поверхні 20 головки 4. В процесі роботи фурми охолоджувач завдяки відсутності пелюстки 16 в широкому пазу 18 забезпечує інтенсивне охолодження центральної порожнини 11 суцільнолитої головки 4 фурми при дотриманні контакту торців 19 пелюсток 16 з денцем 13 внутрішньої поверхні 20 головки 4 і дотриманні оптимальних зазорів 21 між пелюстками 16 і втулки 7 і оптимальних зазорів 22 між пелюстками 16 і втулками 6 і 8. Інтенсивне охолодження центральної порожнини 11 головки 4 фурми відбувається за рахунок цілеспрямованого одностороннього потоку охолоджувача від суміжних пелюсток 16 через канали 9, 10 в канал 12, неперекритого пелюсткою 16, що дозволяє збільшити швидкість відводу тепла охолоджувачем із зони інтенсивного нагріву фурми, в результаті чого збільшується строк служби фурми. При нормальній роботі фурми температура води, що відходить по тракту 3 для відведення охолоджувача спостерігалася в діапазоні 50-60 °C. Наявність оптимальної сумарної кількості пелюсток 16, яка менше сумарної кількості каналів 9, 10 і 12, забезпечує інтенсивне охолодження центральної порожнини 11 головки 4 за рахунок направлених потоків охолоджувача через цю порожнину 11, що дозволило збільшити строк служби фурми на 18-22 %. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 55 1. Фурма для продувки розплаву металів, що містить тракти для подачі окислювача, підведення і відведення охолоджувача, мідну суцільнолиту головку з соплами у втулках, що утворюють між собою канали для охолоджувача в центральній порожнині головки, і трубоподібний розподільник охолоджувача з пазами і пелюстками, при цьому пази розташовані навпроти втулок сопел, а пелюстки розташовані навпроти каналів для охолодження з можливістю контакту своїми торцями з денцем внутрішньої поверхні головки, яка відрізняється тим, що для фурм з непарною кількістю сопел сумарна кількість суміжних пелюсток менше сумарної кількості каналів на одну пелюстку - для трисоплової фурми, і на дві пелюстки - для п'ятисоплової фурми. 2. Фурма для продувки розплаву металів, що містить тракти для подачі окислювача, підведення і відведення охолоджувача, мідну суцільнолиту головку з соплами у втулках, що утворюють між собою канали для охолоджувача в центральній порожнині головки, і трубоподібний розподільник охолоджувача з пазами і пелюстками, при цьому пази розташовані навпроти втулок сопел, а пелюстки розташовані навпроти каналів для охолодження з можливістю контакту своїми торцями з денцем внутрішньої поверхні головки, яка відрізняється тим, що для фурм з парною кількістю сопел сумарна кількість суміжних пелюсток в трубоподібному розподільнику в два рази менше сумарної кількості каналів. 3 UA 115389 C2 4 UA 115389 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5