SU1006501A1 - Фурма дл продувки металла - Google Patents

Abstract

ФУРМА ДЛЯ ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА, содержаща  концентрично расположен- , ные трубы, образующие тракты подвода и отвода охладител , и продувочные трубки, навитые вплотную по спирали на центральную трубуj отличающа с  тем, что, с целью интенсификации процесса рафинировани  и повышени  выхода годного, продувочные трубки расположены с переменным шагом по закону убывающей геометрической прогрессии с коэффициентом а 1,03-6,62. (Л W да сл

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии, в частности к продувоч ным устройствам, используемым в кис лородных конвертерах. Известны 4нoгocoплoвыe фурмы с центральной подачей охладител , сос то щие из концентрично расположенны труб, наконечника и торцовой голов , ки, в которых дл  увеличени  степен использовани  окислител  предусматр ваетс  либо расположение продувочны сопел с последовательным чередованием их осей под разными углами к вертикали от 10-30°до 25-75° , либо продувочные сопла располагают в два р да: нижний - под углом 3050° , верхний под углом Ю-ЗО к гор зонтали з . Недостатками этих фурм  вл ютс  во.зможность контакт газовЕлх струй с футеровкой сталеплавильного агрегата и невысока  стойкость головки. Известна также фурма, в которой с целью повышени  стойкости головки сопла выполнены в виде изогнутых труб 4 . Недостатком такой фурмы  вл етс  малоэффективное использование сэгсйс лител  и периферийна  подача, охлади тел , что снижает равномерность теп лоотвода от частей фурмы, наиболее подверженных термическому воздействию . . Известно также устройство дл  пр дувки металла заглубленной струей, которое состоит из корпуса, заключенного в оболочку из огнеупорного материала. Внутри корпуса расположе ны одна илр несколько продувочных трубок, размещенных таким образом, что их оси наход тс  под заданными острыми углами, к оси фурмы. Продувочные трубки расположены спирально с посто ннь1М шагом или загзагообразно , образу  Х-фигурыt.53 . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  фурма дл  продувки металла, содержаща  концентрич но расположенные трубы, образующие тракты подвода и отвода охладител , и продувочные трубки, навитые вплотную по спирали на центральную трубу бД . Недостатком известного устройства  вл етс  невысёка  степень исполь зовани  окислител  в случае применени  его дл  продувки сверху, что в свою очередь ведет к снижению интенсивности процессов рафинирова- . НИН и выхода годного металла. Целью изобретени   вл етс  интенсификаци  процесса рафинировани  и повышени  выхода годного металла за счет увеличени  степени использовани  окислител , что достигаетс  созданием многоструйного окислительн го потока, закрученного по спиралеобразующей траектории, с регулированием степени закрученности истекающих газовых струй. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в фурме, содержащей концентрично расположенные трубы, образующие тракты подвода и отвода охладител , и продувочные трубки, навитые вплотную по спирали на центральную трубу,, продувочные трубки расположены с переменным шагом по закону убывающей геометрической прогрессии с коэффициентом О 1, ОЗ-б,62. Шаг спирали измен етс  по закону убывающей .геометрической прогрессии N i - NO а- ( где j 0,1,2) с коэффициентом а 1,,03-6,62. На фиг.1 изображена предлагаема  фурма , на фиг. 2 - график за-висимости соотношени  CO/COg в отход щих газах от параметра а . Устройство состоит из концентрично расположенных труб 1 и 2, образующих тракты подвода и отвода охлаждающей воды и продувочных трубок 3. В кислородоподвод щем канале находитс  распределитель окислительного поTjDKa , проход -который, газ поступает в продувочные трубки 3, жестко св занные с трубами 1 и 2. Дл  соединени  центральной трубы, по которой подводитс  вода, с периферийной трубой , через которую осуществл етс  отвод охлаждающей воды, предусмотрены перемычки. Устройство работает следующим об- . разом. . Газ из кислородоподвод щего тракта через газовый распределитель попадает в продувочные трубки, на вы- ходе и-з которых образуетс  закрученный по спиралеобразующей траектории окислительный многоструйный поток. Степень закрученности истекающих струй определ етс  из формулы 9 м/к R; где М - момент количества движени  струи, посто нный вдоль оси патока; - количество движени  струи осевой-импульс струи; R - радиус сопла (дл  многосопловой фурмы беретс  эк .вивалентный радиус, определ емый из равенства площадей выходных отверстий одно- и многосопловой фурм; Значени  М и К наход тс  интегрированием с использованием аксиа льных и тангенциальных скоростей в каком-либо сечении струи из выражений ,, (2) - . о k HpfrlpU Pldr-iapU,,

где р - плотность струи} 1 - текущее значение радиуса .- аксиальна  и тангенциальна  составл ющие вектора скорости;

, /и - отношение максимальных р тт т значений тангенциальной и аксиальной компонент скорости на выходе из сопла.

Подставл   выражени (2) и (3) в

фбрмулу (1) получаем

а - коэффициент, задакиций изменение шага спирали; D - диаметр центрального трубопровода

II - номер витка. Шаг последнего витка определ ют выражени 

- h, 2D/igoC.. (7)

Подставл   выражение (7) в выраже (6) получаем

(4)

Эжектирующую способность закрученной струи определ ют из выражени 

(&)

-. - Ч

В зависимости от выбранного ot однозначно определ ют q и п . Зна 

Q и ц , моэкно определить длину трубопровода L. . i.a(o,32j+k ) где uQ - присоединенна  масса , К - константа, завис ща  от. эффективности крутки -и. определ ема  экспериментально; Х/сЗ - рассто ние наконечника фурмы от эеркала ванны дл  X /d 10к 4,4; J 9 - эффективна  крутка, 0 0,5 Из выражени  (5) следует, что с увеличением пр повышаетс  эжектирую ща  способность струй, а следовател но и эффективность использовани  ок лител , Пр пропорх ионально тангенциальной составл ющей вектора скоро ти, котора  увеличиваетс  со степен закрученности струи, Степень закрученности струи растет, в свою очередь , по мере увеличени  изменени , шага и числа витков спирали. Закон изменени  спирали и число витков выбирают следующим образом. Задают угол подачи газа об и уг наклона первого полувитка сп-ирали, 3 к оси фурмы. Угол оО выбирают в . соответствии со спецификой технолог ческих требований в диапазоне от 8 до. 30 . Дл  об 30° существует оп ность контактировани  газового пото ка со стенками сталеплавильного аг регата, что ведет к повышенному износу футеровки. Дл  создани  максимально закрученной струи р необходимо выбирать как можно меньше. Основным .требованиё1М, йредъ вл емьда к р , служит неравенство о. / /3 1, чем ot р тем сильнее закручиваетс  стру . Изменение шага спирали и чис ло витков определ ют из выражени  шаг последнего витка спирали (нумераци  осуществл етс  дл  удобства в обр ном пор дке J ; ( 6) Причем требованием, предъ вл емым к длине трубопровода, служит неравенство L , LO - максимально возможна  длина центрального трубопровода , котора  выбираетс  в зависимости от технологических возможностей каждого сталеплавильного агрегата. Величина L накладывает ограничение на число витков, что упрощает выбор конструктивных параметров предлагаемого устройства. Так, дл  оС 30° и р° 5 при Д 30 мм и h, 104,53 мм минимально возможную; длину трубопровода получаем дл  h 2L 796,52 мм, если же L 500 мм, необходимо либо уменьшить оС либо увеличить ( . Приближение сС к |3 приводит к снижению степени закрученности газового потока. Дл , данного примера подходит (( 5), п 2 , а 3,726, либо П 3, а 1,561, Л 12.° На основании изложенного оптимальное изменение шага-спирали характеризуетс  коэффициентом а 1,03 - 6,.62. На фиг.2 показаны экспериментгшьные данные, характеризующие зависимость соотношени  СО/СОд в ОТХО-. д щих газах от параметра Q . . Как видно из фиг. 2; с увеличением коэффициента О значительно повышаетс  степень использовани  окислител  , особенно в начале и конце продувки . При g 6,62 не наблюдаетс  дальнейшей интенсификации процесса Iрафинировани , что свидительствует 1о практически полном использовании окислител , т .е. 100%, где , По - коэффициент использовани  окислител .. .X i При а 1,03 не наблюдаетс  увеличени  использовани  окислител . При посто нной величине числа вит- ков спирали увеличение коэффициен

Claims (1)

1. ФУРМА ДЛЯ ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА, содержащая концентрично расположен- , ные трубы, образующие тракты подвода и отвода охладителя, и продувочные трубки, навитые вплотную по спирали на центральную трубу, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса рафинирования и повышения выхода годного, продувочные трубки расположены с переменным шагом по закону убывающей геометрической прогрессии с коэффициентом а = 1,03—6,62.

   ns