RU5407U1

RU5407U1 - DEVICE FOR Smelting Steel

Info

Publication number: RU5407U1
Application number: RU97100806/20U
Authority: RU
Inventors: Игорь Михайлович Шатохин; Александр Леонидович Кузьмин
Original assignee: Игорь Михайлович Шатохин; Александр Леонидович Кузьмин
Priority date: 1997-01-22
Filing date: 1997-01-22
Publication date: 1997-11-16

Abstract

1. Устройство для выплавки стали, содержащее конвертер, верхнюю фурму с равномерно расположенными по окружности продувочными соплами, ориентированными под одинаковым углом к оси фурмы, и нижние донные фурмы, отличающееся тем, что точки пересечения осей сопел верхней фурмы с плоскостями их входных и выходных срезов расположены на симметричной конической поверхности, с углом при вершине образованного этой поверхностью конуса, составляющим 9 - 19, при этом угол, образованный осью каждого сопла и перпендикуляром, опущенным из точки пересечения оси сопла с боковой поверхностью этого конуса на плоскость, перпендикулярную к оси симметрии конуса, составляет 14 - 20, а число сопел верхней фурмы составляет более 4.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что продувочные каналы фурм нижнего дутья расположены в центральной зоне днища, при этом точки пересечения осей продувочных каналов с плоскостью расположения условного уровня расплава металла в конвертере расположены внутри окружности, на которой расположены точки пересечения осей сопел верхней фурмы с этой же плоскостью при разных рабочих положениях верхней фурмы.1. A device for steelmaking, comprising a converter, an upper tuyere with blowing nozzles evenly spaced around the circumference, oriented at the same angle to the tuyere axis, and lower bottom tuyeres, characterized in that the points of intersection of the axes of the nozzles of the upper tuyere with the planes of their input and output sections located on a symmetrical conical surface, with an angle at the apex of the cone formed by this surface, comprising 9-19, while the angle formed by the axis of each nozzle and the perpendicular dropped from the intersection point the axis of the nozzle with the side surface of the cone in a plane perpendicular to the axis of symmetry of the cone is 14 - 20, and the number of nozzles of the top lance is more than 4.2. The device according to claim 1, characterized in that the purge channels of the lower blow tuyeres are located in the central zone of the bottom, while the intersection points of the axes of the purge channels with the plane of the conditional level of the molten metal in the converter are located inside the circle on which the points of intersection of the axes of the nozzles of the upper tuyere are located with the same plane at different working positions of the upper tuyere.

Description

Устройство ДЛЯ выплавки стали.Device for steelmaking.

Полезная модель относится к сталеплавильному производству и может бытьThe utility model relates to steelmaking and may be

использована при выплавке стали в конвертерах с комбинированной продувкой металла технологическими газами через верхнюю и донные фурмы.used in steelmaking in converters with combined metal purging with process gases through the top and bottom tuyeres.

Из предшествующего уровня техники, известно устройство для выплавки стали, включающее конвертер, верхнюю фурму с соплами для струйной подачи кислорода в расплав металла сверху и донные фурмы для одновременной нижней подачи продувочного агента, например инертного газа, (см. патент США № 4280838, кл. 75-60, 1981 г.).From the prior art, it is known a device for steelmaking, comprising a converter, an upper lance with nozzles for the jet supply of oxygen to the molten metal from above and bottom tuyeres for the simultaneous lower supply of a purge agent, for example an inert gas, (see US patent No. 4280838, cl. 75-60, 1981).

В известном устройстве, верхняя продувка кислородом, вызывает конвективные потоки металла в конвертерной ванне, направленные вниз, вдоль стенок конвертера и вверх в центре ванны. В тоже время, донный подвод инертного газа приводит к возникновению потоков расплава металла у боковых стенок конвертера вверх, а в центре ванны - вниз.In a known device, overhead oxygen purging causes convective metal flows in the converter bath directed downward along the walls of the converter and upward in the center of the bath. At the same time, the bottom supply of inert gas leads to the formation of molten metal flows at the side walls of the converter up and down in the center of the bath.

Недостаток известного устройства заключается в том, что при продувке, за счет взаимного торможения потоков металла существенно снижается эффективность его перемешивания в ванне и эффективность использования кислорода, что приводит к повышению содержания окислов железа в шлаке, потерям выхода годного металла и снижению качества стали. Кроме того, за счет выбросов металла и щлака при выходе пузырей инертного газа на поверхность расплава, стойкость футеровки снижается.A disadvantage of the known device is that when purging, due to mutual inhibition of metal flows, the efficiency of its mixing in the bath and the efficiency of using oxygen are significantly reduced, which leads to an increase in the content of iron oxides in the slag, loss of yield of metal and a decrease in the quality of steel. In addition, due to the emission of metal and slag when inert gas bubbles exit the melt surface, the lining resistance decreases.

Известено также устройство для выплавки стали (см. А.С. СССР № 1497228, кл. С 21С 5/28, 1987 г.) - прототип полезной модели, включающее конвертер, верхнюю фурму с равномерно расположенными по ее окружности продувочными соМПК С21С5/28; С21С 5/35. ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ.A device for steelmaking is also known (see AS USSR No. 1497228, class C 21C 5/28, 1987) - a prototype of a utility model that includes a converter, an upper lance with blowing coMPC C21C5 / 28 evenly spaced around its circumference ; C21C 5/35. USEFUL MODEL.

плами, ориентированными под одинаковым острым углом к оси фурмы, и донные фурмы нижнего дутья.flames oriented at the same acute angle to the axis of the tuyeres, and bottom tuyeres of the lower blast.

Недостатком прототипа является пониженная стойкость футеровки конвертера, поскольку высокая интенсивность перемешивания сопровождается разбрызгиванием металла и шлака, попадающего на поверхность футеровки, что приводит сначала к локальным разрушениям футеровки из-за неравномерного термического и химического воздействие на нее агрессивных сред, а затем к быстрому росту этих разрушений и полному выходу футеровки из строя.The disadvantage of the prototype is the reduced resistance of the lining of the converter, since the high intensity of mixing is accompanied by spraying of metal and slag falling on the surface of the lining, which leads first to local destruction of the lining due to the uneven thermal and chemical effects of aggressive media on it, and then to the rapid growth of these destruction and complete failure of the lining.

Технической задачей, решаемой полезной моделью, является увеличение стойкости футеровки при выплавке стали в конвертере, за счет такой ориентации сопел продувочной фурмы, которая обеспечивает наряду с высокой степенью перемешивания металла в конвертере гакже и повьш1ение стойкости его футеровки. Дополнительно решается задача по повышению выхода годного металла за счет уменьшения выноса брыг расплава из конвертера.The technical problem solved by the utility model is to increase the resistance of the lining during steelmaking in the converter, due to the orientation of the nozzles of the blowing lance, which along with a high degree of mixing of the metal in the converter also increases the durability of its lining. Additionally, the problem is solved to increase the yield of metal by reducing the removal of melt spatter from the converter.

Поставленная задача решена тем, что устройство для выплавки стали, содержащее конвертер, верхнюю фурму с равномерно расположенными по ее окружности продувочными соплами, ориентированными под одинаковым острым углом к оси фурмы, и нижние донные фурмы, согласно полезной модели, точки пересечения осей сопел верхней фурмы с плоскостями их входных и выходных сечений расположены на симметричной конусной поверхности, с углом приThe problem is solved in that a steelmaking device comprising a converter, an upper tuyere with blowing nozzles evenly spaced around its circumference, oriented at the same acute angle to the tuyere axis, and lower bottom tuyeres, according to a utility model, the intersection points of the axes of the upper tuyere nozzles with the planes of their input and output sections are located on a symmetrical conical surface, with an angle at

вершине конуса, составляющим от 9 до 19 градусов, при этом угол, образованный осью каждого сопла и перпендикуляром, опущенным из точки пересечения оси сопла с конусной поверхностью на плоскость, перпендикулярную к оси симметрии конуса, составляет от 14 до 20 градусов, а число сопел составляет более 4. Предпочтительно, чтобы фурмы нижнего дутья были расположены в центральной зоне днища, при этом точки пересечения осей их продувочных каналов с плоскостьюthe top of the cone, comprising from 9 to 19 degrees, while the angle formed by the axis of each nozzle and the perpendicular dropped from the point of intersection of the axis of the nozzle with the conical surface on a plane perpendicular to the axis of symmetry of the cone is from 14 to 20 degrees, and the number of nozzles is more than 4. Preferably, the lances of the lower blast were located in the central zone of the bottom, while the intersection points of the axes of their purge channels with the plane

расположения условного уровня расплава металла в конвфтере должны быть расположены внутри окружности, на которой расположены точки пересечения осей сопел верхней фурмы с этой же плоскостью при рабочем положении верхней фурмы.the location of the conditional level of the molten metal in the convector should be located inside the circle on which the points of intersection of the axes of the nozzles of the upper tuyere are located with the same plane at the working position of the upper tuyere.

Преимущество предложенной полезной модели заключается в том, что за счет предложенной пространственной ориентации кислородных струй, в верхнем слое расплава, формируется вращающийся стационарный вихревой слой, энергия на вращение которого поступает из кольцеобразной поверхностной зоны, на которую воздействут продувочные струи. При этом внешняя граница турбулизированной области, включая вфхний слой расплава с расположенной над ним областью пространства конвертера, заполненного газощлакопылевой эмульсией, располагается на огфеделенном расстоянии от поверхности футеровки конвертера, которое определяется предложенной ориентацией продувочных сопел фурмы. За счет этого в поверхностном слое расплава происходит рассеивание энергии брызгообразования расплава и шлака при выходе на поверхность газовых пузырей донного дутья, кроме того в этом слое в пристеночной зоне конвертера образуется стационарное течение, равномерно омывающее футерованную поверхность конвертера и обеспечивая этим, при том же расходе кислорода, равномерный износ футеровки, а также оптимальные условия щлакообразования, дожигания СО над поверхностью расплава в конвертере и рециркуляционного осаждения мелких брызг вThe advantage of the proposed utility model is that due to the proposed spatial orientation of the oxygen jets, a rotating stationary vortex layer is formed in the upper layer of the melt, the energy for rotation of which comes from the annular surface zone, which is affected by the purge jets. In this case, the outer boundary of the turbulized region, including the upper melt layer with the region of the converter space filled with gas-dust emulsion located above it, is located at the separated distance from the surface of the converter lining, which is determined by the proposed orientation of the tuyere blowing nozzles. Due to this, the spraying energy of the melt and slag is dissipated in the surface layer of the melt when bottom blast gas bubbles exit to the surface; moreover, a stationary flow is formed in this layer in the near-wall zone of the converter, uniformly washing the lined surface of the converter and providing this with the same oxygen consumption uniform wear of the lining, as well as optimal conditions for slag formation, afterburning of CO over the melt surface in the converter and recirculation deposition of fine sprays in

расплав. Кроме этого, предложенная схема установки продувочных сопел оптимальна, поскольку при такой их ориентации, с одной стороны, повышается стойкость днища головки кислородной фурмы, а с другой стороны обеспечивается эффективность верхней продувки и защита футеровки от воздействия образующихся при продувке турбулентных пульсаций расплава.melt. In addition, the proposed installation scheme of the purge nozzles is optimal, since with such an orientation, on the one hand, the resistance of the bottom of the oxygen lance head increases, and on the other hand, the efficiency of the upper purge and the protection of the lining from the effects of turbulent melt pulsations formed during the purge are ensured.

Полезная модель иллюстрируется чертежами;The utility model is illustrated by drawings;

где, на фиг. 1 показан общий вид предложенного устройства ( продольный разрез);where, in FIG. 1 shows a General view of the proposed device (longitudinal section);

на фиг.2 - тоже (вид в плане);figure 2 is also (view in plan);

на фиг.З - показан фрагмент наконечника верхней фурмы с расположенным в нем соплом.Fig. 3 shows a fragment of the tip of the upper lance with a nozzle located in it.

на фиг.4 - показана схема, поясняющая геометрические построения и соотношения предложенной ориентации сопел верхней продувочной фурмы.figure 4 - shows a diagram explaining the geometric construction and the relationship of the proposed orientation of the nozzles of the upper blowing lance.

Устройство для выплавки стали, содержит конвертф 1, верхнюю фурму 2 с равномерно рашоложенными по ее периметру продувочными соплами 3, ориентированными под одинаковым углом к оси фурмы. В нижней части конвертера I расположены фурмы нижнего дутья с продувочными каналами 4, соединенными с подводящим коллектором 5. Точки а и в пересечения осей сопел 3 верхней фурмы 2 с плоскостями срезов Б-Б сопел (входные сечения) и В-В ( выходные сечения), см. фиг.З, расположены на симметричной конической поверхности, с углом а при вершине образованного этой поверхностью конуса, составляющим 9-19, при этом угол р, (см.фиг.4), образованный осью каждого сопла 3 (соответственно осью каждой струи) и перпендикуляром а-б опущенным из точки пересечения оси соответствующего сопла с конической поверхностью на плоскость, перпендикулярную к оси симметрии конуса, составляет от 14 до 20. На фиг.4 показан пример ориентации в пространстве осей кислородных струй, истекающих из сопел 3, при этом точки а , принадлежащие плоскости Д-Д совпадают с точкой в, показанной на фиг.З, т.е принято допущение, что в плоскости Д-Д расположены истоки струй. Это допущение справедливо вследствии того, что конуса, образованные при пересечении конусной симметричной поверхности,The steelmaking device comprises an envelope 1, an upper tuyere 2 with blowing nozzles 3 evenly spaced along its perimeter, oriented at the same angle to the axis of the tuyere. In the lower part of the converter I, there are lances of the lower blast with purge channels 4 connected to the inlet manifold 5. Points a and at the intersection of the axes of the nozzles 3 of the upper lance 2 with the cut planes of BB nozzles (input sections) and BB (output sections) , see Fig. 3, are located on a symmetrical conical surface, with an angle a at the top of the cone formed by this surface, comprising 9-19, while the angle p, (see Fig. 4), formed by the axis of each nozzle 3 (respectively, the axis of each jet) and perpendicular a-b dropped from the point of intersection of the axis with the corresponding nozzle with a conical surface on a plane perpendicular to the axis of symmetry of the cone, is from 14 to 20. Figure 4 shows an example of the spatial orientation of the axes of oxygen jets flowing from the nozzles 3, while the points a belonging to the plane DD coincide with point c, shown in FIG. 3, i.e., the assumption is made that the sources of the jets are located in the DD plane. This assumption is valid due to the fact that the cones formed at the intersection of the conical symmetrical surface

перпендикулярными к оси симметрии этой поверхности секущими плоскостями подобны.secant planes perpendicular to the axis of symmetry of this surface are similar.

Предпочтительно, чтобы число сопел, расположенных по окружности верхней фурмы было более 4. Продувочные каналы 4 нижнего дутья расположены в центральной зоне днища конвертера 1, при этом (см.фиг. 1 и 2) точки е пересечения этих осей с секущей плоскостью Г-Р (плоскостью условного уровня расплава металла в конвертере), расположены внутри окружности, на которой расположены точки ж пересечения осей сопел верхней фурмы с этой же плоскостью при разных рабочих положениях верхней фурмы.It is preferable that the number of nozzles located around the circumference of the upper lance be more than 4. The blowing channels 4 of the lower blast are located in the central zone of the bottom of the converter 1, while (see Figs. 1 and 2) the point e of the intersection of these axes with the cutting plane ГР (by the plane of the conditional level of metal melt in the converter), are located inside the circle on which there are points w of the intersection of the axes of the nozzles of the upper lance with the same plane at different operating positions of the upper lance.

Полезная модель работает следующим образом.The utility model works as follows.

В конвертер комбинированного дутья заваливают лом и другие твердые компоненты шихты. Затем заливают чугун, опускают в конвертер верхнюю продувочную фурму, которая располагается соосно его корпусу на расчетном расстоянии от уровня расплава металла и осуществляют продувку металла кислородом сверху и одновременно, через продувочные каналы 4 в днище конвертера 1, какимлибо продувочным агентом, например, нейтральным газом снизу.Scrap and other solid charge components are dumped into the combined blast converter. Then cast iron is poured, the upper blowing lance is lowered into the converter, which is located coaxially to its body at a calculated distance from the level of the molten metal and the metal is purged with oxygen from above and simultaneously, through the blowing channels 4 in the bottom of the converter 1, by any blowing agent, for example, neutral gas from below .

Струи кислорода, истекающие из сопел 3 имеют пространственную ориентировку и наклонно направлены к поверхности расплава. Вследствие такой ориентации струй, они воздействуют на ограниченную кольцеобразную область поверхности расплава. В процессе плавки, при необходимости технологичесIThe jets of oxygen flowing from the nozzles 3 are spatially oriented and obliquely directed towards the surface of the melt. Due to this orientation of the jets, they act on a limited annular region of the surface of the melt. In the process of melting, if necessary, technological

ких перемещений фурмы, ее перемещение производятся соосно конвертеру таким образом, чтобы внешняя граница ограниченной кольцеобразной области поверхности расплава на которую воздействуют струи верхнего дутья, не выходила за границу, определенную заданным расстоянием от поверхности футеровки.of lances of the tuyere, its movement is carried out coaxially to the converter in such a way that the outer boundary of the limited annular region of the melt surface affected by the jets of the upper blast does not go beyond the boundary defined by the specified distance from the lining surface.

ныи циркуляционный поток, поддерживаемый энергией продувочного агента. Вращение повфхностного слоя расплава, вблизи поверхности футеровки имеет равномерный характер, чем достигается равномерное омывание футеровки расплавом металла и шлака.The current circulation flow supported by the energy of the purge agent. The rotation of the surface layer of the melt, near the surface of the lining, is uniform in nature, thereby achieving uniform washing of the lining with a molten metal and slag.

Кроме этого, в пространстве над поверхностью расплава, внутри струйной завесы от верхнего дутья, развиваются взаимодействующие с этой завесой, рециркуляционные потоки от нижнего дутья, что приводит к дополнительной интенсификации процессов дожигания горючих газов, выделяемых из расплава и в значительной мере подавляются выбросы мегалла и шлака на футерованную поверхность конвертера при выходе пузырей продувочного агента (например, инертного газа), подаваемого в конвертер снизу. В результате увеличивается стойкость футеровки конвертера, износ ее поверхности происходит равномерно и повышается выход годного металла за счет снижения уноса продуктов плавки из конвертера.In addition, in the space above the melt surface, inside the jet curtain from the upper blast, recirculating flows from the lower blast interacting with this curtain develop, which leads to additional intensification of the processes of afterburning of combustible gases released from the melt and the emissions of megallum and slag are significantly suppressed. onto the lined surface of the converter when blowing out bubbles of a purge agent (e.g., inert gas) supplied to the converter from below. As a result, the lining resistance of the converter increases, the wear of its surface occurs evenly and the yield of metal increases due to a decrease in the entrainment of smelting products from the converter.

Claims

1. A device for steelmaking, comprising a converter, an upper tuyere with purging nozzles evenly spaced around the circumference, oriented at the same angle to the tuyere axis, and lower bottom tuyeres, characterized in that the points of intersection of the axes of the nozzles of the upper tuyere with the planes of their input and output sections are located on a symmetrical conical surface, with an angle at the apex of the cone formed by this surface, comprising 9 - 19 ^o , while the angle formed by the axis of each nozzle and the perpendicular omitted from the point is crossed the axis of the nozzle with the lateral surface of this cone on a plane perpendicular to the axis of symmetry of the cone is 14 - 20 ^o , and the number of nozzles of the upper lance is more than 4.

2. The device according to claim 1, characterized in that the purge channels of the lower blow tuyeres are located in the central zone of the bottom, while the intersection points of the axes of the purge channels with the plane of the conditional level of the metal melt in the converter are located inside the circle on which the points of intersection of the nozzle axes are located top tuyeres with the same plane at different working positions of the top tuyere.