SU1328387A1

SU1328387A1 - Tuyere for blowing melt

Info

Publication number: SU1328387A1
Application number: SU853943622A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Михайлович Сизов; Станислав Иванович Жигач; Анатолий Петрович Иванов; Владимир Евгеньевич Никольский; Владимир Алексеевич Семенов; Александр Семенович Шкраб; Елена Владимировна Петрова; Роман Михайлович Кричкер; Борис Дмитриевич Червяков; Михаил Андреевич Третьяков; Александр Валентинович Пан; Михаил Сергеевич Кокорев; Ольга Игоревна Швецова
Original assignee: Ленинградский механический институт; Нижнетагильский металлургический комбинат им.В.И.Ленина
Priority date: 1985-08-19
Filing date: 1985-08-19
Publication date: 1987-08-07

Abstract

Изобретение относитс к области черной металлургии, в частности к устройствам дл продувки расплавленного металла нейтральным и окислительным газом в ковшах, конверторах, мартеновских печах, и может быть использовано в металлургии и химической промьшшенности при продувке рас- . творов и расплавов. Цель изобретени - интенсификаци процессов рафинировани расплава, позвол юща ускорить дробление и вынос неметаллических включений, удаление водорода, перемешивание в расплаве легирующих добавок . Фурма содержит водоохлаждаемый /5 /7 со tc сх со сх Тб т/1The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular, to devices for blowing molten metal with neutral and oxidizing gas in ladles, converters, open-hearth furnaces, and can be used in metallurgy and chemical industry when expanding gas. tvorov and melts. The purpose of the invention is to intensify the processes of refining the melt, which makes it possible to accelerate the crushing and removal of non-metallic inclusions, the removal of hydrogen, and the mixing of alloying additives in the melt. The lance contains water-cooled / 5/7 with tc sk with cx TB t / 1

Description

корпус 1, размещенную в нем металлическую трубу 2, на выходных концах которых установлено сопло 3. Выходное сечение а сопла 3 вьшолнено в виде звездочки. Профиль сопла 3 сформирован фигурньми стенками. Внутри металлической трубы 2 размещены трубопроводы 5, проход щие через фигурные стенки сопла 3 в карманы 6, которые сообщены с полостью 7, образованной внутренней поверхностью кор1a housing 1, a metal pipe 2 accommodated therein, at the output ends of which a nozzle 3 is installed. The output section a of the nozzle 3 is shaped as an asterisk. The nozzle profile 3 is formed by shaped walls. Inside the metal pipe 2, pipelines 5 are placed, passing through the shaped walls of the nozzle 3 into pockets 6, which communicate with the cavity 7 formed by the inner surface of the core.

Изобретение относитс к черной металлургии, в частности к устройствам дл продувки расплавленного металла нейтральным и окислительньм газом в KOBmaXj конвертерах, мартеновских печах, и может быть использовано в металлургии и химической про- мыпшенности при продувке растворов и расплавов.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular, to devices for blowing molten metal with neutral and oxidizing gas in KOBmaXj converters, open-hearth furnaces, and can be used in metallurgy and chemical industry when purging solutions and melts.

Цель изобретени - интенсификаци процессов рафинировани расплава.The purpose of the invention is to intensify the melt refining processes.

На фиг.1 изображена фурма с водо- охлаждаемым корпусом и соплом, сечение выходного отверсти каждого выполнено в виде звездочки, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.З - разрез Б-Бнафиг .1 на фиг.4 и 5 - выходное отверстие фурмы, выполненное в виде четьфехлу- чевой звездочки, одна из границ каждого луча которых вьшолнена криволинейной , сечение; на фиг.6 и 7 - выходное отверстие фурмы, в котором обе гра.ницы каждого луча вьшолнены криволинейными, сечение.Figure 1 shows a lance with a water-cooled body and nozzle, the cross section of the outlet of each is made in the form of an asterisk, a longitudinal section; Fig. 2 shows a section A-A in Fig. 1; Fig. 3 shows a section of B-Bnafig. 1 in Fig. 4 and 5 — an outlet of a tuyere, made in the form of a four-flail sprocket, one of the borders of which each beam filled with curvilinear, section; Figures 6 and 7 show the outlet of a tuyere, in which both boundary lines of each beam are curved, section.

Фурма состоит из водоохлаждаемого корпуса 1, размещенной в нем металлической трубы 2, вл ющейс газопрово- д щим каналом, на выходных концах водоохлаждаемого корпуса I и металлической трубы 2 жестко закреплено сопло 3. Выходное сечение q сопла 3 выполнено , например, в виде четырехлу- чевой звездочки. Профиль сопла 3 сформирован фигурными стенками 4. Угол,при вершинах 5 лучевой звездочки лежит в диапазоне 2-30. Границы 6 лучей звездочки выполнены пр молинейпуса 1 и наружной поверхностью трубы 2. Интенсификаци процессов рафинировани расплава достигаетс при распадении струи газа и образовании мелких пузырьков газа, которые разнос тс по всему объему расплава устойчивым тороидальным вихрем, образованным в расплаве вследствие эжектирова- ни расплава на активном участке струи, 2 з.п. ф-лы, 7 ил.The lance consists of a water-cooled body 1, a metal pipe 2 placed therein, which is a gas duct, at the output ends of the water-cooled body I and a metal pipe 2 a rigidly fixed nozzle 3. The output section q of the nozzle 3 is made, for example, in the form of a four-layer sprocket wheel The profile of the nozzle 3 is formed by curly walls 4. The angle at the tops of the 5-pointed asterisk lies in the range of 2-30. The boundaries of the 6 rays of the sprocket are made of the propeller 1 and the outer surface of the pipe 2. The melt refining processes are intensified when a gas jet disintegrates and small gas bubbles are formed, which are distributed throughout the melt by a stable toroidal vortex formed in the melt due to ejection of the melt on the plot of the jet, 2 z. p. f-ly, 7 ill.

ными. Внутри металлической трубы 2 размещены трубопроводы 5, проход щие через фигурные стенки сопла 3 в карманы 6, карманы 6 сообщены с поло- стью 7, образованной внутренней поверхностью водоохлаждаемого корпуса 1 и наружной поверхностью металлической трубы 2. Фигурные стенки 4 сопла 3 соединены друг с другом, с металли- 0 ческой трубой 2 и с водоохлаждаемым корпусом 1 сварными швами 8.nym. Inside the metal pipe 2, pipelines 5 are placed, passing through the shaped walls of the nozzle 3 into pockets 6, pockets 6 communicating with a cavity 7 formed by the inner surface of the water-cooled body 1 and the outer surface of the metal pipe 2. The shaped walls 4 of the nozzles 3 are connected to each other with metal pipe 2 and with water-cooled casing 1 weld seams 8.

Одка или все границы в каждого луча звездочки могут быть выполнены криволинейными.Any or all of the boundaries in each ray of the asterisk can be curved.

5five

Фурма работает следующим образом.The lance works as follows.

По внутренней полости металлической трубы 2 газ поступает в сопло 3, поперечное сечение которого выполне0 но в виде звездочки. При движении газа по соплу 3 на стенках, вл ющихс границами в лучей звездочки, нарастает пограничный слой. Из-за трени газа о стенки сопла 3 скорость его отThrough the inner cavity of the metal pipe 2, the gas enters the nozzle 3, the cross section of which is in the form of an asterisk. When gas moves through the nozzle 3 on the walls, which are boundaries in the rays of an asterisk, the boundary layer increases. Because of the friction of the gas against the walls of the nozzle 3, its velocity is from

5 центра к периферии убывает. При зтом в вершинах 5 лучей звездочки воздействие сил трени на поток максимально . В широкой части лучей дро потока тормозитс незначительно. В острых углах (меньше 30°) пульсации потока подавл ютс . Это приводит к тому, что линии тока в окрестности вершин 6 лучей звездочки остаютс параллельными стенкам сопла 3. Истекающа из выходного сечени а сопла 3 стру газа проникает в расплав, сохран на. значительном рассто нии свою форму. На боковой поверхности струи газа в расплаве образуютс то05 center to the periphery decreases. At this point, in the tops of the 5 rays of the asterisk, the effect of the friction forces on the flow is maximal. In the widest part of the rays, the flow draw slows down slightly. At acute angles (less than 30 °), flow pulsations are suppressed. This leads to the fact that the current lines in the vicinity of the vertices of the 6 rays of the sprocket remain parallel to the walls of the nozzle 3. The gas stream flowing out of the exit section of the nozzle 3 penetrates the melt and remains on. considerable distance its shape. On the side surface of the gas jet in the melt are formed

5five

роидальные вихри переменного сечени , что снособствует сохранению формы струи. На определенном рассто нии от выходного сечени а сопла 3, завис щем от отношени давлени газа в трубе 2 к давлению в расплаве в окрестности выходного сечени « сопла 3 и наибольшей ширины поперечного сечени луча звездочки, стру распадаетс . Образующеес при этом большое количество мельчайших пузырьков газа разноситс по всему объему расплава устойчивым тороидальным вихрем, который образуетс в расплаве вследствие эжектировани расплава на активном участке струи.Roidal vortices of variable cross section, which help to preserve the shape of the jet. At a certain distance from the outlet section a of the nozzle 3, depending on the ratio of the gas pressure in the pipe 2 to the pressure in the melt in the vicinity of the outlet section of the nozzle 3 and the maximum cross-sectional width of the asterisk, the jet disintegrates. The resulting large amount of the smallest gas bubbles is carried throughout the entire volume of the melt by a stable toroidal vortex that is formed in the melt due to the ejection of the melt in the active part of the jet.

Однонаправленный тороидальный вихрь в расплаве способствует удлинению активного участка струи. При этом 20 существенно уменьшить материальные у выходного сечени а сопла 3 не образуетс газовый пузырь, в сипу чего не возникает гидравлический удар в расплаве.A unidirectional toroidal vortex in the melt contributes to the elongation of the active part of the jet. In this case, 20 substantially reduce the material at the exit section a of the nozzles 3 and a gas bubble does not form, in which there is no hydraulic impact in the melt.

и производственные затраты на их из готовление, сократит расход нейтрал ного и окислительного газа, снизит угар металла и повысит качество по лучаемого продукта.and the production costs of their preparation will reduce the consumption of neutral and oxidizing gas, reduce the waste of the metal and improve the quality of the product obtained.

Таким образом, использование изобретени приводит к увеличению стойкости фурмы. При этом по вл етс возможность увеличить расход рафинирующего газа в 10 раз по сравнению с ци- линдрическим соплом и в 3-5 раз по сравнению со щелевым и серповидным соплом. Следовательно, количество и площадь боковой поверхности рафинирующих пузырьков в газе резко возрастает , что значительно интенсифицирует такие процессы рафинировани расплава как дробление и вынос неметаллических включений, удаление водорода , перемешивание в расплаве легирующих добавок. Гидрогазодинамические преимущества фурмы привод т кThus, the use of the invention leads to an increase in the resistance of the tuyere. In this case, it is possible to increase the consumption of refining gas by a factor of 10 compared with a cylindrical nozzle and by a factor of 3-5 compared with a slit and sickle nozzle. Consequently, the number and area of the side surface of refining bubbles in the gas increases sharply, which significantly intensifies such processes of melt refining as crushing and removal of non-metallic inclusions, removal of hydrogen, mixing in the melt of alloying additives. The hydrogasdynamic advantages of the tuyere lead to

8387483874

тому, что реакционна зона образуетс на рассто нии, в 2 раза большем, чем дл эквивалентного по расходу круглого сопла, от выходного сечени сопла в области распада струи на мельчайшие пузырьки. При этом переокисление металла не происходит вследствие высоких скоростей отвода продуктов реакции в объем расплава и подвода новых порций расплава в реакционную зону. Применение фурм в металлургическом производстве дл продувки расплавленного металла нейтральным и-окислительным газом в ковшах , конвертерах и мартеновских печах , а также в цветной металлургии и химической промьшшенности при продувке растворов и расплавов позволитthat the reaction zone is formed at a distance, 2 times greater than for a round nozzle equivalent in consumption, from the exit section of the nozzle in the region of jet disintegration into the smallest bubbles. In this case, the metal is not over-oxidized due to the high rates of removal of the reaction products into the volume of the melt and the supply of new portions of the melt to the reaction zone. The use of tuyeres in metallurgical production for purging molten metal with neutral and oxidizing gas in ladles, converters and open-hearth furnaces, as well as in non-ferrous metallurgy and chemical industry when purging solutions and melts will allow

10ten

1515

существенно уменьшить материальные significantly reduce material

и производственные затраты на их изготовление , сократит расход нейтрального и окислительного газа, снизит угар металла и повысит качество получаемого продукта.and production costs for their manufacture, reduce the consumption of neutral and oxidizing gas, reduce the waste of metal and improve the quality of the product.

Claims

1. Melt purge lance, comprising a housing with a composite nozzle head, characterized in that, in order to intensify the melt refining processes, the cross section of the outlet of the lance nozzle is in the form of an asterisk.

2. A lance pop. 1, distinguished by the fact that the boundaries of the rays of the asterisk are straight-line.

3. Furma POP.1, characterized in that at least one of the boundaries of each beam of the asterisk is curvilinear.

Fib.2

F1 / g.Z.

FIG H

FIG. five

FIG. 6

Fy

Editor S.Patrusheva

Compiled by S. Sorokin

Tehred A. Kravchuk Proofreader I. Muska

Order 3454/29

Circulation 549Subscribe

VNSHPI State Committee of the USSR

for inventions and discoveries 113035 ,. Moscow, Zh-35, Raushsk nab. 4/5

Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4