SU1715862A1 - Фурменный блок дл донной продувки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к устройствам дл  донной или комбинированной продувки металла в конвертерах или других сталеплавильных агрегатах . Целью изобретени   вл етс  повышение стойкости фурменного блока дл  донной продувки за счет периодического формировани  сверхзвуковых струй технологических газов. Конструкци  фурменного блока содержит размещенные на поверхности фурменной трубы с шагом, равным 1,4-10 калибрам трубы, втулки длиной 0,4-6 калибров из экзотермического материала , что способствует формированию внутри фурменной трубы при торцовом прогреве блока и сгорани  втулок профил  сопла Лавал  из материала внутреннего тугоплавкого блока и сгорании втулок профил  сопла Лавал  из материала внутреннего тугоплавкого покрыти  фурменной трубы. 2 ил., 1 табл. Ё

Description

Изобретение относитс  к области чер-- ной металлургии,.в частности к конструкци-,  м донных фурм, примен емых в% конвертерах с комбинированной продувкой металла.

. Целью изобретени   вл етс  повыше- ние стойкости фурменного блока дл  донг ной продувки за счет периодического формировани  сверхзвуковых струй технологических газов.

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что размещенные с определенным шагом на поверхности фурменной трубы втул- . ки из экзотермического материала позвол ют в процессе эксплуатации фурменного блока, например в днище конвертера , периодически, по мере торцового прогрева блока, сгорани  ближайшей к го р чему торцу блока втулки, локального прогрева фурменной трубы и оплавлени 

внутреннего покрыти  в месте расположени  этой втулки формировать внутри фурменной трубы профиль сопла Лавал , Подаваемый по цилиндрическим трубам газ при перепаде давлений .на входе и выходе 0,5-1,5 МПа имеет низкую температуру. Температура фурменной трубы с внутренним покрытием также мала, поскольку поступающего из футеровки днища конвертера тепла недостаточно дл  ее прогрева более 200°С, и только гор чий торец фурменного блока, непосредственно контактирующий при эксплуатации конвертера с жидким металлом , прогреваетс  до высокой температуры . При торцовом нагреве блока до 1200°С воспламен етс  и сгорает ближайша  к гор чему торцу блока втулка из экзотермического материала, расположенна  снаружи фурменной трубы. Расположенный между первой и второй втулками огнеупор

сл со

о

го

Ј

не позвол ет выделившемус  теплу достичь и воспламенить вторую втулку, все выделившеес  при экзотермической реакции сгорани  первой втулки тепло расходуетс  на нагрев окружающего ее огнеупора и локальный нагрев участка фурменной трубы, на котором она расположена. Состав и количество экзотермического материала, из которого изготовлена втулка, подбираетс  таким образом, чтобы выделившегос  тепла при ее сгорании хватило дл  нагрева участка трубы под ней до температуры, при которой происходит локальный нагрев и оплавление внутреннего покрыти  фурменной трубы. Образующийс  на внутренней поверхности фурменной трубы по с из силикатного (в зависимости от химсостава внутреннего покрыти ) расплава под действием движущегос  по фурме газа натекает и охлаждаетс  на более холодном участке внутреннего покрыти . Образующийс  натек из расплавленного материала внутреннего покрыти  фурменной трубы придает внутренней поверхности фурменной трубы в месте расположени  первой (сгоревшей) втулки профиль сопла Лавал . Это, в свою очередь, при неизменных давлени х в подвод щих трубопроводах и расходе газа позвол ет ускорить подаваемый газ до сверхзвуковой скорости на выходе из фурмы . Сверхзвукова  скорость газа позвол ет переместить зону взаимодействи  струи и металла вглубь ванны и ликвидировать вихревую турбуленцию металла на поверхности донного фурменного блока, что значительно увеличивает его стойкость. По мере поплавочной эрозии днища конвертера вместе с фурменными блоками спрофилированное на внутренней поверхности фурмы сопло Лавал  также укорачиваетс , характер истечени  газовой струи измен етс , скорость газа уменьшаетс , но по мере прогрева торца блока срабатывает следующа  втулка из экзотермического материала и на внутренней поверхности фурмы вновь профилируетс  сопло Лавал  и т.д., вплоть до полного износа фурменного блока.

Примен емые донные фурмы снабжены трубами с наружным диаметром 8-40 мм и толщиной внутреннего износостойкого покрыти  0,5-2 мм. Параметры, характеризующие длину втулок из экзотермического материала и шаг их расположени  на наружной поверхности трубы, отрабатывались экспериментально и представлены в таблице сравнительных испытаний известного и предложенного фурменных блоков. С этой целью в футеровке днища индукционной печи стационарно устанавливают от 2 до 4

направл ющих стальных труб и прикрепл ют их к корпусу печи фланцами. На фурмен- ных трубах различного диаметра с внутренним покрытием укрепл ют втулки 5 одинаковой длины с различным шагом или измен ют длину втулок при посто нном шаге . Первую втулку всегда укрепл ют на гор чем торце трубы. Пространство между втулками заполн ют периклазовым порош0 ком на растворе сернокислого магни . В собранном виде фурменные трубы плотно устанавливают в направл ющих в футеровке печи, подключают газопроводы с индиви- дуальным регулированием расхода,

5 включают подачу азота и заливают расплавленный во второй печи металл. Температуру металла поддерживают на уровне 1550- 1600°С. После 10-минутной выдержки металла в печи с продувкой газом по донным

0 фурмам расплав сливают и извлекают фурменные трубы из направл ющих. Наружным осмотром убеждаютс  в целости втулок или их сгорании, наличии прогаров на фурменных трубах. После распиловки труб по

5 образующей определ ют эффект формировани  внутреннего профил  Лавал  и зависимость его от шага нанесени  и длины наружныхг втулок.

В результате проведенных испытаний

0 установлено, что дл$} профилировани  сопел Лавал  из материала внутреннего покрыти  фурменных труб целесообразно примен ть втулки длиной именно 0,4-6,0 калибров фурменных труб, так как при мень5 ших длинах в образующемс  внутри трубы профиле сопла конфузорна  часть коротка , угол раскрыти  диффузора мал, а критический диаметр незначительно отличаетс  от начального значени . При большей длине

0 втулки на внутренней поверхности трубы образуютс  чешуйчатые натеки, не воспроизвод щие профиль сопла Лавал .

Указанные значени  щага, с которым размещаютс  на наружной поверхности

5 фурменной трубы втулки из экзотермического материала 1,4-10,0 калибров, обеспечивают , во-первых, сохранность ниже лежащей на трубке втулки за счет размещенного между ними огнеупорного матери0 ала, из которого формуетс  блок, а во-вторых, максимальную продолжительность сверхзвукового истечени  газа по фурменной трубе со спрофилированным внутри соплом Лавал . При шаге менее 1,4

5 калибра возможно воспламенение двух соседних втулок снаружи трубы; более 10 калибров - после разрушени  сопла Лавал  в блоке вследствие его по плавочной Эрозии увеличиваетс  промежуток времени до сгорани  следующей втулки и формировани 

очередного сопла и, соответственно, дозвукового истечени  газа из фурменного блока, ускор ющего износа блока (относительно износа при сверхзвуковом истечении).

Толщина втулок из экзотермического материала не оговариваетс , поскольку она зависит от конкретных условий изготовлег ни  фурменного блока - толщин стенки металлической трубы из нержавеющей или обычной стали и внутреннего покрыти  на ней, состава экзотермического материала втулок, и, соответственно, количества выдел емого при их сгорании тепла. Важно лишь, чтобы экзотермический материал сгорал максимально быстро и развиваема  температура не превышала температуру плавлени  материала трубки, но была достаточной дл  расплавлени  на локальном участке внутреннего покрыти  на фурменной трубе. ,

Нафиг.1 изображена запрессованна  в огнеупорный материал 1 металлическа  труба 2 с внутренним Покрытием 3 и размещенными с определенным шагом втулками из экзотермического материала 4; на фиг.2 - этот жечблок после размывани  его части в процессе эксплуатации в днище конверте- ра. Ближайша  к гор чему торцу блока втулка 5 после сгорани  сформировала на внутренней поверхности фурменной трубы сопло Лавал  со свойственными ему параметрами - критическим диаметром dKp и углом раскрыти  диффузора а.

Пример изготовлени  и сравнительного испытани  (см. таблицу), фурменных бло- ков.

На внутреннюю поверхность двух труб длиной 500 мм с наружным диаметром 10,2 мм и толщиной стенки 2 мм нанос т эмалевое покрытие толщиной 1 мм. Состав эмали, мас.%: Si02 51; ВаОз 27, СаО 4,3; 2,3; Мп20з 0,5; №20 12,5; К20 1,2; (Co+Ni)0 1,2, т.пл. 950°С. В одной половине разрезанного блока БПГК-11 сверл т центральное отверстие диаметром 10,2 мм и впрессовывают в него одну трубку, в дальнейших испытани х этот блок имитировал блок-прототип./

При изготовлении предлагаемого фурменного блока втулки прессуют из алюмо- термитной массы на св зке и$ каменноугольного пека и натриевой селитры с 98% NaNOa с температурой горени  1250°С. Длина втулки 20 мм, толщина стенок 10 мм. Четыре втулки наклеивают с ша-

том 50 мм на наружную поверхность второй трубы, начина  с гор чего торца. Во второй половине блока БПГК-11 длиной 460 мм рассверливают центральное отверстие до диаметра 31 мм. Полученный при сверлении порошок используют, смешав с жидким стеклом, дл  заполнени  пространства между втулками и уплотнени  зазора при монтаже фурменной трубы в блок. Блоки устанавливают в днище 300 кг опытного конвертера на опытно-экспериментальном заводе УралНИИчермета. После комбинированной продувки 15 плавок с подачей по донным фурмам азота с интенсивностью 0,28 м3/мин конвертер охлаждают, отсоедин ют днище, извлекают блоки и замер ют их износ. Блок-прототип укорочен на 27 мм, второй на 9 мм, в нем сгорела одна торцова  втулка. После извлечени  из блоков фурменные трубы разрезают по диаметру. Визуально установлено, что вблизи оплавленного торца труб внутреннее эмалевое покрытие сохранилось в различной степени. В первом блоке-прототипе эмалевое покрытие незначительно утончено, во второй фурменной трубе сформирован из эмалевого покрыти  профиль, подобный соплу Лавал , с критическим диаметром 2,8 мм и углом раскрыти  диффузорной части 7-8 град.

Предложенна  конструкци  фурменного блока позвол ет получать внутри фурменнойтрубыпериодически восстанавливаемые сопла Лавал . Струи газа из фурм с соплами имеют сверхзвуковые скорости, что обеспечивает повышение стойкости фурменных блоков дл  донного дуть  за счет перемещени  зоны взаимодействи  газа с металлом в ванну расплава.

Технико-экономические преимущества изобретени  по сравнению с прототипом заключаютс  в повышении стойкости фурменных блоков не менее чем в 2-2,5 раза.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Фурменный блок дл  донной продувки металла, включающий запрессованную в ог- неупор трубу с внутренним покрытием из материала с температурой плавлени  меньшей , чем у трубы, отличающийс  тем, что, с целью повышени  стойкости путем периодического формировани  сверхзвуковых струй технологических газов, блок снабжен втулками из экзотермического материала длиной 0,4-6 калибров фурмен- ной трубы, размещенными на ее наружной поверхности с шагом 1,4-10 калибров.

   (Due. 2