Багатосоплова фурма для продувки конвертерної ванни

Реферат: Багатосоплова фурма для продувки конвертерної ванни, що містить центральну трубу підведення води і концентрично встановлені розділову і зовнішню труби підведення кисню і відведення води, охолоджувану головку, яка складається із верхньої і нижньої чаш, між якими розміщені корпуси складених соплових блоків з циліндричними отворами для подавання кисню і відвідними каналами для проходження води, установлених в отворах корпусів блоків насадок з соплами Лаваля, що виступають киснепідвідний тракт і направлені під кутом до осі фурми у напрямку конвертерної ванни, центрального, розділового і зовнішнього з'єднувальних патрубків, причому фурма обладнана герметично з'єднаною з центральним і розділовим патрубками кришкою з отворами в яких герметично закріплені верхні торці насадок з соплами Лаваля, а зовнішній патрубок з'єднаний з нижньою чашею головки за допомогою додаткового нарізного з'єднання. UA 84922 U (54) БАГАТОСОПЛОВА ФУРМА ДЛЯ ПРОДУВКИ КОНВЕРТЕРНОЇ ВАННИ UA 84922 U UA 84922 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі чорної металургії, зокрема до конструкцій верхніх багатосоплових фурм для продувки конвертерної ванни киснем. Відома фурма для продувки металу киснем в конвертерах, що містить три концентрично розташованих труби для підведення кисню і циркуляції води, і головку, яка виконана у вигляді двох чаш, між якими закріплені сопла [Патент Великобритании № 1190137, кл. С21С 5/46, 1970]. При підвищенні кількості сопел в головці такої фурми досягається значне розосередження кисню в об'ємі металу, що важливо для продувки низькомарганцевого чавуну у великовантажних конвертерах. Проте, з підвищенням кількості сопел ускладнюється конструкція і технологія складання такої фурми, зростають кількість і складність виконання зварних швів, що знижує їх якість і призводить до зниження стійкості головки фурми незважаючи на центральне підведення води до неї. Зазначені вади в деякій мірі усуваються при розміщенні в головці фурми соплових блоків при центральному підведенні кисню до неї. Відома багатосоплова фурма для продувки металу, що містить центральну кисневопідвідну трубу і концентрично встановлені розділову і зовнішню труби підведення і відведення води, охолоджувану головку, яка складається із двох чаш, між якими укріплені соплові блоки [Авторское свидетельство СССР № 956571, кл. С21С 5/48, 1981]. Вадою відомої фурми є низька стійкість, що зв'язано з недостатньо ефективним охолодженням самих блоків і міжблокового простору центральної частини головки унаслідок відсутності в блоках каналів для проходження води, а також утворення застійних зон між сопловими блоками при центральному підведенні кисню в фурму. Утворенню застійних зон також сприяє більша площа прохідного перерізу каналів міжблокового простору в головці такої фурми в зрівнянні з площею перерізу тракту, по якому підводиться вода, унаслідок приварювання верхньої та нижньої чаш головки до торців соплових блоків. Це призводить до зниження швидкості охолоджуючої води в зоні найбільших теплових навантажень і призводить до прогару нижньої чаші між боками і розпалу міжсоплового простору в блоках. Сопловий блок відомої фурми унаслідок його монолітності і виповнення сопел з перерізом осей вхідних і вихідних перерізів останніх поза блоками характеризуються надмірною складністю виготовлення, значною матеріалоємністю. Це супроводжується підвищеними витратами труда і міді, що дорого коштує, при виготовленні соплових блоків. Найбільш близькою до описуваної корисної моделі за технічною суттю і досягуваним результатом є багатосоплова фурма для продувки металу [Авторское свидетельство СССР № 1116072, кл. С21С 5/48, 1983], що містить центральну трубу підведення води і концентрично встановлені розділову і зовнішню труби підведення кисню і відведення води, охолоджувану головку, яка складається із двох чаш, між якими закріплені соплові блоки, центрального, розділового і зовнішнього з'єднувальних патрубків. Кожен сопловий блок виконаний складеним, містить корпус з циліндричними отворами для подання кисню і відвідним каналом для проходження води. В циліндричних отворах корпусів блоків за допомогою різьбового з'єднання встановлені змінні насадки з соплами Лаваля, що виступають в киснепідвідний тракт і направлені під різними кутами до осі фурми у напрямку конвертерної ванни. Висота корпусу соплового блока визначена рівністю прохідних перерізів трактів, що підводять воду, головки і трактів, що відводять воду. Вадами цієї фурми є: - насадки з соплами Лаваля виступають за поверхню верхньої чаші в киснепідвідний тракт, унаслідок чого не забезпечується плавний вхід кисню в сопла, відбувається зниження витрати кисню і далекодії кисневих струменів, зростання тривалості продувки. У даному випадку, щоб забезпечити належний режим продувки конвертерної ванни, необхідно зменшувати робочу висоту фурми над рівнем розплаву, а це негативно позначається на стійкості головок фурм; - сталевий зовнішній патрубок головки фурми з'єднаний із мідною нижньою чашею головки за допомогою зовнішнього зварного шва. Через вплив агресивного високотемпературного середовища в робочій порожнині конвертеру зовнішній зварний шов розм'якшується і оплавляється, що знижує його міцність. Крім того, пошкодження зварного шва і зниження його міцності також відбувається під час очищення стовбура фурми від шлакометалевих охолодів шляхом подавання кисневого струменю через металеву трубку. В результаті під час продувки конвертерної ванни відбувається порушення герметичності зовнішнього зварного шва, а в найгіршому варіанті повний відрив нижньої чаші головки від зовнішнього з'єднувального патрубка. Значний об'єм води попадає в конвертер, що часто приводить до вибухів з викидом металу і шлаку на робочу площадку, пошкодженню екранних поверхонь газовідвідного тракту конвертера. В основу корисної моделі поставлена задача забезпечення належного режиму продувки, підвищення стійкості головки фурми, запобігання виникнення аварійних ситуацій і створення 1 UA 84922 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 небезпечних умов праці з пошкодженням обладнання газовідвідного тракту в результаті порушення герметичності зовнішнього зварного шву, який з'єднує сталевий зовнішній патрубок головки з мідною нижньою чашею. Технічний результат - зниження втрати тиску кисню на вході в сопла Лаваля. Вказаний технічний результат при здійсненні корисної моделі досягається тим, що в багатосопловій фурмi для продувки конвертерної ванни, що містить центральну трубу підведення води і концентрично встановлені розділову і зовнішню труби підведення кисню і відведення води, охолоджувану головку, яка складається із верхньої і нижньої чаш, між якими розміщені корпуси складених соплових блоків з циліндричними отворами для подавання кисню і відвідними каналами для проходження води, установлених в отворах корпусів блоків насадок з соплами Лаваля, що виступають в кисневопідвідний тракт і направлені під кутом до осі фурми у напрямку конвертерної ванни, центрального, розділового і зовнішнього з'єднувальних зваркою патрубків, згідно з корисною моделлю, головка обладнана герметично з'єднаною з центральним і розділовим патрубками кришкою з отворами, в яких герметично закріплені верхні торці насадок з соплами Лаваля, а зовнішній патрубок з'єднаний з нижньою чашею головки за допомогою додаткового нарізного з'єднання. В іншому варіанті конструкції порожнеча між боковими поверхнями насадок з соплами Лаваля, які виступають в киснепідвідний тракт, по всій висоті зафутерований вогнетривкою масою. Закріплення верхніх торців насадок з соплами Лаваля в отворах кришки або заповнення по всій висоті простору між боковими поверхнями виступаючих в киснепідвідний тракт насадок вогнетривкою масою забезпечує плавний вхід кисню в сопла Лаваля без зниження тиску і витрат останнього, зростання далекодії кисневих струменів і, відповідно, робочої висоти фурми під час продувки конвертерної ванни, що приводить до підвищення стійкості головки фурм. Завдяки додатковому нарізному з'єднанню сталевого зовнішнього патрубка з нижньою мідною чашею головки запобігається повний відрив нижньої чаші у випадку порушення герметичності зовнішнього зварного шву, забезпечуються безпечні умови праці, так як вода в незначній кількості попадає в конвертер і встигає випаруватися без утворення вибухонебезпечної суміші відвідних газів, виникнення вибуху з викидом об'ємів металу і шлаку на робочу площадку, пошкодження екранних поверхонь газовідвідного тракту конвертеру. На фіг. 1, 3 зображена шестисоплова фурма з головкою, яка містить кришку, в отворах якої закріплені верхні торці насадок з соплами Лаваля, а на фіг. 2, 4 - конструкція головки, в якій простір між боковими поверхнями насадок з соплами Лаваля, які виступають в киснепідвідний тракт, по всій висоті зафутерований вогнетривкою масою. Багатосоплова фурма складається з центральної труби 1 підведення води і концентрично встановлених розділової 2 і зовнішньої 3 труб підведення кисню і відведення води, охолоджувану головку, із верхньою сталевою 4 і нижньою мідною 5 чашами, між якими розміщені мідні корпуси 6 складених соплових блоків з циліндричними отворами 7 для подавання кисню. В циліндричних отворах 7 корпусів 6 установлені насадки 8 з соплами Лаваля. В конструкції на фіг. 1 верхні торці насадок 8 за допомогою зварки герметично закріплені в кришці 9, яка зварними швами герметично з'єднана з центральним 10 і розділовим 11 з'єднувальними патрубками. Зовнішній з'єднувальний сталевий патрубок 12 з'єднаний з нижньою мідною чашею 5 головки за допомогою додаткового нарізного з'єднання 13 і зовнішнього зварного шва 14. Центральний 10 і розділовий 11 з'єднувальні патрубки на зовнішній поверхні обладнані кільцевими канавками 15, в які укладені гумові кільця 16. В робочому стані центральний 10 і розділовий 11 з'єднувальні патрубки з кільцями 16 герметично вставлені в центральний 17 і розділовий 18 стакани відповідно, які прикріплені зваркою до центральної 1 і розділової 2 труб фурми. Рівномірний кільцевий зазор між центральною 1 і розділовою 2 трубами забезпечується фіксаторами 19. В конструкції на фіг. 2, 4 простір між боковими поверхнями насадок 8 по всій висоті зафутерований вогнетривкою масою 20. Пристрій працює наступним чином. Охолоджувальна вода надходить по центральній трубі 1 через центральний з'єднувальний патрубок 10 до головки, проходить по відвідних каналах між верхньою 4 і нижньою 5 чашами головки і корпусами 6 складених соплових блоків, а далі відводиться в кільцевому зазорі між розділовою 2 і зовнішньою 3 трубами. Рівномірність зазору забезпечується фіксаторами 19. Оскільки корпуси 6 блоків знаходяться у безпосередньому контакті з водою для охолодження по зовнішній і внутрішній міжканальними поверхнями, а також обладнані насадками 8 з соплами Лаваля, в яких відбувається падіння температури кисню при витіканні, вони більш ефективно охолоджуються. 2 UA 84922 U 5 10 15 20 Кисень надходить в кільцевих зазорах між центральною 1 і розділовою 2 трубами, центральним 10 і розділовим 11 з'єднувальними патрубками до вхідних перерізів сопел Лаваля, розміщених в насадках 8, верхні торці яких герметично закріплені в отворах кришки 9 або врівень за футеровані вогнетривкою масою 20. За рахунок плавного входження кисню в сопла Лаваля з проходженням в подальшому через циліндричні отвори 7 корпусів 6 соплових блоків створюються надзвукові розрахункові кисневі струмені з великою далекодією. Це дозволяє при більшій робочій висоті фурми інтенсифікувати зневуглецьовування конвертерної ванни і розчинення металевого лому за рахунок "жорсткого" дуття, скоротити тривалість продувки і підвищити стійкість головок фурм. Компенсація лінійного розширення центральної 1 і розділової 2 труб фурми, яка виникає при продувці конвертерної ванни, забезпечується завдяки створенню кільцевих ковзних ущільнень між центральним 10 і розділовим 11 патрубками з гумовими кільцями 16, що прокладаються в кільцевих канавках 15, та центральним 17 і розділовим 18 стаканами. Зовнішній з'єднувальний сталевий патрубок 12 поєднується з нижньою мідною чашею 5 головки за допомогою додаткового нарізного з'єднання 13 і зовнішнього зварного шва 14. Завдяки цьому запобігається повний відрив нижньої чаші у випадку порушення герметичності зовнішнього зварного шва. Застосування описаної конструкції багатосоплової фурми для продувки конвертерної ванни дозволить отримати значний економічний ефект в результаті підвищення ефективності продувки конвертерної ванни і терміну експлуатації фурм між замінами головок, збільшення продуктивності конвертерних агрегатів і строку безаварійної експлуатації газовідвідного тракту конвертера. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 1. Багатосоплова фурма для продувки конвертерної ванни, що містить центральну трубу підведення води і концентрично встановлені розділову і зовнішню труби підведення кисню і відведення води, охолоджувану головку, яка складається із верхньої і нижньої чаш, між якими розміщені корпуси складених соплових блоків з циліндричними отворами для подавання кисню і відвідними каналами для проходження води, установлених в отворах корпусів блоків насадок з соплами Лаваля, що виступають киснепідвідний тракт і направлені під кутом до осі фурми у напрямку конвертерної ванни, центрального, розділового і зовнішнього з'єднувальних патрубків, яка відрізняється тим, що фурма обладнана герметично з'єднаною з центральним і розділовим патрубками кришкою з отворами, в яких герметично закріплені верхні торці насадок з соплами Лаваля, а зовнішній патрубок з'єднаний з нижньою чашею головки за допомогою додаткового нарізного з'єднання. 2. Багатосоплова фурма для продувки конвертерної ванни за п. 1, яка відрізняється тим, що порожнеча між боковими поверхнями насадок з соплами Лаваля, які виступають в киснепідвідний тракт, по всій висоті зафутерований вогнетривкою масою. 3 UA 84922 U 4 UA 84922 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5