RU54946U1

RU54946U1 - BUCKET FOR BOTTOM METAL BLOWING WITH GAS IN THE DUCK

Info

Publication number: RU54946U1
Application number: RU2005138538/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Георгиевич Лисиенко; Анатолий Леонтьевич Засухин; Михаил Васильевич Зуев; Владимир Дмитриевич Осетров; Владимир Николаевич Козлов; Ефим Моисеевич Гришпун; Александр Михайлович Гороховский; Владимир Александрович Зеленин; Иван Дмитриевич Кащеев
Original assignee: ОАО "Первоуральский динасовый завод" (ОАО "ДИНУР")
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2006-07-27

Abstract

Полезная модель относится к металлургии и направлена на повышение качества обработки металла, достижение компактности фурмы, безопасности обслуживания и увеличение ее рабочего ресурса. Указанный технический результат достигается тем, что фурма для донной продувки содержит огнеупорную пробку со сквозными продольными щелевыми каналами, резонатор, возбуждающий упругие акустические колебания газа, отражатель и сопло Лаваля. Новым является расположение резонатора в огнеупорной пробке, соосно ей, выполнение отражателя в виде крышки, закрывающей дно огнеупорной пробки и установка сопла Лаваля в отражатель.The utility model relates to metallurgy and is aimed at improving the quality of metal processing, achieving lance compactness, service safety and increasing its working life. The specified technical result is achieved by the fact that the lance for bottom blowing contains a refractory plug with through longitudinal slotted channels, a resonator exciting elastic acoustic vibrations of the gas, a reflector and a Laval nozzle. New is the arrangement of the resonator in the refractory plug, coaxial to it, the design of the reflector in the form of a cover covering the bottom of the refractory plug and the installation of a Laval nozzle in the reflector.

Description

Полезная модель относится к металлургии и может быть использована при внепечной обработке стали в ковшах путем продувки инертным газом.The utility model relates to metallurgy and can be used for out-of-furnace processing of steel in ladles by inert gas purging.

Известны фурмы для донной продувки металла газами в ковше с возбуждением акустических колебаний газа, например, по патентам РФ №2165986 С 21 С 7/072, 2001 [1], №2238984 С 21 С 7/072, 2004 [2], №2025498 С 21 С 5/48, 1994 [3].There are known tuyeres for bottom purging of gases by a metal in a bucket with excitation of acoustic gas vibrations, for example, according to RF patents №2165986 С 21 С 7/072, 2001 [1], №2238984 С 21 С 7/072, 2004 [2], №2025498 C 21 C 5/48, 1994 [3].

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков является фурма по патенту №2238984 С 21 С 7/072, 2004 [2]. Она состоит из огнеупорной пробки в днище сталеразливочного ковша, выполненной из огнеупорной массы и имеющей сквозные продольные щелевые каналы, диффузора, резонатора, возбуждающего упругие акустические колебания газа, отражателя и сопла Лаваля. Резонатор, сопло Лаваля и отражатель расположены вне огнеупорной пробки в отдельном корпусе под днищем ковша и связаны с огнеупорной пробкой при помощи диффузора. При этом резонатор и сопло Лаваля расположены перпендикулярно оси огнеупорной пробки и оси газоподводящего тракта. Резонатор и сопло Лаваля расположены на одной оси.The closest in the set of essential features is the lance according to patent No. 2238984 C 21 C 7/072, 2004 [2]. It consists of a refractory plug in the bottom of a steel pouring ladle made of a refractory mass and having through longitudinal slotted channels, a diffuser, a resonator, exciting elastic acoustic vibrations of the gas, a reflector and a Laval nozzle. The resonator, the Laval nozzle and the reflector are located outside the refractory plug in a separate housing under the bottom of the bucket and are connected to the refractory plug using a diffuser. In this case, the resonator and the Laval nozzle are perpendicular to the axis of the refractory tube and the axis of the gas supply path. The resonator and the Laval nozzle are located on the same axis.

Недостатком данной фурмы является значительная потеря акустической энергии газа в диффузоре и, как следствие, недостаточная эффективность обработки металла, а также значительные габаритные размеры фурмы в сборе с отдельным корпусом акустического возбуждения газа и повышенная опасность ее обслуживания. Последнее связано с необходимостью ручной периодической настройки частоты колебаний в процессе обработки жидкого металла в ковше.The disadvantage of this lance is a significant loss of acoustic energy of the gas in the diffuser and, as a consequence, the insufficient processing efficiency of the metal, as well as the significant overall dimensions of the lance assembly with a separate case of acoustic gas excitation and an increased risk of its maintenance. The latter is due to the need for manual periodic adjustment of the oscillation frequency during the processing of liquid metal in the ladle.

Задачей полезной модели является улучшение качества обработки металла, уменьшения габаритных размеров фурмы, повышение безопасности обслуживания.The objective of the utility model is to improve the quality of metal processing, reduce the overall dimensions of the lance, and increase the safety of maintenance.

Техническим результатом является улучшение качества обработки металла за счет повышения акустической энергии подаваемого газа, достижение компактности фурмы, безопасности обслуживания и увеличения ее рабочего ресурса.The technical result is to improve the quality of metal processing by increasing the acoustic energy of the supplied gas, achieving a lance compactness, maintenance safety and increasing its working life.

Для реализации технического результата, согласно формулы полезной модели, фурма содержит резонатор, расположенный в огнеупорной пробке, соосно ей, отражатель, выполненный в виде крышки, закрывающей дно огнеупорной пробки, и сопло Лаваля, встроенное в отражатель.To implement the technical result, according to the formula of the utility model, the lance contains a resonator located in the refractory plug, coaxial to it, a reflector made in the form of a cover covering the bottom of the refractory plug, and a Laval nozzle integrated in the reflector.

Расположение резонатора непосредственно в огнеупорной пробке (вместо отдельного корпуса и диффузора), совмещенное выполнение крышки и отражателя, а также встраивание сопла Лаваля в отражатель позволяют уменьшить габаритные размеры фурмы, максимально снизить динамическое сопротивление на пути движения продувочного газа, повысить его акустическую энергию и улучшить качество обработки металла.The arrangement of the resonator directly in the refractory plug (instead of a separate housing and diffuser), the combined implementation of the cap and reflector, as well as the integration of the Laval nozzle into the reflector, reduce the overall dimensions of the lance, minimize dynamic resistance on the path of the purge gas, increase its acoustic energy and improve quality metal processing.

Кроме этого, такая конструкция позволяет заранее задать необходимую частоту акустических колебаний в процессе изготовления фурмы путем изменения глубины и объема резонатора и диаметра сопла Лаваля. Это исключает необходимость настройки резонатора во время эксплуатации фурмы и обеспечивает безопасность обслуживания. Равномерное распределение акустически возбужденного газа в щелевых каналах огнеупорной пробки улучшает охлаждение фурмы и повышает ее рабочий ресурс.In addition, this design allows you to pre-set the required frequency of acoustic vibrations during the manufacture of the lance by changing the depth and volume of the resonator and the diameter of the Laval nozzle. This eliminates the need for tuning the resonator during operation of the lance and ensures the safety of maintenance. The uniform distribution of acoustically excited gas in the slotted channels of the refractory plug improves the cooling of the lance and increases its working life.

Полезная модель поясняется примером выполнения фурмы, представленным на фигуре чертежа (общий вид, в разрезе). Фурма устанавливается в днище ковша.The utility model is illustrated by an example of the implementation of the tuyere, presented in the figure of the drawing (General view, in section). The lance is installed in the bottom of the bucket.

Фурма включает в себя огнеупорную пробку 1 со сквозными продольными щелевыми каналами 2, газоподводящую трубку 3, сопло Лаваля 4 для подачи газа, резонатор 5, отражатель 6.The lance includes a refractory plug 1 with through longitudinal slotted channels 2, a gas supply tube 3, a Laval nozzle 4 for supplying gas, a resonator 5, a reflector 6.

Резонатор расположен в огнеупорной пробке соосно ей. Отражатель выполнен в виде металлической крышки со сферическими поверхностями, закрывающей дно огнеупорной пробки. Между внутренней поверхностью отражателя и дном огнеупорной пробки имеется полость, сообщенная с каналами 2. Сопло Лаваля встроено в отражатель через съемник 7. Съемник 7 предназначен для удаления фурмы из днища сталеразливочного ковша при ее замене. К соплу Лаваля подведена газоподводящая трубка 3. Фурма заключена в металлический кожух 8. Резонатор, сопло Лаваля и газоподводящая трубка расположены на одной оси по центру фурмы. Расчетами и экспериментами установлена зависимость частоты акустических колебаний и, соответственно, диаметра образующихся пузырей газа от линейных параметров резонатора и сопла Лаваля.The resonator is located in the refractory tube coaxially to it. The reflector is made in the form of a metal cover with spherical surfaces covering the bottom of the refractory cork. Between the inner surface of the reflector and the bottom of the refractory plug there is a cavity in communication with the channels 2. The Laval nozzle is integrated into the reflector through the puller 7. The puller 7 is designed to remove the lance from the bottom of the steel pouring ladle when it is replaced. A gas supply tube 3 is connected to the Laval nozzle. The lance is enclosed in a metal casing 8. The resonator, the Laval nozzle and the gas supply tube are located on the same axis in the center of the lance. Calculations and experiments established the dependence of the frequency of acoustic vibrations and, accordingly, the diameter of the resulting gas bubbles on the linear parameters of the resonator and Laval nozzle.

Диаметр резонатора составляет 1,45-1,60 диаметра выходного сечения сопла Лаваля, а его длина составляет 15-100 мм. Диаметр выходного сечения сопла Лаваля составляет 10-12 мм. Расстояние от выходного сечения сопла до резонатора составляет 2-3 мм.The diameter of the resonator is 1.45-1.60 of the diameter of the output section of the Laval nozzle, and its length is 15-100 mm. The diameter of the outlet section of the Laval nozzle is 10-12 mm. The distance from the nozzle exit section to the resonator is 2-3 mm.

При геометрических размерах, изменяемых в заявленных пределах, амплитудно-частотные характеристики звуковых колебаний находятся в диапазоне 100-4000 Гц.With geometric dimensions that vary within the stated limits, the amplitude-frequency characteristics of sound vibrations are in the range of 100-4000 Hz.

Фурма работает следующим образом. Продувочный газ под давлением 0,8-1,5 МПа подается через газоподводящую трубку 3 и сопло 4 в полость между внутренней поверхностью отражателя и дном огнеупорной пробки и резонатор 5. В резонаторе 5 генерируются упругие акустические колебания, обеспечивающие формирование газовому потоку пульсирующей волновой структуры. Отражатель 6, отражая акустические волны, направляет пульсирующий газовый поток в сквозные продольные щелевые каналы 2 огнеупорной пробки 1. На выходе из сквозных продольных щелевых каналов The lance works as follows. A purge gas under a pressure of 0.8-1.5 MPa is supplied through a gas supply tube 3 and a nozzle 4 into the cavity between the inner surface of the reflector and the bottom of the refractory tube and resonator 5. In the resonator 5, elastic acoustic vibrations are generated, which provide a pulsating wave structure to the gas flow. Reflector 6, reflecting the acoustic waves, directs the pulsating gas flow into the through longitudinal slotted channels 2 of the refractory plug 1. At the exit from the through longitudinal slotted channels

2 поток газа дробится на пузыри, оптимальный диаметр которых задан размером щелевых каналов и амплитудно-частотной характеристикой звуковых колебаний. Движение пузырей в жидком металле осуществляется в колебательном режиме, что положительно влияет на качество его очистки. Благодаря максимально компактному расположению резонатора, сопла Лаваля и отражателя обеспечивается максимальная энергия акустических волн и достигается минимизация габаритных размеров фурмы.2, the gas flow is split into bubbles, the optimal diameter of which is given by the size of the slotted channels and the amplitude-frequency characteristic of sound vibrations. The movement of bubbles in a liquid metal is carried out in an oscillatory mode, which positively affects the quality of its cleaning. Thanks to the most compact arrangement of the resonator, the Laval nozzle and the reflector, the maximum energy of acoustic waves is ensured and the overall dimensions of the lance are minimized.

Колебательное движение пузырей газа на выходе из сквозных продольных щелевых каналов препятствуют также проникновению в щели металла и их зарастанию при изменении режима продувки, что способствует увеличению срока службы огнеупорных пробок и снижению времени подготовки фурмы к продувке.The oscillatory movement of gas bubbles at the exit from the through longitudinal slotted channels also prevents penetration of metal into the slots and their overgrowth when the purge mode is changed, which increases the service life of refractory plugs and reduces the preparation time for the tuyere for purging.

Фурма для донной продувки является сменным устройством, заменяемым после износа огнеупорной пробки. В качестве огнеупорной массы для изготовления пробки применяется, например, высокоглиноземистая низкоцементная тиксотропная масса.The bottom purge lance is a replaceable device that can be replaced after wear of the refractory plug. As a refractory mass for the manufacture of cork, for example, high-alumina low-cement thixotropic mass is used.

Промышленные испытания предложенной фурмы подтвердили улучшение качества обработки металла и ее повышенный рабочий ресурс, почти в полтора раза превышающий стойкость серийно применяемых фурм, безопасность обслуживания.Industrial tests of the proposed lance confirmed the improvement of the quality of metal processing and its increased working life, almost one and a half times higher than the durability of serially used lances, service safety.

Источники информации:Information sources:

1. Патент РФ №2152441 С 21 С 7/072, 2000 [1];1. RF patent No. 2152441 C 21 C 7/072, 2000 [1];

2. Патент РФ №2186858 С 21 С 7/072, 2002 [2];2. RF patent No. 2186858 C 21 C 7/072, 2002 [2];

3. Патент №2025498 С 21 С 5/48, 1994 [3].3. Patent No. 2025498 C 21 C 5/48, 1994 [3].

Claims

A lance for bottom blowing metal gases in the bucket, containing a refractory plug with through longitudinal slotted channels, a resonator that excites elastic acoustic vibrations of the gas, a reflector and a Laval nozzle, characterized in that the resonator is located in the refractory plug, coaxially with it, the reflector is made in the form of a cover, covering the bottom of the refractory plug, and the Laval nozzle is integrated into the reflector.