RU124681U1

RU124681U1 - DEVICE FOR BOTTOM METAL GAS BLOWING

Info

Publication number: RU124681U1
Application number: RU2012112793/02U
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Зеленин; Павел Александрович Карпец; Ефим Моисеевич Гришпун; Александр Михайлович Гороховский; Анатолий Леонтьевич Засухин; Владимир Георгиевич Лисиенко
Original assignee: Открытое акционерное общество "Первоуральский динасовый завод" (ОАО "ДИНУР")
Priority date: 2012-04-02
Filing date: 2012-04-02
Publication date: 2013-02-10

Abstract

1. Устройство для донной продувки металла газом, содержащее гнездовой блок, продувочную фурму с продольными щелевыми каналами, металлическую гильзу с приваренной к ней крышкой, закрывающей дно продувочной фурмы с образованием сообщенной с продольными щелевыми каналами газораспределительной полости, при этом в крышке выполнено отверстие для подачи инертного газа через газоподводящую трубку, отличающееся тем, что продувочная фурма содержит заформованную в гнездовом блоке бетонную оболочку из огнеупорной массы, нижнюю коническую часть которой охватывает керамический сердечник, выполненный в форме бруска с рядами продольных щелевых каналов, индикатор износа и акустический излучатель, выполненный в виде полого цилиндра, закрытого с торцов пластинами с отверстием в центре, и установленный заподлицо одним из торцов с поверхностью крышки, при этом крышка приварена к металлической гильзе на расстоянии 20-80 мм от нижней поверхности гнездового блока, а верхняя часть продувочной фурмы расположены на 5-10 мм выше верней поверхности гнездового блока.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что керамический сердечник имеет на сторонах сопряжения с огнеупорной массой бетонной оболочки не менее двух поперечных выступов радиусом 15-16 мм.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что индикатор износа продувочной фурмы расположен в нижней ее части и состоит из двух половин керамического тела, противоположно сопряженных с поверхностью керамического сердечника, и имеет не менее двух поперечных выступов радиусом 5-6 мм на сторонах сопряжения с огнеупорной массой бетонной оболочки.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что газораспр�1. A device for bottom-flushing metal gas containing a nesting block, a blowing lance with longitudinal slotted channels, a metal sleeve with a lid welded to it, covering the bottom of the blowing lance with the formation of a gas distribution cavity communicated with longitudinal slotted channels, with a feed opening in the cover inert gas through a gas supply pipe, characterized in that the purge lance contains a concrete shell made of a refractory mass formed in the nest block, the lower conical part which covers a ceramic core made in the form of a bar with rows of longitudinal slotted channels, a wear indicator and an acoustic emitter made in the form of a hollow cylinder closed at the ends with plates with a hole in the center and mounted flush with one of the ends with the surface of the lid, while the lid is welded to a metal sleeve at a distance of 20-80 mm from the lower surface of the nesting unit, and the upper part of the purge lance is located 5-10 mm above the top surface of the nesting unit. 2. The device according to claim 1, characterized in that the ceramic core has at least two transverse protrusions with a radius of 15-16 mm on the sides of the interface with the refractory mass of the concrete shell. The device according to claim 1, characterized in that the indicator of the wear of the purge lance is located in its lower part and consists of two halves of the ceramic body, oppositely conjugated with the surface of the ceramic core, and has at least two transverse protrusions with a radius of 5-6 mm on the mating sides with refractory mass of concrete shell. 4. The device according to claim 1, characterized in that the gas distribution

Description

Полезная модель относится к металлургии и может быть использована при донной продувке металла инертными газами в сталеразливочных ковшах и других сталеплавильных агрегатах. Известны устройства для донной продувки металла газом, состоящие из гнездового блока и расположенной в нем продувочной фурмой из огнеупорного материала, имеющей пористые и/или щелевые каналы для прохода газа, например, фурмы по патентам RU 7996 С21С 5/48, 1998 [1], RU 2255118 С21С 5/48, С21С 7/072, В22В 1/00, 2005 [2], RU 2234540 С21С 5/48, С21С 7/072, В22В 1/00, 2004 [3].The utility model relates to metallurgy and can be used for bottom blowing of metal with inert gases in casting ladles and other steelmaking units. Known devices for bottom purging metal gas, consisting of a nest block and located in it a purge tuyere made of refractory material having porous and / or slotted channels for gas passage, for example, tuyeres according to patents RU 7996 C21C 5/48, 1998 [1], RU 2255118 С21С 5/48, С21С 7/072, В22В 1/00, 2005 [2], RU 2234540 С21С 5/48, С21С 7/072, В22В 1/00, 2004 [3].

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является устройство для донной продувки металла газом [3].The closest set of essential features is a device for bottom purging of metal with gas [3].

Оно содержит гнездовой блок с расположенной в нем продувочной фурмой, состоящей из коаксиально расположенных прессованных и термообработанных керамических частей, выполненных в виде усеченного конуса или в виде усеченной пирамиды. Продувочная фурма заключена частично со стороны большего основания в металлическую оболочку (гильзу), имеющую форму, адекватную внешней поверхности фурмы, и имеющую со стороны большего основания металлический фланец (крышку) с газоподводящей трубой. Между фланцем и дном продувочной фурмы выполнена газораспределительная полость, образованная за счет металлической подставки. Металлическая оболочка имеет внешние реборды или приваренные к ней металлические уголки и скреплена с гнездовым блоком трамбовочной огнеупорной массой для предохранения от проседания фурмы с ее отделением от блока под давлением металла. Каналы, ориентированные по направлению движения газа, формируются при сборке составных керамических элементов продувочной фурмы за счет углубления в виде паза в одной из сопрягаемых деталей, получаемого задаваемым профилем прессоснастки. После термообработки изделия с плоскостью трапециевидной формы с обеих сторон шлифуют в т.ч. и щелевые каналы.It contains a nesting unit with a purge lance located in it, consisting of coaxially arranged pressed and heat-treated ceramic parts made in the form of a truncated cone or in the form of a truncated pyramid. The blowing lance is partially enclosed from the side of the larger base in a metal shell (sleeve) having a shape adequate to the outer surface of the lance, and having a metal flange (cover) from the side of the larger base with a gas supply pipe. Between the flange and the bottom of the purge lance made gas distribution cavity formed by a metal stand. The metal shell has external flanges or metal corners welded to it and is fastened to the socket block by a ramming refractory mass to protect against the subsidence of the lance with its separation from the block under metal pressure. Channels oriented in the direction of gas movement are formed during the assembly of composite ceramic elements of the blowing lance due to the recess in the form of a groove in one of the mating parts obtained by a given profile of the press tool. After heat treatment, products with a trapezoidal plane are ground on both sides, incl. and slotted channels.

Сборку продувочной фурмы вида усеченной пирамиды осуществляют последовательным сопряжением составных элементов трапециевидной формы. При этом сопряжение производят с притиркой контактной профильной поверхности одного изделия с плоской поверхностью другого аналогичного изделия. Сборку фурмы вида усеченного конуса производят последовательной установкой на внутренний сплошной усеченный конус наружных полых усеченных конусов. Сплошной и полые усеченные конуса притирают между собой по сопрягаемым контактным конусным поверхностям.The assembly of the blowing lance of the truncated pyramid is carried out by sequential conjugation of the trapezoidal constituent elements. In this case, pairing is performed by grinding the contact profile surface of one product with the flat surface of another similar product. The lance assembly of the truncated cone type is produced by sequentially installing external hollow truncated cones on the inner continuous truncated cone. The solid and hollow truncated cones are rubbed together between the mating contact conical surfaces.

Недостатком известного устройства для донной продувки металла газом является сложность изготовления продувочного узла с необходимостью шлифовки и притирки значительного количества составных керамических элементов, что увеличивает трудоемкость и затрудняет достижение стабильности качества при серийном производстве. Кроме этого, между поверхностями сопрягаемых керамических элементов образуются микроканалы, что предопределяет возможность инфильтрации металла, сокращение срока службы фурмы и снижение безопасности эксплуатации устройства.A disadvantage of the known device for bottom purging of metal with gas is the difficulty of manufacturing a purge assembly with the need to grind and grind a significant number of composite ceramic elements, which increases the complexity and makes it difficult to achieve quality stability in mass production. In addition, microchannels are formed between the surfaces of the mating ceramic elements, which determines the possibility of metal infiltration, shortening the lance service life and reducing the operational safety of the device.

Задачей полезной модели является создание устройства для донной продувки металла газом с высокой пропускной способностью, эффективного, менее сложного и трудоемкого в изготовлении, безопасного в использовании.The objective of the utility model is to create a device for bottom purging of metal gas with high throughput, efficient, less complex and laborious to manufacture, safe to use.

Для решения поставленной задачи и реализации технического результата, согласно формуле полезной модели устройство для донной продувки металла газом включает гнездовой блок с расположенной в нем продувочной фурмой, содержащей керамический сердечник, выполненный в форме бруска с рядами продольных щелевых каналов в теле, бетонную оболочку из огнеупорной массы, индикатор износа фурмы и акустический излучатель, выполненный в виде полого цилиндра, закрытого с торцов пластинами с отверстием в центре и установленный заподлицо одним из торцов с поверхностью крышки. Продувочная фурма заформована внутри гнездового блока, при этом верхняя часть фурмы на 5-10 мм выше уровня верхней поверхности блока, а крышка находится в пределах 20-80 мм от нижней поверхности гнездового блока.To solve the task and implement the technical result, according to the utility model, the device for bottom metal gas purging includes a nesting unit with a purge lance located in it, containing a ceramic core made in the form of a bar with rows of longitudinal slotted channels in the body, and a concrete shell made of refractory mass , tuyere wear indicator and acoustic emitter made in the form of a hollow cylinder, closed at the ends by plates with a hole in the center and mounted flush with one of the ends with the surface of the lid. The blowing lance is molded inside the nest block, with the upper part of the lance 5-10 mm higher than the upper surface of the block, and the lid is within 20-80 mm from the bottom surface of the nest block.

Технический результат достигается путем выполнения продольных щелевых каналов в керамическом сердечнике, дополнительного оснащения фурмы акустическим излучателем, возбуждающим акустические колебания газа и индикатором износа. Монолитное сопряжение элементов фурмы посредством бетонирования снижает трудоемкость изготовления и влияние человеческого фактора на точность сборки продувочного узла. Предложенное устройство для донной продувки металла предусматривает посадку продувочной фурмы в тело гнездового блока без возможности удаления снизу, что исключает возможность ее проседания и отделения от блока под давлением металла, а также проход металла через днище в месте установки продувочной фурмы, гарантируя безопасную работу устройства. Продувочная фурма выступает из блока на 5-10 мм в результате чего металл между плавками стекает с верхней части фурмы, оставляя чистой ее поверхность со щелевыми каналами. Расстояние от крышки фурмы до нижней поверхности гнездового блока в пределах 20-80 мм определено экспериментальным путем и обеспечивает возможность достаточного охлаждения продувочной фурмы газом и запас прочности основания гнездового блока под фурмой.The technical result is achieved by performing longitudinal slotted channels in the ceramic core, additionally equipping the tuyeres with an acoustic emitter, exciting acoustic gas vibrations and a wear indicator. The monolithic conjugation of the tuyere elements by means of concreting reduces the complexity of manufacturing and the influence of the human factor on the accuracy of assembly of the purge assembly. The proposed device for bottom purging of metal provides for the landing of the purge lance in the body of the nest block without the possibility of removal from below, which excludes the possibility of its subsidence and separation from the block under metal pressure, as well as the passage of metal through the bottom at the installation site of the purge lance, guaranteeing safe operation of the device. The blowing lance protrudes from the block by 5-10 mm, as a result of which the metal between the melts flows from the upper part of the lance, leaving its surface clean with slotted channels. The distance from the lance lid to the lower surface of the nest block within 20-80 mm is determined experimentally and provides the possibility of sufficient cooling of the purge lance with gas and the margin of safety of the base of the nest block under the lance.

Выступы на контактных поверхностях керамических сердечника и индикатора износа по п.2, п.3 и опора по п.4 и формулы полезной модели служат для фиксации элементов фурмы от смещения. Часть бетонной оболочки продувочной фурмы согласно по п.5 формулы полезной модели выше металлической гильзы имеет цилиндрическую форму для возможности размещения керамического сердечника с большей площадью поперечного сечения. Кольцевая канавка по п.6 формулы полезной модели повышает жесткость металлической гильзы, предотвращая ее деформацию при заформовывании продувочной фурмы в гнездовой блок, и дополнительно фиксирует фурму в теле гнездового блока 1.The protrusions on the contact surfaces of the ceramic core and the wear indicator according to claim 2, claim 3 and the support according to claim 4 and the utility model formulas serve to fix the tuyere elements from displacement. Part of the concrete shell of the purge lance according to claim 5 of the utility model formula above the metal sleeve has a cylindrical shape to accommodate a ceramic core with a larger cross-sectional area. The annular groove according to claim 6 of the utility model formula increases the stiffness of the metal sleeve, preventing its deformation when the purge lance is formed into a socket block, and additionally fixes the lance in the body of the socket block 1.

Полезная модель поясняется примером выполнения устройства для донной продувки металла газом, представленным на фиг.1, фиг.2 чертежа.The utility model is illustrated by an example of a device for bottom purging of metal with gas, shown in figure 1, figure 2 of the drawing.

Устройство для донной продувки металла газом включает в себя гнездовой блок 1 с заформованной в него продувочной фурмой, содержащей керамический сердечник 2 с рядами продольных щелевых каналов 3 и фиксирующими выступами 4, бетонную оболочку 5, индикатор 6 износа продувочной фурмы, состоящий из двух половин, противоположно сопряженных с поверхностью керамического сердечника 2, с выступами 7 на поверхности, сопряженной с бетонной оболочкой 5, металлическую гильзу 8 с кольцевой канавкой 9, крышку 10, газораспределительную полость 11, акустический излучатель 12, газоподводящую трубку 13. Керамический сердечник 2 в сечении предпочтителен квадратной формы для возможности компактного размещения большего количества щелей и увеличения пропускной способности продувочной фурмы. Площадь отверстий в пластинах акустического излучателя 12 должна быть не менее площади сечения продольных щелевых каналов 3. Керамический сердечник 2 формуют из огнеупорной массы и обжигают. Ряды продольных щелевых каналов формируют в процессе изготовления керамического сердечника при помощи выгорающих или удаляемых закладных элементов определенного размера. Индикатор 6 износа продувочной фурмы может быть выполнен, например, в виде керамического цилиндра, разрезанного по продольной оси на две части. Крышка 10 имеет плоскую поверхность, на нее опирается бетонная оболочка 5. В огнеупорной массе бетонной оболочки 5 между внутренней поверхностью крышки 10 и керамическим сердечником 2 выполнена газораспределительная полость 11 в виде углубления аналогичного по форме сечению керамического сердечника 2, но меньшей площади, с образованием по периметру опоры для сердечника. Нижняя часть бетонной оболочки 5, имеющая форму усеченного конуса, охвачена металлической гильзой 8 с кольцевой канавкой 9, а выше металлической гильзы бетонная оболочка 5 выполнена цилиндрической. Бетонная оболочка 5 изготавливается из низкоцементного бетона на основе оксида алюминия. Керамический сердечник 2, акустический излучатель 12 и газоподводящая трубка 13 расположены на оси по центру продувочной фурмы. Расположение акустического излучателя 12 прямо под керамическим сердечником 2 позволяет сохранить энергию акустических волн на выходе из продольных щелевых каналов 3 и повысить интенсивность перемешивания жидкого металла газовыми пузырьками.A device for bottom metal gas purging includes a socket block 1 with a purge lance formed into it, containing a ceramic core 2 with rows of longitudinal slotted channels 3 and fixing projections 4, a concrete shell 5, a purge lance wear indicator 6, consisting of two halves, opposite mating with the surface of the ceramic core 2, with protrusions 7 on the surface mating with the concrete shell 5, a metal sleeve 8 with an annular groove 9, a cover 10, a gas distribution cavity 11, acoustic emitter 12, gas supply tube 13. Ceramic core 2 in cross section is preferred square in shape to compactly accommodate more slots and increase the throughput of the purge lance. The area of the holes in the plates of the acoustic emitter 12 should be not less than the cross-sectional area of the longitudinal slotted channels 3. The ceramic core 2 is formed from a refractory mass and fired. Rows of longitudinal slotted channels are formed in the process of manufacturing a ceramic core using burn-out or removable embedded elements of a certain size. The wear indicator 6 of the blowing lance can be made, for example, in the form of a ceramic cylinder, cut along the longitudinal axis into two parts. The lid 10 has a flat surface, the concrete shell 5 rests on it. In the refractory mass of the concrete shell 5 between the inner surface of the lid 10 and the ceramic core 2 there is a gas distribution cavity 11 in the form of a recess similar in shape to the cross section of the ceramic core 2, but with a smaller area to form perimeter of the support for the core. The lower part of the concrete shell 5, having the shape of a truncated cone, is covered by a metal sleeve 8 with an annular groove 9, and above the metal sleeve the concrete shell 5 is cylindrical. Concrete shell 5 is made of low cement concrete based on aluminum oxide. The ceramic core 2, the acoustic emitter 12 and the gas supply tube 13 are located on the axis in the center of the purge lance. The location of the acoustic emitter 12 directly below the ceramic core 2 allows you to save the energy of the acoustic waves at the exit from the longitudinal slotted channels 3 and increase the intensity of mixing of the liquid metal with gas bubbles.

Устройство для донной продувки металла работает следующим образом.A device for bottom blowing metal works as follows.

Инертный газ подается под давлением по газоподводящей трубке 13 в акустический излучатель 12, где генерируются упругие акустические колебания, придающие газовому потоку пульсирующую волновую структуру. Крышка 10, отражая акустические волны, направляет пульсирующий газовый поток из газораспределительной полости 11 в продольные щелевые каналы 3 керамического сердечника 2. На выходе из продольных щелевых каналов 3 поток газа дробится на пузырьки, оптимальный диаметр которых задан размером щелевых каналов и амплитудно-частотной характеристикой звуковых колебаний. Акустический излучатель обеспечивает более эффективное формирование пузырькового режима течения, раскрывая газовый факел на широкий угол, что позволяет пузырькам газа воздействовать на больший объем металла в ковше. Движение акустически возбужденных пузырьков в жидком металле осуществляется в колебательном режиме, это положительно влияет на гомогенизацию состава металла и очистку от неметаллических включений. Кроме этого, колебательное движение пузырьков газа на выходе из продольных щелевых каналов 3 препятствует проникновению в щели металла и их зарастанию при изменении режима продувки. Применение акустических излучателей с определенными частотными характеристиками позволяет решать различные задачи внепечной обработки металла способом продувки. Предложенное устройство для донной продувки металла газом эффективно, надежно и безопасно в работе, что подтвердили результаты испытаний.Inert gas is supplied under pressure through a gas supply tube 13 to an acoustic emitter 12, where elastic acoustic vibrations are generated, which impart a pulsating wave structure to the gas flow. The lid 10, reflecting the acoustic waves, directs the pulsating gas flow from the gas distribution cavity 11 into the longitudinal slotted channels 3 of the ceramic core 2. At the exit from the longitudinal slotted channels 3, the gas stream is split into bubbles, the optimum diameter of which is specified by the size of the slotted channels and the amplitude-frequency characteristic of sound fluctuations. The acoustic emitter provides a more efficient formation of the bubble flow regime, opening the gas torch to a wide angle, which allows gas bubbles to act on a larger volume of metal in the bucket. The movement of acoustically excited bubbles in a liquid metal is carried out in an oscillatory mode, this positively affects the homogenization of the metal composition and the cleaning of non-metallic inclusions. In addition, the oscillatory movement of gas bubbles at the outlet of the longitudinal slotted channels 3 prevents the penetration of metal into the slots and their overgrowth when changing the purge mode. The use of acoustic emitters with certain frequency characteristics allows us to solve various problems of out-of-furnace metal processing by blowing. The proposed device for bottom purging of metal with gas is effective, reliable and safe in operation, which was confirmed by the test results.

Источники информации:Information sources:

1. RU 7996 С21С 5/48, 1998 [1];1. RU 7996 C21C 5/48, 1998 [1];

2. RU 2255118 С21С 5/48, С21С 7/072, В22В 1/00, 2005 [2];2. RU 2255118 C21C 5/48, C21C 7/072, B22B 1/00, 2005 [2];

3. RU 2234540 С21С 5/48, С21С 7/072, В22В 1/00, 2004 [3].3. RU 2234540 C21C 5/48, C21C 7/072, B22B 1/00, 2004 [3].

Claims

1. A device for bottom-flushing metal gas containing a nesting block, a blowing lance with longitudinal slotted channels, a metal sleeve with a lid welded to it, covering the bottom of the blowing lance with the formation of a gas distribution cavity communicated with longitudinal slotted channels, with a feed opening in the cover inert gas through a gas supply pipe, characterized in that the purge lance contains a concrete shell made of a refractory mass formed in the nest block, the lower conical part otoroy covers a ceramic core made in the form of a bar with rows of longitudinal slotted channels, a wear indicator and an acoustic emitter made in the form of a hollow cylinder, closed from the ends by plates with a hole in the center, and mounted flush with one of the ends with the surface of the lid, while the lid is welded to a metal sleeve at a distance of 20-80 mm from the bottom surface of the nest block, and the upper part of the purge lances are 5-10 mm higher than the top surface of the nest block.

2. The device according to claim 1, characterized in that the ceramic core has at least two transverse protrusions with a radius of 15-16 mm on the sides of the interface with the refractory mass of the concrete shell.

3. The device according to claim 1, characterized in that the wear indicator of the purge lance is located in its lower part and consists of two halves of the ceramic body, oppositely mated to the surface of the ceramic core, and has at least two transverse protrusions with a radius of 5-6 mm on the sides pairing with the refractory mass of the concrete shell.

4. The device according to claim 1, characterized in that the gas distribution cavity is made in the refractory mass of the concrete shell in the form of a recess, similar in shape to the cross section of the ceramic core, with the formation of a support around it.

5. The device according to claim 1, characterized in that the part of the concrete shell of the purge lance above the metal sleeve has a cylindrical shape.

6. The device according to claim 1, characterized in that the metal sleeve on the surface of the interface with the socket block has at least one annular groove.