RU2239661C1

RU2239661C1 - Tip for oxygen lance

Info

Publication number: RU2239661C1
Application number: RU2003104373/02A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Караник (RU); Ю.А. Караник
Original assignee: Караник Юрий Апполинарьевич; Комшуков Валерий Павлович; Кузнецов Виктор Анатольевич; Соколов Валерий Васильевич; Юрьев Алексей Борисович; Гольдман Олег Витальевич; Колесов Василий Николаевич
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2004-11-10

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: proposed tip has head and flange connected by means of nozzles. It is all-cast; peripheral nozzles are interconnected by means of additional flange over outer surface; said flange is used for separating the cooling liquid inlet from outlet. Longitudinal fins made in direction towards center of tip are connected with central nozzle or with central solid rod, thus dividing the central part of tip into sectors. Outer surface of head and edges of nozzles adjoining it are provide with heat-insulating coats in form of separate sections divided by passages. Inner non-working water-cooled surface of tip head may be provided with radial fins-projections whose height is compatible with thickness of head walls.

EFFECT: increased utilization factor of material; low cost.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в конструкции наконечников фурм при кислородно-конвертерном производстве.The invention relates to the field of metallurgy and can be used in the construction of lance tips in oxygen-converter production.

Известен наконечник кослородно-конвертерной фурмы, содержащий головку и фланец, соединенные соплами при помощи сварки (А.В.Сущенко и др. Повышение стойкости кислородных фурм. Сталь №7, 1993, с.20-29).Known tip of the converter converter lance containing a head and a flange connected by nozzles by welding (A. V. Suschenko and others. Increasing the resistance of oxygen lances. Steel No. 7, 1993, p.20-29).

К недостаткам указанной конструкции наконечника относится:The disadvantages of this tip design include:

- низкий коэффициент использования материала (КИМ) заготовки, менее 0,5, большая трудоемкость вследствие этого механической обработки при изготовлении и высокая стоимость наконечника;- low coefficient of use of material (CMM) of the workpiece, less than 0.5, the high complexity due to this machining during manufacture and the high cost of the tip;

- низкая стойкость наконечника из-за наличия сварных швов, нерационально организованного потока охладителя, поступающего в наконечник при его работе, прожогов наконечника при попадании брызг обрабатываемого расплава.- low resistance of the tip due to the presence of welds, irregularly organized flow of cooler entering the tip during its operation, burn-through of the tip when splashing the processed melt.

Задача, решаемая заявленным изобретением, заключается в устранении отмеченных недостатков.The problem solved by the claimed invention is to eliminate the noted disadvantages.

Поставленная цель достигается тем, что наконечник кислородно-конвертерной фурмы, содержащий головку и фланец, соединенные соплами, выполнен цельнолитым, периферийные сопла соединены по наружной поверхности дополнительным фланцем, отделяющим подвод в наконечник охлаждающей жидкости от ее отвода, a от внутренней поверхности периферийных сопел по направлению к центру наконечника выполнены продольные ребра, соединенные с центральным соплом или с центральным сплошным стержнем с разделением центральной части наконечника на сектора, при этом наружная поверхность головки и примыкающие к ней кромки сопел снабжены теплозащитным покрытием, выполненным в виде отдельных разделенных каналами участков. Кроме того, на внутренней нерабочей водоохлаждаемой поверхности головки наконечника выполнены радиально расположенные и проходящие между периферийными соплами ребра-выступы, выполненные высотой, соизмеримой с толщиной стенки головки.This goal is achieved in that the tip of the oxygen-converter tuyere containing the head and the flange connected by nozzles is solid cast, the peripheral nozzles are connected on the outer surface by an additional flange that separates the supply of coolant to the tip from its outlet, and from the inner surface of the peripheral nozzles in the direction longitudinal ribs are made to the center of the tip, connected to the central nozzle or to the central solid rod with dividing the central part of the tip into sectors, when ohm outer surface of the head and the adjacent edge of the nozzle are provided with thermal barrier coating made in the form of individual divided portions channels. In addition, on the internal idle water-cooled surface of the tip head, there are made rib-protrusions radially located and passing between the peripheral nozzles, made of a height commensurate with the thickness of the head wall.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить КИМ заготовки до 0,95 и снизить в несколько раз объем механической обработки при изготовлении наконечников: введение дополнительного фланца, отделяющего подвод в наконечник охлаждающей жидкости от ее отвода, и продольных ребер, связывающих сопла с центральным стержнем, позволяют оптимизировать охлаждение при его работе и совместно с устранением сварных швов и введением теплозащитного покрытия повысить стойкость наконечников в несколько раз по сравнению со сварным вариантом из медного проката.The proposed technical solution allows to increase the CMM of the workpiece to 0.95 and to reduce several times the amount of machining in the manufacture of tips: the introduction of an additional flange that separates the supply of coolant to the tip of the coolant and its longitudinal ribs connecting the nozzles to the central core allow optimization of cooling during its operation and together with the elimination of welds and the introduction of a heat-protective coating, increase the resistance of the tips several times in comparison with the welded version of copper on rentals.

Наличие теплозащитного покрытия на наружной поверхности головки и примыкающих к ней кромок сопел, играющего роль термосопротивления, позволяет повысить эффективность действия охладителя и уменьшить вероятность прожога наконечника. Для устранения отслоения (отделения) покрытия при изменении размеров наконечника в процессе нагрева и охлаждения теплозащитное покрытие выполнено в виде обособленных участков, разделенных непокрытыми каналами.The presence of a heat-protective coating on the outer surface of the head and adjacent nozzle edges, which plays the role of thermal resistance, can improve the efficiency of the cooler and reduce the likelihood of burn-through of the tip. To eliminate delamination (separation) of the coating when changing the size of the tip during heating and cooling, the heat-shielding coating is made in the form of separate sections separated by uncoated channels.

Введенные продольные ребра улучшают заполняемость литейной формы расплавом при получении цельнолитого наконечника, улучшают теплосъем при его работе в составе фурмы, повышают стойкость инструмента для подачи кислорода при переделе чугуна на сталь.The introduced longitudinal ribs improve the fillability of the casting mold with the melt upon receipt of an integral cast tip, improve the heat removal during its operation as a tuyere, increase the resistance of the tool for supplying oxygen when redistributing cast iron to steel.

Для повышения технологичности отливки наконечника (улучшение заполняемости литейной формы расплавом при заливке и условий направленной кристаллизации) на внутренней водоохлаждаемой поверхности головки наконечника выполнены радиально расположенные и проходящие между соплами ребра-выступы, выполненные высотой, соизмеримой с толщиной стенки головки.To increase the manufacturability of the tip casting (improving the fillability of the mold with the melt during pouring and the conditions of directional crystallization) on the inner water-cooled surface of the tip head there are made rib-protrusions radially located and passing between the nozzles, made in height comparable with the thickness of the head wall.

Предложенный наконечник кислородно-конверторной фурмы обладает новизной и соответствует критерию изобретательского уровня.The proposed tip of the oxygen-converter lance has novelty and meets the criteria of an inventive step.

На фиг.1 представлен вертикальный разрез наконечника с элементами фурмы, на фиг.2 - разрез в горизонтальной плоскости.Figure 1 presents a vertical section of the tip with elements of the lance, figure 2 is a section in the horizontal plane.

Цельнолитой наконечник состоит из головки 1, фланца 2, соединенных периферийными соплами 3 и центральным соплом 4. Дополнительный фланец 5 соединяет сопла 3 по наружной поверхности. Продольные ребра 6 соединяют наружные сопла 3, центральное сопло 4 и головку 1, образуя в центре наконечника сектора. Наружная поверхность головки 1 наконечника и примыкающие к ней кромки сопел 3 снабжены теплозащитным покрытием 7, выполненным отдельными участками 8, разделенными каналами 9. В составе фурмы наконечник соединен с элементами фурмы сваркой - с наружной трубой 10 подачи охладителя и с внутренней трубой 11. Разделитель 12 охладителя примыкает к дополнительному фланцу 5 наконечника. На внутренней стороне головки 1 выполнены ребра-выступы 13.The solid-cast tip consists of a head 1, a flange 2 connected by peripheral nozzles 3 and a central nozzle 4. An additional flange 5 connects the nozzles 3 on the outer surface. Longitudinal ribs 6 connect the outer nozzles 3, the central nozzle 4 and the head 1, forming in the center of the tip of the sector. The outer surface of the tip head 1 and the nozzle edges 3 adjacent to it are provided with a heat-protective coating 7 made in separate sections 8 separated by channels 9. As part of the tuyere, the tip is connected to the tuyere elements by welding - with the outer pipe 10 of the cooler supply and with the inner pipe 11. Separator 12 cooler adjacent to the additional flange 5 of the tip. On the inner side of the head 1, rib ribs 13 are made.

Наконечник работает следующим образом.The tip works as follows.

Цельнолитой медный наконечник в составе фурмы устанавливают на определенной высоте над уровнем чугуна в конверторе (на чертеже не показано) и по стрелке, направленной вниз, подают воду, которая, ограниченная разделителем 12 и фланцем 5, поступает в центральную часть наконечника, где, разделенная ребрами 6, устремляется в зазор между периферийными соплами 3 и далее на выход по стрелке, направленной вверх.A solid cast copper tip in the tuyere is installed at a certain height above the level of cast iron in the converter (not shown in the drawing) and water is supplied in a downward direction, which, limited by a separator 12 and a flange 5, enters the central part of the tip, where, separated by ribs 6, rushes into the gap between the peripheral nozzles 3 and then to the exit in the direction of the arrow pointing up.

Одновременно через сопла 3 и 4 подается под давлением кислород и производится металлургический процесс передела чугуна на сталь с одновременным повышением температуры расплава (выше 1600°С) за счет экзотермических реакций, протекающих в расплаве.At the same time, oxygen is supplied under pressure through nozzles 3 and 4 and a metallurgical process of redistribution of cast iron into steel is carried out with a simultaneous increase in the melt temperature (above 1600 ° C) due to exothermic reactions occurring in the melt.

Тепло, поступающее на головку 1 наконечника, кромки сопел 3 и 4, отводится упорядоченным потоком жидкого охладителя и ребрами 6, а наличие слоя теплозащитного покрытия, состоящего, например, из окиси циркония и выполняющего роль термического сопротивления, обеспечивает понижение температуры нагрева головки 1 и кромки сопел 3 и увеличивает сопротивляемость наконечника износу.The heat entering the tip head 1, the nozzle edges 3 and 4, is removed by an ordered flow of liquid cooler and ribs 6, and the presence of a layer of heat-protective coating, consisting, for example, of zirconium oxide and acting as thermal resistance, ensures a decrease in the heating temperature of the head 1 and edge nozzles 3 and increases the resistance of the tip to wear.

Выполнение теплозащитного покрытия 7 в виде обособленных участков 8, разделенных непокрытыми каналами 9 (ширина канала ~0,2 мм) делает его более устойчивым против отслоения при температурных колебаниях металла наконечника.The implementation of the heat-protective coating 7 in the form of separate sections 8, separated by uncoated channels 9 (channel width ~ 0.2 mm) makes it more resistant to delamination during temperature fluctuations of the metal of the tip.

Использование изобретения позволяет повысить КИМ заготовки и стойкость наконечников кислородно-конверторных фуры при более низкой их цене по сравнению со сварным вариантом, снизить издержки производства при переработке чугуна на сталь.The use of the invention allows to increase the CMM of the workpiece and the durability of the tips of the oxygen-converter trucks at a lower price in comparison with the welded version, to reduce production costs in the processing of cast iron to steel.

Claims

1. The tip of the oxygen-converter tuyere containing a head and a flange connected by nozzles, characterized in that it is made of solid cast, peripheral nozzles are connected on the outer surface by an additional flange that separates the supply to the coolant tip from its outlet, and from the inner surface of the peripheral nozzles by towards the center of the tip, longitudinal ribs are made, connected to the central nozzle or to the central solid rod with dividing the central part of the tip into sectors, while the outer the head surface and adjacent nozzle edges are provided with a heat-shielding coating in the form of separate sections separated by channels.

2. The tip according to claim 1, characterized in that on the inner non-working water-cooled surface of the tip head there are made rib-protrusions radially located and passing between the peripheral nozzles.

3. The tip according to claim 2, characterized in that the ribs-protrusions are made with a height commensurate with the thickness of the head wall.