RU1768648C - Фурма дл продувки металла в конвертере - Google Patents

Abstract

Использование: черна  металлурги  при производстве стали в кислородных конвертерах . Сущность; фурма состоит из кон- центрично расположенных труб, образующих тракты 1, 2,3 подвода кислорода , подвода и отвода охлаждающей воды соответственно, головку 4 с основными соплами 4 Лавал  и вспомогательными соплами 7. Вспомогательные сопла 7 выполнены суммарным сечением 0,2-0,5 площади критического сечени  сопла 5 и исход т из диффузоров 6 сопла 7. Вспомогательные сопла 7 образуют радиальные проекции на плоскость , перпендикул рную оси фурмы, и распотожены под углом 60-80° к ее оси. Верхние срезы вспомогательных сопел 7 распо: ложены на рассто нии 0,1-0,5 диаметра критического сечени  сопла Лавал  от начала дифузора 6. 2 ил. 2 табл. сл С ч о 00 о 4Ь 00 6

Description

PC&JL

Изобретение относитс  к области черной металлургии, конкретнее к устройствам дл  продувки металла в кислородных конверторах .

Известна конструкци  фурмы, в кото- рой дл  дожигани  окиси углерода отход щих газов выполнены дополнительные сопла, расположенные во втором  русе на значительном рассто нии от среза основных сопел, а именно, на рассто нии /32- 38/d , где d и п - критический диаметр дутьевого сопла и количество дутьевых сопел . Применение этой фурмы обеспечивает снижение расхода жидкого чугуна в метал- лошихте на 30-50 кг/т  стали.

Недостатком известной конструкции  вл етс  неоптимально выбранна  область зажигани  окиси углерода, что снижает эффективность усвоени  тепла металлом в конвертере.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению  вл етс  фурма дл  продувка металла в конвертере, содержаща  концен- трично расположенные трубы дл  подвода кислорода подвода и отвода охлаждающей воды и головку с основными соплами типа сопла Лавал , каждое из которых имеет вспомогательные сопла с-суммарным проходным сечением, равным 0,2-0,5 площади критического сечени  сопла Лавал , соединенные с кислородподвод щим трактом.

Недостатком фурмы  вл етс  низка  теплова  эффективность процесса, поскольку при параллельном расположении осей сопла Лавал  и окружающих его отверстий вторичный поток кислорода из отверстий эжектируетс  основным потоком и взаимодействует, главным образом, с металлом , не образу  достаточно распростра- ненной в объеме конвертера зоны дожигани  СО и СОг и соответственно, не вли   существенно на тепловую эффективность кислородно-конвертерного процесса. Кроме того, фурма сложна в изготовлений: требует высокой точности исполнени  со- ставл ющих ее деталей, наличие дополнительных сварных и резьбовых соединений а головке фуры затрудн ет обеспечение ее герметичности.

Общими признаками известной фурмы, прин той за прототип, наличие основных сопел и вспомогательных, расположенных вблизи основных.

Целью изобретени   вл етс  повышение тепловой эффективности кислородно- конвертерного процесса и снижение трудоемкости изготовлени  фурмы.

Поставленна  цепь достигаетс  тем, что в известной фурме дл  продувки металла а

5

0

0

0

5

5 О 5

0

5

конвертере, содержащей концентрично расположенные трубы дл  подвода кислорода , подвода и отвода охлаждающей воды и головку с основными соплами и типа сопла Лавал , каждое из которых имеет вспомогательные сопла с суммарным проходным сечением равным 0,2-0,5 площади критического сечени  сопла Лавал , вспомогательные сопла выполнены исход щими из диффузоров сопел типа сопла Лавал , образующими радиальные проекции на плоскость , перпендикул рную оси фурмы под углом 60-80° к оси фурмы, причем верхние срезы вспомогательных сопел расположены на рассто нии 0,1-0,5 диаметра критического сечени  сопла типа сопла Лавал  от начала диффузора.

Применение данной фурмы улучшает шлакообразование в конвертере, уменьшает выбросы и угар металла за счет более м гкой продувки, что позвол ет повысить выход годного металла.

Сущность изобретени  состоит в том, что под воздействием проникаюа;их в расплав метала кислородных струй, истекающих из основных сопел типа сопла Лавал , поднимаютс  потоки СО, которые пересекают кислородную завесу, создаваемую расход щимис  стру ми, истекающими из вспомогательных сопел, выполненных в диффузорах сопел Лавал . площадь вспомогательных сопел, как и в прототипе, равна 0,2-0.5.

Расположение вспомогательных сопел в закритической части сопел Лавал  улучшает перемешивание взаимодействующих потоков СО и 02 в зоне дожигани , за счет нестационарного режима истечени  кислорода из вспомогательных сопел, и одновременно максимально приближает зону дожигани  к расплаву. Улучшение перемешивани  повышает степень дожигани  СО до С02. а приближение зоны дожигани  к расплаву - степень усвоени  ванной тепла, выдел ющегос  при дожигании.

Выполнение вспомогательных сопел расход щимис , образующими радиальные проекции на плоскость, перпендикул рную оси фурмы, позвол ет равномерно распределить вспомогательные потоки кислорода, а следовательно и зону дожигани , над расплавом .

Выполнение вспомогательных сопел на рассто нии их верхнего среза /0,1-0,5/dicp от критического сечени  под углом 60-80° к вертикальной оси фурмы позвол ет получить макстимзльную тепловую эффективность кислородно-конвертерного процесса, что выражаетс  а получении наибольшей температуры ванны после продувки.

При выходе за за вл емые пределы параметров фурмы, т.е. при удалении вспомогательных сопел на рассто ние более 0,5 dKp и приближении их менее 0,1 икр от критического сечени , а также при расположении сопел под углом меное 60 и более 80° к вертикальной оси теплова  эффективность процесса снижаетс  за счет ухудшени  процессов дожигани  СО и СОг и усвоени  ванной тепла от дожигани ,

Фурма проста в изготовлении, поскольку головка ее состоит всего из одной детали и не содержит сварных и резьбовых соединений , что облегчает сборку и гарантирует герметичность фурмы. Резьба и сварка примен ютс  только в местах соединений головки с трубами дл  подвода кислорода, подвода и отвода охлаждающей воды.

Новым в изобретении  вл етс  область размещени  сопел дл  дожиган  СО. -Выполнение их исход щими из диффузора, т.е. в закритической области сопел Лавал ,  вл етс  новым, ранее не использовавшимис  ни в каких област х техники,признаком.

В совокупности с известными признаками изобретение позвол ет получить более высокий результат по сравнению с прототипом - увеличить количество и степень усвоени  тепла ванной за счет создани  условий дл  равномерного и эффективного смешивани  взаимодействующих потоков СО и СО- в результате нестационарного истечени  вторичных потоков кислорода в сочетании с рассредоточением из вблизи расплава, что позвол ет повысить температуру металла после продувки, или снизить расход теплоносител  /чугуна/ на плавку. Кроме того, данна  конструкци  фурмы менее трудоемка з изготовлении.

На фиг. 1 изображена фурма, продольный разрез; на фиг. 2 - вид фурмы с торца.

Фурма включает в себ  концентрично расположенные трубы, образующие кисло- родподвод щий тракт 1, тракты 2,3 подвода и отвода 3 охлаждающей воды, головку 4 с соплами 5 Лавал , в диффузоре 6 которых выполнены вспомогательные отверсти  7.

Фурма работает следующим образом,

В начальный момент при опускании в конвертер в фурму подаетс  охладитель /например, вода/. При подходе фурмы к расплаву по центральной трубе подаетс  кислород, который проход  через сопла Лавал , достигает сверхвуковой скорости. Сверхзвуковые струи кислорода, проника  в металл, взаимодействуют с углеродом с образованием СО.

Из вспомогательных отверстий 7, расположенных в непосредственной близости от критического сечени  на наружной поверхности диффузоров под углом 60-80° к оси фурмы, истекают нестационарные вспомогательные струи кислорода дл  дожигани  СО. Нестационорность их обусловлена сверхзвуковой скоростью основного недорасширенного потока, наличием перепада давлени  кислорода между верхним и нижним срезом вспомогательных сопел, а также изменение структуры и торможением части основного потока при входе его во вспомо0 гательное сопло.

Поднимающиес  потоки СО перемешиваютс  со вспомогательными стру ми кислорода за счет их нестационарности равномерного рассредоточени  над всей

5 поверхностью расплава, что позвол ет получить высокую степень дожигани  СО до СОа. В результате дожигани  СО до С02 вблизи расплава достигаетс  высока  степень усвоени  тепла ванной. Это позвол ет

0 получить высокую тепловую эффективность конвертерного процесса.

Конструктивные параметры фурмы отрабатывались экспериментально.

На опытном заводе УралНИИчермета

5 было изготовлено несколько вариантов 2-х сопловых фурм согласно изобретению с йкр- 6 мм и диаметром вспомогательных сопле 1,9-3 мм и одна фурма известной конструкции и опробованы на полупромышленном

0 кислородном конвертере.

Площадь сечени  2-х вспомогательных сопел к каждому основному соплу, по аналогии с прототипом, составл ла 0,2-0,5 площади критического сечени . Вспомогательные

5 отверсти  были выполнены в форме цилиндра .

Отверсти  на диффузоре сопла Лавал  были размещены на различных рассто ни х от критического сечени  и под разными уг0 лами к оси фурмы.

В конвертер заливали 300 кг углеродистого полупродукта с температурой 1370°С, содержащего 3,0% углрода. Плазки проводили без использовани  лома. Ванну проду5 вали кислородом с суммарным расходом через основные и вспомогательные сопла 0,65 м /мин. По ходу продувши в конвертер присаживали 25 кг извести дл  фоомирова- ни  шлака. Продувку заканчивали по израс0 ходовании 10 м3 кислорода па плавку. Тепловую эффективность кислородно-конвертерного процесса определ ли по температуре металла после продувки.

Результаты исследований представле5 ны в табл. 1. Из табл. 1 видно, что при продувке ванны новой фурмой /опыты 2-7/ по сравнению с известной /опыт 1/ при разных услови х /параметры ппсдувки, услови  работы с расплавом/ получена более

высока  температура металла после продувки (1675-1695°С против 1570°С при продувке известной фурмой), что свидетельствует о повышении тепловой эффективности плавки.

При выходе за за вл емые пределы параметров фурмы /опыты 8-11 / наблюдаетс  резкое снижение температуры металла до 1625-1640°С. Кроме того, при угле наклона вспомогательных сопел к оси фурмы 90° /опыт 11/ наблюдалс  разгар футеровки на уровне расположени  в конвертере вспомогательных сопел.

Проведено опытно-промышленное испытание фурмы новой конструкции в кислородно-конвертерномцехе Нижнетагильского меткомбината. Была использована 4- соплова  фурма с основными соплами типа сопла Лавал  с критическим диаметром 32 мм.

На рассто нии 10 мм от критического сечени  было просверлено по 2 отверсти  диаметром 12 мм, направленных редиаль- но, под углом 70° к оси фурмы.

Перерабатываемый углеродистый полупродукт с температурой 1380-1390°С содержал 2,8-3,0% углерода. Дл  получени  заданной температуры металла после продувки /1600-1615°С/ в качестве охладител  использовали металлолом. Продувки кислородом проводили при одинаковом положе- нии фурм предлагаемой и известной кострукции над уровнем ванны. Давленые кислорода составл ло 1,5 МПа. Расход кислорода на продувку и дожигание СО состав- л л 300м3/мин, Продувку заканчивали при содержании углерода около 0,10%. По ходу продувки в ванну вводили шлакообразую- щие материалы /известь, руду/.

5

0

5

0

5

0

Технологические данные опытно-промышленной компании приведены в табл. 2, из которой видно, что использование новой фурмы позвол ет дополнительно переработать в среднем 67 кг лома на 1 т стали и снизить трудозатраты на изготовление фурмы на 32 чел./ч.

Таким образом, предлагаема  фурма дл  продувки металла в конвертере по сравнению с фурмой, прин той за прототип, позвол ет дополнительно переработать 60-74 кг лома на 1 т стали за счет повышени  тепловой эффективности кислородно-конвертерного процесса а также снизить трудоемкость изготовлени  фурмы в 2,3 раза.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Фурма дл  продувки металла в конвертере , содержаща  концентрично распол- женные трубы дл  подвода кислорода, подвода и отвода охлаждающей воды и головку с основными соплами Лавал , каждое из которых имеет вспомогательные сопла с суммарным проходным сечением, равным 0,2-0,5 площади критического сечени  сопла Лавал , отличающа с  тем, что, с целью повышени  тепловой эффективности кислородно-конверторного процесса и снижени  трудоемкости изготовлени  фурмы , вспомгательные сопла выполнены исход щими из диффузоров сопл Лавал , образующих радиальные проекции на плоскость , перпендикул рную оси фурмы под углом 60-80° к оси фурмы, причем верхние срезы вспомогательных сопел расположены на рассто нии 0,1-0,5 диаметра критического сечени  сопла Лавал  от начала диффузора .

   Таблица 1

   Типа сопла Лавал 

   То ке

   То же

   2 3 h 5 6 7 8 9 10 11

   15

   70 75 75 60 70 80 70 70 50 ЭО

   1570

   1680 i6go 1675 1685 1680 1690 1630 1640 1625 1640

   Примечание, Числитель - пределы колебаний, знаменатель - средее.

   Таблица 2