Фурма для нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера

Реферат: Фурма для нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера містить стовбур, головку із торцевим наконечником, циліндричні сопла, корпуси сопел Лаваля, циліндричний фіксатор, додатковий верхній кільцевий сопловий блок. UA 74235 U (54) ФУРМА ДЛЯ НАНЕСЕННЯ ШЛАКОВОГО ГАРНІСАЖУ НА ФУТЕРІВКУ КОНВЕРТЕРА UA 74235 U UA 74235 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до чорної металургії, зокрема до конструкцій фурм для нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера шляхом роздування кінцевого шлаку. Відомі конструкції багатосоплових верхніх кисневих фурм (А.С. СРСР 193554, С21С 5/48, 1967; А.С. СРСР 204354, С21С 5/48, 1967; А.С. СРСР 237917, С21С 5/48, 1969), відповідно до яких сопла Лаваля у головках верхніх фурм розташовані рівномірно за колом. Застосування цих фурм для проведення операції роздування конвертерного рідкого шлаку, збагаченого оксидом магнію, супроводжується прискореним покриттям стовбура фурми металошлаковою охолоддю, що призводить до зниження стійкості фурми і виходу придатного, внаслідок вимушеного видалення зі стовбура фурми охолоді. Крім того, дані фурми взагалі не придатні для проведення операції роздування рідкого шлаку з одночасною корекцією хімічного складу шлакового розплаву вдуванням порошкоподібних магнезіальних шлакоутворюючих матеріалів. Відома також верхня фурма для роздування шлаку (патент України № 96392, С21С 5/44, С21С 5/48, F27D 1/16), що містить головку з соплами Лаваля для роздування рідкого шлаку, які розташовані за колом не рівномірно, а зсунуті по цьому колу у боки - згруповані ліворуч та праворуч, утворюючи тим самим на зовнішньому торці головки верхньої фурми лівий та правий сектори сопел Лаваля. Над кожним сектором сопел Лаваля на бокових поверхнях головки верхньої фурми і/або стовбура фурми розміщені додаткові контури сопел будь-якої конфігурації, які забезпечують подачу в напрямку футерівки конвертера додаткових бокових струменів нейтрального газу. Недоліком даного винаходу є доволі складна і дорога конструкція водоохолоджуваної фурми для виконання роздування шлаку та низька ефективність процесу нанесення шлакового гарнісажу на стінки конвертера, особливо у його верхній половині циліндричної і конусної частини, внаслідок зменшення далекобійності і гальмування боковими струменями бризок шлаку. Відома газоохолоджувана конструкція торкрет-фурми для ремонту футерівки конвертера шляхом нанесення шлакового гарнісажу і факельного торкретування (патент України № 83445, С21С 5/44, F27D 1/16), яка містить стовбур, який виконано із двох концентрично розташованих труб, що утворюють тракти підведення нейтрального газу і торкрет-маси в потоці окислювального газу, головку з групою бокових циліндричних сопел для подачі торкрет-маси в окислювальних струменях на бокову поверхню футерівки конвертера із торцевим наконечником, який виконано у вигляді тарілки з соплами Лаваля, корпуси яких виступають за торець тарілки і розташовані в ряд похило і симетрично відносно поздовжньої осі торкретфурми в вертикальній площині, перпендикулярній площині розташування бокових циліндричних сопел, які розміщені в ряд по висоті фурми двома ярусами, симетричними відносно поздовжньої осі фурми. Вадами торкрет-фурми є: зменшення далекобійності і гальмування бризок шлаку, що роздувають на футерівку, боковими горизонтальними потоками окислювальних газопорошкових струменів, що знижує ефективність нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера, особливо у верхній конусній частині; підвищені втрати торкрет-маси за рахунок інтенсивного виносу останньої у газовому потоці, що відходить із порожнини конвертера; складність виготовлення та ремонту головки із значною кількістю зварних з'єднань, недосконалістю конструкції сальникового компенсатора термічного подовження зовнішнього стовбура торкретфурми, що призводить до деформації та порушення герметичності зварних з'єднань у процесі роботи та виходу торкрет-фурми з ладу. Відома також, вибрана як найближчий аналог, фурма для нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера шляхом газопорошкового роздування шлакової ванни (патент України № 93161, С21С 5/44, С21С 5/48, F27D 1/16), яка містить стовбур, який виконано із концентрично розташованих зовнішньої та внутрішньої труб, з утворенням трактів підведення азоту і порошкоподібної магнезіальної торкрет-маси в потоці повітря, головку із торцевим наконечником для роздування шлакової ванни азотними і повітряно-порошковими струменями у вигляді верхнього розподільника і нижньої тарілки, які герметично з’єднані з внутрішньою і зовнішньою трубами стовбура фурми відповідно, у верхньому розподільнику закріплені корпуси циліндричних сопел, які вставлені концентрично з кільцевим зазором і з суміщенням вихідних перерізів у корпуси сопел Лаваля, які закріплені в нижній тарілці і виступають за торець останньої і розташовані похило і симетрично відносно поздовжньої осі фурми у вертикальній площині, при цьому торцевий наконечник має між зовнішньою поверхнею розподільника і внутрішньою поверхнею тарілки закріплений у розподільнику і розміщений по центру циліндричний фіксатор з різним діаметром по висоті, торець якого з меншим діаметром встановлений у глухому отворі тарілки з можливістю вільного переміщення у ньому. 1 UA 74235 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Вадами найближчого аналога є: утворення шлакової охолоді на стовбурі фурми під час роздування шлакового розплаву в конвертері, яка зберігається на стовбурі фурми після завершення операції нанесення шлакового гарнісажу і повернення фурми в початкове положення за межами робочого простору агрегату. В подальшому шлакова охолодь відокремлюється від стовбура фурми і падає вниз на робочу площадку. Це призводить до порушення техніки безпеки при експлуатації конвертера, створення небезпечних умов праці для робочого персоналу, спричиняє збільшення витрат праці внаслідок необхідності додаткових заходів по прибиранню шлаку з робочої площадки. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення конструкції фурми для нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера шляхом зміни конструкції фурми, кількості і розташування груп сопел Лаваля один до одного, що дозволить запобігти створенню шлакової охолоді на стовбурі фурми під час роздування шлакової ванни азотними і повітрянопорошковими струменями, забезпечити умови руйнування шлакової охолоді в порожнині конвертера під час підйому фурми та падіння кусків шлаку безпосередньо у шлакову ванну, а також створити належні безпечні умови праці робочого персоналу. Поставлена задача вирішується тим, що в фурмі для нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера, яка містить стовбур, який виконано із концентрично розташованих зовнішньої та внутрішньої труб, з утворенням трактів підведення азоту і порошкоподібної магнезіальної торкрет-маси в потоці повітря, головку із торцевим наконечником для роздування шлакової ванни азотними і повітряно-порошковими струменями у вигляді верхнього розподільника і нижньої тарілки, які герметично з'єднані з внутрішньою і зовнішньою трубами стовбура фурми відповідно, у верхньому розподільнику закріплені корпуси циліндричних сопел, які вставлені концентрично з кільцевим зазором і з суміщенням вихідних перерізів у корпуси сопел Лаваля, які закріплені в нижній тарілці і виступають за торець останньої і розташовані похило і симетрично відносно поздовжньої осі фурми у вертикальній площині, при цьому торцевий наконечник має між зовнішньою поверхнею розподільника і внутрішньою поверхнею тарілки, закріплений у розподільнику і розміщений по центру циліндричний фіксатор з різним діаметром по висоті, торець якого з меншим діаметром встановлений у глухому отворі тарілки з можливістю вільного переміщення у ньому, згідно з корисною моделлю, головка фурми обладнана додатковим верхнім кільцевим сопловим блоком, який містить однакову з торцевим наконечником кількість сопел Лаваля, які в блоці і в торцевому наконечнику розташовані попарно один над одним у вертикальних площинах паралельно поздовжньої осі фурми, при цьому кільцевий сопловий блок герметично з’єднано із зовнішніми трубами більшого і меншого діаметрів в напрямку торцевого наконечника. Сумарна площа критичних перерізів сопел Лаваля в кільцевому сопловому блоці дорівнює 5-15 % від сумарної площі критичних перерізів сопел Лаваля в торцевому наконечнику, а кільцевий сопловий блок розміщено по висоті головки від торцевого наконечника на відстані 5090 діаметрів критичного перерізу сопла Лаваля торцевого наконечника. Таке розміщення в головці торкрет-фурми групи торцевих сопел Лаваля для роздування шлаку азотними струменями і циліндричних сопел для подачі магнезіальної торкрет-маси в потоці повітря дозволяє здійснювати формування крапель шлаку із заданими фізико-хімічними властивостями безпосередньо у межах реакційних зон взаємодії газопорошкових струменів із шлаковим розплавом та спрямоване на футерівку набризкування крапель цього шлаку по всій висоті футерівки робочого простору конвертера для формування гарнісажного покриття. Це забезпечує формування захисного шлакового гарнісажу підвищеної міцності на всій робочій поверхні футерівки конвертера. Крім того, завдяки наявності додаткового верхнього кільцевого блока із соплами Лаваля для формування азотних струменів, розповсюдження яких вздовж стовбура фурми назустріч потоку шлакових крапель дозволяє попередити створення суцільного шару шлакової охолоді на стовбурі фурми під час роздування шлакової ванни азотними і повітряно-порошковими струменями, що забезпечує умови руйнування охолоді в порожнині конвертера під час підйому фурми та падіння кусків шлаку безпосередньо у шлакову ванну, а також належні безпечні умови праці робочого персоналу. Подача азотних струменів через сопла Лаваля в кільцевому сопловому блоці із сумарною площею менш ніж 5 % критичних перерізів сопел Лаваля торцевого наконечника не забезпечує формування зустрічного шлаковим краплям потоку з інтенсивністю, достатньою для запобігання утворенню шлакової охолоді на стовбурі фурми. При збільшенні сумарної площі сопел Лаваля в кільцевому сопловому блоці понад 15 % критичних перерізів сопел Лаваля торцевого наконечника зменшується імпульс основних азотних струменів на роздування шлакової ванни, висота нанесення шлакового покриття на футерівку конвертера та його товщина. 2 UA 74235 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Розміщення кільцевого соплового блока по висоті головки від торцевого наконечника на відстані менш ніж 50 діаметрів критичного перерізу сопла Лаваля торцевого наконечника не дозволяє створити надійний захист стовбура фурми, що розташовується у робочому просторі конвертера під час роздування шлакової ванни, від попадання та наморожування шлакових крапель. Розміщення кільцевого соплового блока по висоті головки від торцевого наконечника на відстані більш ніж 90 діаметрів критичного перерізу сопла Лаваля торцевого наконечника призводить до зменшення динамічного напору азотних струменів, що подають для попередження попадання шлакових крапель на стовбур фурми. Невиконання кожної з цих вимог негативно позначається на операції гарячого ремонту футерівки конвертера нанесенням шлакового гарнісажу, стійкості футерівки, безпеці праці робочого персоналу та продуктивності агрегату. Суть корисної моделі пояснюється кресленням (фіг. 1, 2). Фурма для нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера містить стовбур, який виконано із внутрішньої труби 1 для підведення порошкоподібної магнезіальної торкрет-маси в потоці повітря і внутрішньої труби 2 для підведення азоту, головку, яка складається з внутрішньої труби 3 підведення порошкоподібної магнезіальної торкрет-маси в потоці повітря, зовнішньої труби більшого діаметра 4, кільцевого соплового блока 5, зовнішньої труби меншого діаметра 6, торцевий наконечник, який виконано із верхнього розподільника 7, в якому закріплено шляхом зварювання корпуси циліндричних сопел 8, які вставлені концентрично з кільцевим зазором із суміщенням вихідних перерізів у корпуси сопел Лаваля 9, які закріплені в нижній тарілці 10 і виступають за торець останньої і розташовані похило і симетрично відносно поздовжньої осі фурми у вертикальній площині. Необхідна відстань між зовнішньою поверхнею верхнього розподільника 7 і внутрішньою поверхнею нижньої тарілки 10 забезпечується закріпленим у верхньому розподільнику і розміщеним по центру циліндричним фіксатором 11 з різним діаметром по висоті, торець якого з меншим діаметром вільно входить до глухого отвору тарілки 10. Азотні струмені для запобігання утворенню суцільної шлакової охолоді на стовбурі фурми формуються соплами Лаваля 12 кільцевого соплового блока 5, які розміщені у одній вертикальній площині із соплами Лаваля 9. Фурма для нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера працює таким чином. Азот для роздування шлакової ванни подається у кільцевому зазорі між внутрішньою 1 та зовнішньою трубою 6 надходить до тарілки 10 і у вигляді чотирьох кільцевих надзвукових азотних струменів вдувається в робочий простір конвертера по кільцевих зазорах між внутрішніми циліндричними соплами 8 і зовнішніми соплами Лаваля 9. Магнезіальна торкрет-маса в потоці повітря подається через внутрішню трубу 1 і у вигляді газопорошкових струменів вдувається у порожнину конвертера через чотири циліндричні сопла 8. При цьому газопорошкові струмені (повітря + торкрет-маса) оточені кільцевою оболонкою надзвукового азоту, яка формується завдяки вдуванню азоту через кільцевий зазор між соплами 8 і 9. Коли не відбувається подача торкрет-маси, то через циліндричні сопла фурми подається тільки повітря для попередження запечатування сопел бризками шлаку. Для запобігання утворення суцільної шлакової охолоді на стовбурі фурми азот у кільцевому зазорі між внутрішньою 1 та зовнішньою трубою 4 подається до кільцевого соплового блока 5 і у вигляді чотирьох надзвукових азотних струменів вдувається у робочій простір конвертера через сопла Лаваля 12. Азотні струмені, які формуються соплами Лаваля 12 кільцевого блока 5, розповсюджуються вздовж зовнішньої поверхні труби 6 меншого діаметра, що призводить до запобігання попаданню крапель шлаку на поверхню труби 6 по лінії розташування сопел Лаваля 9 і 12. Це забезпечує утворення прорізів у шлаковій охолоді на стовбурі фурми, яка в такому випадку, складається з окремих ділянок шлакового шару. При цьому відбувається розбризкування шлаку від взаємодії азотних та газопорошкових струменів із шлаковою ванною з направленим виносом бризок шлаку на футерівку конвертера та утворенням на останній шлакового шару, який виконує роль гарнісажного покриття. Таким чином, внаслідок безпосереднього вдування у об'єм шлакового розплаву азотних та газопорошкових струменів, відбувається формування шлаку із необхідними фізико-хімічних властивостями та більш ефективне нанесення шару вогнетривкого шлакового гарнісажу по всій висоті футерівки, що дозволяє подовжити термін захисту футерівки та експлуатації конвертерів і зменшити витрати торкрет-маси. Крім того, за рахунок формування зустрічних потоків надзвукових азотних струменів з сопел Лаваля кільцевого блока та шлакових крапель попереджається утворення суцільної охолоді на стовбурі фурми що забезпечує її руйнування під час підйому фурми. 60 3 UA 74235 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 25 1. Фурма для нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера, яка містить стовбур, який виконано із концентрично розташованих зовнішньої та внутрішньої труб, з утворенням трактів підведення азоту і порошкоподібної магнезіальної торкрет-маси в потоці повітря, головку із торцевим наконечником для роздування шлакової ванни азотними і повітряно-порошковими струменями у вигляді верхнього розподільника і нижньої тарілки, які герметично з'єднані з внутрішньою і зовнішньою трубами стовбура фурми відповідно, у верхньому розподільнику закріплені корпуси циліндричних сопел, які вставлені концентрично з кільцевим зазором і з суміщенням вихідних перерізів у корпуси сопел Лаваля, які закріплені в нижній тарілці і виступають за торець останньої і розташовані похило і симетрично відносно поздовжньої осі фурми у вертикальній площині, при цьому торцевий наконечник має між зовнішньою поверхнею розподільника і внутрішньою поверхнею тарілки, закріплений у розподільнику і розміщений по центру циліндричний фіксатор з різним діаметром по висоті, торець якого з меншим діаметром встановлений у глухому отворі тарілки з можливістю вільного переміщення у ньому, яка відрізняється тим, що головка фурми обладнана додатковим верхнім кільцевим сопловим блоком, який містить однакову з торцевим наконечником кількість сопел Лаваля, які в блоці і в торцевому наконечнику розташовані попарно один над одним у вертикальних площинах паралельно поздовжній осі фурми, при цьому кільцевий сопловий блок герметично з'єднано із зовнішніми трубами більшого і меншого діаметрів в напрямку торцевого наконечника. 2. Фурма для нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера за п. 1, яка відрізняється тим, що сумарна площа критичних перерізів сопел Лаваля в кільцевому сопловому блоці дорівнює 5-15 % від сумарної площі критичних перерізів сопел Лаваля в торцевому наконечнику, а кільцевий сопловий блок розміщено по висоті головки від торцевого наконечника на відстані 50-90 діаметрів критичного перерізу сопла Лаваля торцевого наконечника. 4 UA 74235 U 5 UA 74235 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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 6