SU1068490A1 - Фурма дл продувки расплава газовым потоком - Google Patents

Abstract

1. ФУРМА ДЛЯ ПРОДУВКИ РАСПЛАВА ГАЗОИда ПОТОКОМ, содержаща  головку с соплами и тракты дл  подачи газа и охладител , образованые концентрично расположенными тру- бами, отличающа с  тем, что, с целью повышени  стойкости фурмы и интенсификации процессов рафинировани  стали и шлакообразовани  по ходУ плавки путем пульсируквдей подачи газа и возбуждени  акустических колебаний при его истечении, центры выходных сечений сопл расположены на одной окруж- ности dy /

Description

О) 00 4 CD

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к дутьевым устройствам , обеспечиваквдим непрерывную и пульсирующую подачу газа, и может быть использовано при переделе чугуна , в частности ниэкомарганцовистых , в кислородных конвертерах и продувке расплава инертным газом как в самом сталеплавильном агрегате , так и при внепечной обработке стали.

Известны ФУРМЫ дл  акустической продувки металла в кислородном конвертере .

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  фурма дл . продувки расплава газовым потоком, содержаща  головку с соплами и тракты дл  подачи га и охладител , образованные концентрично расположенными трубами tl

Однако известна  фурма имеет низкую стойкость резонаторов, вызванну эрозионным воздействием капель металла на них и незащищенность резонаторов от налипани  металла. Это приводит к снижению эффективности работы фурмы и выходу резонаторов из стро . Кроме того, наиболее эффективное воздействие пульсаций кис лородного дуть  на процессы, протекающие в реакционной зоне конвертора , имеет-место при частотах пульсаций 500-800 Гц, т.е. на пор док ниже, чем обеспечивание указанной фурмой. Недостатками также  вл ютс  трудность получени  большой амплитуды колебаний давлени  газа в предсопловом объеме фурмы- и ограниченна  стойкость, вызываема  перегревом подшипников дискового пульсатора и перегревом электродвигател , что приводит к частым ремонтам фурм

Целью изобретени   вл етс  повышение стойкости фурмы и .интенсиф ика ци  процессов рафинировани  стали и шлакообразовани  по ходу плавки путем пульсирукщей подачи газа и возбуждени  акустических колебаний

при его использовании.Поставленна  цель достигаетс  тем, что в фурме дл  продувки рас плава газовым потоком, содержащей головку с соплами и тракты дл  подачи газа и охладител , образованные концентрично расположенными трубами , центры выходных сечений сопл расположены на одной окружности o.,j(0,4-0,6)6f по торцу сопловой гочповки , котора  удалена на рассто ние 8 (4-6)61 6т. среза фурмы, выполненного в виде насадка, состо щего и цилиндрической части диаметром d, длиной Kg-(О,5-1,5)d к коническ асти с углом раскрыти  конусноеТТЛ (Ь- 1-14, направленные к срезу фурмы.

Оси сопл проход т под углом IsO, 1-1 о.к оси .

Сопла выполнены в виде сопл Лавал .

На фиг.1 показана фурма, у которой оси српл Лавал  параллельны продольной оси фурмы, т.е. на фиг. 2 - то же, у которой оси сопл Лавал  пересекаютс  под углом У 7.

Фурма содерх;йт сопловую головку 1 с соплами 2 Лавал , св занную с источником сжатогр газа с помощью водоохлаждаемого газового тракта , образованного трубой 3. Труба 3 заключена в концентрично расположенные трубы 4 и 5, которые образуют водоохлаждаемую рубашку. За срезом сопловой головки 1 внутри фурмы установлен насадок б диаметром 6(, цилиндрическа  часть которого длной о (0,5-1, 5)( переходит в расшир ющуюс  коническую 7 с углом (конусностир 1-14°. Оси сопл Лавал  проход т под углом 0,1-10 к .оси фурмы. Выходные срезы сопл Лавал  образуют уступ по торцовой поверхности сопловой головки.

Удаление содловой головки от среза фурмы позвол ет защитить сопла и торцовую поверхность головки от налипани  металла при случайных выбросах его. Наличие цилиндричесKof-o .участка насадка позвол ет стаб лизировать процесс пульсационного. истечени  газа при соответствующем давлении дуть . Наличие конической расшир ющейс  части насадка и сходимость осей сопл Лавал  способствуют интенсификации отрывных течений на срезе насадка фурмы.

Фурма работает следующим образом

Сжатый газ подаетс  по газовому тракту 3 и сверхзвуковые струи истекают из среза сопла Лавал  2, не взаимодейству  с цилиндрической частью насадка 6. При достижении некоторого значени  полного давлени  газа РО струи газа начинают взаимодействовать со стенками насащка в режиме периодического прилипани  и отлипани  с частотой 400-600 и со среза фурьал истекает едина  пульсирующа  стру , измен юща  свои параметры также- с частотой 400-700 Гц. При дальнейшем повышени давлени  струи газа устойчиво прилипают в стенке цилиндрической части насадка, а ча его конической возникают периодические отрывjiHe течени , вызванные перерасширением струи и проникновением внешнего дл  фурмы давлени  в конвертер.

Таким образом, благодар  особенност м взаимодействи  сверхзвуковых струй, истекающих в каналы с адиабатическим расширением поперечного сечени  - в рассматриваемом случае это насадок фурмы диаметром с - по вл етс  возможность генерации со среза фурмы пульсирующей сверхзвуковой струи с определенной и регули- 5 руемой в зависимости от полного давлени  дуть  частотой.

Испытани  моделей фурмы с 4-х и б-тью--сопловой головкой с углом конусности/5 0-20° подтверждаютtO

работоспособность и показывают стабильность генерации пульсирующей подачи газа и возбуждени  акустических колебаний, сопровождающих процесс пульсационного исте- 15 чени , в диапазоне варьировани  геометрических и режимйэх параметров, к которьм относитс  число сопл и диаметр критического сечени  одioro сопла d pполна  длина насадка fn 2Q длина его цилиндрической части (Q , угол конусности расшир ющейс  части , угол наклона сопл к оси фурыы/jn давлени  дуть  Рр .

Стабильна  генераци  пульсирую-. 25 щей подачи газа реализуетс  при изменении угла конусности /3 в диапазоне 1-14. Угол конусности меньше I не позвол ет получить устой«ч чивую генерацию колебаний при р де сочетаний диаметров критического сечени  соплаи насадка. При угле конусности больше 14 генераци  колебаний также становитс  неустойчивой.

Уменьшение диаметра окружности, на которой расположены центры выход- 35 ных сечений сопл Лавал  ниже, чем величина 0,4 d , приводит к срыву устойчивого воз уждени  колебаний. Аналогичный процесс наблюдаетс  и при увеличении диаметра окружности, 40 на которой расположены центры сопл выше, чем величина 0,6d . Стабильна  генераци  колебаний реализуетс  при удалении торца сопловой головки от среза фурмы на рассто нии в ди- 45 апаэоне 4-6 диаметров насадка. Устойчива  генераци  колебаний наблюдаетс  в насадках г состо щих из цилиндрической части, имегацей длину 0,5 l ,5d и расшир  щейс  кqничecкoйJQ

части с указаннил углс н конусности.

Кроме того, устойчива  генераци  колебаний реализуетс  в том случае , когда угол у, под которым оси сопл Лавал  пересекают ось фурмы, измен еас  в диапазоне 0,1-10.

Перечисленные диапазоны изменени основных параметров фурмы  вЛ ютс  оптимальными и позвол ют подбором геометрических параметров получать необходимые частотные характеристики пульсирующей подачи газа.

Использование предлагаемого изобретени  обеспечит существенное повышение стойкости фурмы за счет уменьшени  налипани  металла на боквые поверхности фурмы и торцовую поверхность соплового блока. Увели71ение срока службы фурмы составит 35-50%. Продувка конвертерной ван-ны пульсирукщим потоком кислорода значительно облегчит шлакообразование за счет ускорени  процесса ассимил ции извести, что имеет важное значение при переработке в ки-, слородных конвертерах низкомарганцевистых чугунов и углеродистого полупродукта, получаемого пр1и переработке ванадиевого чугуна. За счет этого выход годной стали увеличиваетс  на 0,3-0,7%. Применение пульсирующего дуть  с большой глубиной пульсации, обеспечиваемой предлагаемой фурмой, на первой стадии передела ванадиевого чугуна позвол ет повысить степень извлечени  ванади - в ванадиевый шлак, за счет снижени  остаточного содержани  ванади  в металле с 0,033 до 0,020%. Продувка стали пульсирующим потоком инертного газа при внепечной обработке обеспечит при неизменном расходе аргона более развитую поверхность раздела расплав-газ за счет создани  пузырьков меньшего размера, что позволит повысить эффективность процессов дегаз.ации стали.

Ожидаемый экономический аффект от внедрени  предлагаемого изобретени  при конвертерном переделе низкомарганцевистых и ванадиевочугунов составл ет около 2,67 млн.руб

.f

7

Фи.1

Claims (2)

1. ФУРМА ДЛЯ ПРОДУВКИ РАСПЛАВА' ГАЗОВЫМ ПОТОКОМ, содержащая головку с соплами и тракты для подачи газа и охладителя, образова ние концентрично расположенными тру-* бами, отличающаяся тем, что, с целью повышения стойкости фурмы и интенсификации процессов рафинирования стали и шлакообразования по ходу плавки путем пульсирующей подачи газа и возбуждения акустических колебаний при его истечении, центры выходных сечений сопл расположены на одной окружности 40,4-0,6) 61 по торцу сопловой головки, которая удалена на расстояние ?s (4-6)61 от среза Фурмы, выполненного в виде насадка, состоящего из цилиндрической части диаметром d, длиной 8_О= (0,5-1,5)d и конической части с углом раскрытия конусности р= 1-14°, направленным к срезу фурмы.

2. Фурма по π. 1, отличающаяся тем, что оси сопл про/ходят под углом ^=0,1-10° к оси фурмы.