RU1786097C - Устройство дл ввода акустической энергии в конвертер - Google Patents

Abstract

Использование: в черной и цветной ме-. таллургии при выплавке стали и сплавов в кислородном конвертере. Сущность изобретени : устройство содержит фурму 1 с головкой 2, трубопровод и резонатор.Резонатор выполнен в виде патрубка 3 и диска 4, соос- но и последовательно установленных на фурме 1 со стороны, противоположной головке , а также стакана 5 со днищем, размещенным на патрубке 3 соосно с фурмой днищем в сторону головки. Стакан 5 охватывает диск 4 и верхнюю часть патрубка 3. Величина зазора между торцами патрубка 3 и диска 4 равна 0,05...0,15 диаметра патрубка 3. 2 ил., 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии , а именно,.к выплавке стали в конвертере , и может быть использовано в цветной металлургии при выплавке металлов и сплавов .

Известно устройство дл  ввода акустической энергии в сталеплавильный агрегат. Устройство содержит фурму с головкой, трубопровод и газоструйные излучатели с резонаторами . Резонаторы выполнены в виде водоохлаждаемого блока, соединенного с источником сжатого газа. Газоструйные излучатели расположены между ос ми их резонаторов на рассто нии, равном длине волны работы излучателей.

Недостатком известного устройства дл  ввода акустической энергии в конвертер  вл етс  необходимость использовать дополнительный источник сжатого газа. Вводима  в конвертер акустическа  энерги  мала, а частоты акустических колебаний - высокие. Вводима  в конвертер акустическа  энерги  мала. Излучатель необходимо приближать к горловине конвертера. Резонатор заметалливаетс  вылетающими из расплава капл ми и выходит из стро . Работа акустического генератора нарушаетс . Очистка отход щих газов прекращаетс . Горловина конвертера заметалливаетс .

Целью изобретени   вл етс  увеличение выхода годного металла путем предотвращени  налйпани  сгустков расплава в горловине конвертера за счет разрушени  их акустическими колебани ми, а также уменьшение запыленности отход щих газов путем охлаждени  пыли акустическими колебани ми.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  ввода акустической энергии в конвертер, содержащем фурму с головкой , трубопровод и резонатор, резонатор выполнен в виде патрубка, диска и стакана. Патрубок и диск установлены соосно и последовательно на фурме со стороны, противоположной головке. Стакан установлен на патрубке соосно с фурмой днищем в сторону головки. Стакан охватывает диски и верхнюю часть патрубка. При этом величина зазора между торцами патрубка и диска равна 0,05...0,15 диаметра патрубка.

Размещение на горловине конвертера генератора мощных акустических колебаний приводит к тому, что внутрь конвертера ив котел-утилизатор проникают акустические волны в основном низкой частоты. Эти акустические волны обладают значительной дальнобойностью. Они способствуют коагул ции капель расплава на большом рассто нии от генератора. Кроме того, эти волны разрушают нарастающие в горловине конвертера сгустки металла, прорвавшиес  сквозь акустический затвор, а также осаждают пыль в конвертере. Выброс газов из конвертера становитс  экологически более

5 чистым. Снижаетс  угар металла при плавке . Кроме того, проникающие в расплав металла акустические колебани  способствуют равномерному выходу пузырьков газа из расплава. Мощные колеба- 0 ний сжимают пограничный слой газа у поверхности расплава, приближа  тем самым зону дожигани  СО в С02 к поверхности расплава. Это, в свою очередь, улучшает теплообмен в конвертере, повышает КПД

5 плавки, интенсифицируют р д процессов выплавки стали к шлакообразовани .Увеличиваетс  выход черного металла.

За вителю не известны другие технические решени , которые содержали бы при0 знаки, сходные с отличительными признаками за вл емого изобретени . Отличительные признаки  вл ютс  существенными , т.е. в совокупности с известными признаками они про вл ют новые свойства,

5 значительно повышают мощность возбуждаемых в конвертере акустических колебаний .

На фиг.1 показан продольный разрез устройства дл  ввода акустической энергии

0 в конвертер, торцова  поверхность диска которого выполнена сферической, а перед днищем стакана со стороны головки фурмы установлен конический обтекатель; на фиг.2 - узел I на фиг.1.

5 Устройство дл  ввода акустической энергии в конвертер содержит фурму 1 с головкой 2 фурмы 1. На фурму 1 надет резонатор , выполненный в виде патрубка 3 и диска 4. Патрубок 3 и диск 4 надеты на

0 фурму 1 соосно и последовательно. Между противоположным головке 2 фурмы 1 торцом патрубка 3 и торцом диска 4 выполнен зазор а ширин б . Величина д зазора а равна 0,05...0,15 dn-диаметра патрубка 3. На

5 патрубок 3 соосно днищем в сторону головки 2 фурмы 1 установлен стакан 5. Стакан 5 охватывает часть патрубка 3, противоположную головке 2 фурмы 1, и диск 4. Обращенный в зазор а торец диска 4 может быть

0 выполнен сферическим. Перед днищем стакана 5 со стороны головки 2 фурмы 1 на патрубке 3 может быть установлен конический обтекатель 6. Устройство снабжено трубопроводом, выполненным в виде второ5 го патрубка 7. Второй патрубок 7 установлен соосно фурме 1 и охватывает патрубок 3 и стакана 5. Внутренние полости b патрубка 3 и с второго патрубка 7 сообщаютс  с внутренней полостью конвертера. Обращенный к головке 2 фурмы 1 торцовой конец

второго патрубка 7 может быть выполнен в виде раструба 8.

Ширина зазора а между торцами патрубка 3 и диска 4 5 0,05...0,15dn выбрана из следующих соображений. При ширине зазо- ра а, меньшей 0,05dn, стру  быстро турбули- зуетс , не успева  достичь торца стакана 5. При ширине зазора а, большей 0,15dn, веерна  стру  становитс  очень мощной и при натекании на торец диска 4 растекаетс  в виде нескольких струй вверх и вниз. Работа генератора срываетс .

Соотношени  между некоторыми геометрическими размерами устройства (фиг.2) могут быть получены из следующих соображений. Поскольку радиус сферической поверхности R диска 4 много больше диаметра do обода диска 4 , то толщина диска 4 по оси симметрии he может быть получена в предположении . Отсюда

,- 2 дп igp нд/9 sin a, т.к. углы аи/з

da

da/2

Поскольку sin a -5- то

R

dg 2 R

2 ha

da

2R

или

ha

4 R

В этом случае рассто ние hc между торце- 35 выми поверхност ми патрубка 3 и стакана 5 может быть определено по соотношению

д+ -гд/3.

При плоском торце диска 4 /5 0 и hc д торец стакана 5 совпадает с торцом диска 4. При сферическом торце диска 4

6 +

L 2 R

dc л , dc ha

-« +

da

де dc - диаметр стакана 5.

Устройство дл  ввода акустической энергии в конвертер работает следующим образом.

Газ из конвертера втекает в полость с второго патрубка 7 и в полость b патрубка 3. Из полости b патрубка 3 газ в виде коль- цевой струи натекает на торец диска 4. С торца диска 4 газ в виде расход щейс  веерной дозвуковой струи растекаетс  в направлении торца стакана 5. Высота торца

5 10

15 0

5

0

5

0

5

0

5

стакана 5 над поверхностью торца диска 4 выбрана такой, чтобы веерна  стру  касалась торцовой поверхности стакана 5. Если торец диска 4 плоский, торец стакана 5 располагаетс  в плоскости торца диска 4. Если торец диска 4 выполнен сферическим, торец стакана 5 располагаетс  выше торца диска 4, охватыва  его. При этом внутренн   грань торцовой поверхности стакана 5 и обод диска 4 расположены на одной конической поверхности, вершина которой лежит на оси фурмы 1. Веерна  стру  газа садитс  на торец стакана 5. При этом часть газа проникает внутрь стакана 5, повыша  тем давление , Веерна  стру  отжимаетс  от торца стакана 5, образу  кольцевую щель. Веерна  стру  эжектирует в кольцевую щель газ из полости стакана 5. Давление внутри стакана падает. За счет разности давлений на боковых поверхност х веерной струи веерна  стру  прижимаетс  к торцу стакана 5. Часть газа проникает внутрь стакана 5, повыша  тем давление. Процесс повтор етс . При этом дискова  веерна  стру  совершает поперечные колебани . Частота колебаний обратно пропорциональна толщине струи, т.п. ширине 3 зазора а.

За вл емый генератор, предназначенный дл  работы на отход щих газах, выполн етс  из композитных материалов на основе силицированных углерод-углеродных композиционных пластиков (УУКМ).

Подобные материалы позвол ют выдерживать температуру 2000°С, что обеспечивает устойчивую работу на отход щих газах без водоохлаждени . Отход щие из конвертера газы содержат смесь окислительных (С02) и восстановительных (СО, N2) газов, в атмосфере которых силицирован- ные УУКМ устойчивы.

П р и м е р 1. Испытани  устройства дл  ввода акустической энергии в конвертер были проведены на двухфазном потоке газов, отход щих от 35-тонной мартеновской печи. В отход щих продуктах горени  определ лась концентраци  пыли. Отбор продуктов горени  осуществл лс  с помощью водоох- лаждаемой трубки с фильтром. Фильтр представл л собой трубку из молибденового стекла длиной 300 мм, заполненную стек- лов ол окном. Концентраци  пыли- определ лась: 1) без акустического воздействи  на поток газа; 2) с акустическим воздействием на поток газа с помощью акустического генератора, работающего от дополнительного источника сжатого воздуха; 3) с помощью за вл емого устройства, отбирающего энергию отход щих газов дл  возбуждени  акустических колебаний.

Расход воздуха на акустическое излучение составл л 550...600 м3/час при расходе компрессорного воздуха на плавку 1650...1900 м3/час.

Результаты испытаний приведены в табл.1.

П р и м е р 2. Осуществл ли холодную продувку за вл емого устройства на аэродинамической трубе. Устройство обдувалось потоком воздуха со скоростью от 1 до 50 м/с. Измер лось давление во внутренней полости стакана 5 и в веерной струе, истекающей из зазора а на рассто нии 200 мм от кромки диска 4. Кроме того, измер лись уровни звукового давлени  в акустическом поле в полости с выше и ниже торца стакана 5. Результаты продувок сравнивались устройством-прототипом при одинаковых ско- ро,ст х напорах с за вл емым устройством. В табл. 2 приведены значени  уровней дав- лени  на рассто нии 200 мм от кромки диска 4 дл  за вл емого устройства и дл  прототипа на рассто нии 200 мм от резонаторов при скорости обдувки ,5 м/с.

Применение за вл емого устройства дл  ввода акустической энергии в конвертер приводит к разрушению наростов расплава в горловине конвертера. В отход щих газах осаждаетс  пыль, что способствует экологически чистому выбросу газов из конвертера. Снижаетс  угар металла при плавке. Дожигание СО до С02 происходит вблизи поверхности расплава, что повышает температуру в конвертере. Снижаетс  расход чугуна. Увеличиваетс  выход годного металла.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  ввода акустической энергии в конвертер, содержащее фурму с головкой, трубопровод и резонатор, о т л и- ч а ю щ е е с   тем, что, с целью увеличени  выхода годного металла .путем предотвращени  налипани  сгустков расплава в горловине конвертера за счет разрушени  их акустическими колебани ми, а также уменьшени  запыленности отход щих газов путем осаждени  пыли акустическими колебани ми, резонатор выполнен в виде патрубка и диска, соосно и последовательно установленных на фурме со стороны, противоположной головке, и стакана с.днищем, установленным на патрубке соосно с фур- мой днищем в сторону головки, при этом стакан охватывает диск и верхнюю часть патрубка, а величина зазора между торцами патрубка и диска равна 0,05-0,15 диаметра патрубка.

   Примечание: Частоты предполагаемого и известного резонатора выбраны одинаковыми . изменение частоты акустических колебаний достигалось изменением диаметра стакана 5.

   Таблица 1

   1786097

   10 Таблица 2

   Фи г. 2.