SU1740433A1

SU1740433A1 - Устройство дл ввода в расплав порошкообразных материалов

Info

Publication number: SU1740433A1
Application number: SU914905363A
Authority: SU
Inventors: Григорий Соломонович Гальперин; Анатолий Михайлович Сизов; Борис Александрович Кустов; Рафик Сабирович Айзатулов; Станислав Иванович Жигач; Валерий Васильевич Соколов; Юрий Анатольевич Селезнев; Олег Викторович Низовский; Яков Семенович Гренадер
Original assignee: Западно-Сибирский Металлургический Комбинат Им.50-Летия Великого Октября
Priority date: 1991-02-06
Filing date: 1991-02-06
Publication date: 1992-06-15

Abstract

Изобретение может быть использовано в черной металлургии, в частности при вне- печной обработке стали порошкообразными материалами. Сущность: устройство дл ввода в расплав порошкообразных материалов содержит металлическую трубу 1, футе- рованную огнеупорами 2, внутренн полость которой соединена с источником порошкообразного материала. В трубе 1 установлена труба 3, образующа тракт подачи нейтрального газа. В трубе 3 установлено сопло 4. Сопло 4 выполнено в виде звездочки. Дополнительна труба 3 с соплом 4 установлена вдоль стенки металлической трубы 1 и закреплена на ней. Выходное сечение а сопла 4 размещено в трубе 1 на рассто нии, равном 0,5 - 8 внутреннего диаметра трубы 1 от выходного сечени b трубы 1. Площадь проходного сечени сопла 4 равна 0,02 - 0,25 площади проходного сечени трубы 1. 3 табл., 2 ил. со 2 О ы (А)

Description

Изобретение относитс к черной металлургии , в частности к устройствам дл вне- печной обработки стали.

Известна фурма, состо ща из центральной трубы с соплом Лавал на конце. Внутренн полость трубы соединена с источником порошкообразного материала и кислорода. Коаксильно центральной трубе расположены трубы дл подвода кислорода, подвода и отвода охлаждающей воды.

Однако данна фурма не может быть использована дл глубинной продувки ванны . В то же врем при продувке сверху на- блюдаетс значительный вынос порошкообразных присадок в пространство из-за разворота газопорошковой смеси внутри лунки.

Известна фурма дл продувки расплава , содержаща футерованную огнеупорами трубу, внутренн полость которой соединена с источником порошкообразного материала.

Недостатком указанного устройства вл етс формирование газового пузыр непосредственно за срезом фурмы на всех режимах продувки при любом расходе газа, вследствие чего происходит низка интенсивность ввода и плохое усвоение порошка расплавом.

Целью изобретени вл етс повышение интенсивности ввода и степени усвоени расплавом порошка.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве дл ввода в расплав порошкообразных материалов, содержащем футерованную огнеупорами трубу, внутренн полость которой соединена с источником порошкообразного материала, вдоль внутренней стенки трубы размещено сопло дл подачи нейтрального газа на рассто нии 0,5 - 8 диаметра трубы от ее среза, причем площадь проходного сечени сопла равна 0,02 - 0,25 площади проходного сечени трубы.

Размещение внутри трубы дополнительного сопла приводит к тому, что истекающа из этого сопла высокоскоростна стру инертного газа эжектирует газопорошковую смесь и сообщает ей дополнительную кинетическую энергию. При этом эпюра скоростного напора газопорошковой смеси приобретает рко выраженный максимум . Така газопорошкова стру внедр етс в расплав без образовани пузыр на срезе трубы, что позвол ет повысить интенсивность ввода порошка, приводит к прониканию порошка в расплав, эффективному дроблению формирующейс газопорошковой каверны и повышению степени усвоени порошка. Создание дополнительной струи

нейтрального газа приводит к интенсификации процесса перемешивани расплава и эффективному усреднению расплава по химическому составу. Кроме того, устран ютс пульсации газовой каверны, имеющие место в прототипе. Отсутствие пульсации газовой каверны приводит к тому, что не происходит зарастание канала порошкообразным материалом. Это позвол ет повыситьинтенсивностьввода

порошкообразных материалов.

Целесообразно использовать в качестве дополнительного звездчатое сопло, так как звездчата стру имеет большую .по

сравнению с круглой струей дальнобойность вследствие особенностей волновой структуры. Кроме того, звездчата стру обладает максимальным коэффициентом эжекции и, следовательно, така стру сообщает большему количеству частиц дополнительную кинетическую энергию. Звездчата стру устойчива в пространстве и не подвержена воздействию изгибно-крутильных колебаний .

Установка дополнительного сопла вдоль внутренней стенки трубы приводит к снижению гидравлического сопротивлени канала, что позвол ет при том же перепаде давлений увеличить расход газопорошковой смеси, а это повышает интенсивность ввода порошка.

Размещение выходного сечени дополнительного сопла внутри трубы на рассто нии , равном 0,5 - 8 внутреннего диаметра

трубы от ее выходного сечени , обусловлено следующими факторами. При расположении среза дополнительного сопла на рассто нии , меньшем 0,5 внутреннего диаметра трубы, эпюра скоростного напора

газопорошковой смеси имеет сильную асимметрию за счет большой разности скоростей между струей нейтрального газа, истекающей из дополнительного сопла, и газопорошковой струей, подаваемой через

трубу. Это вызвано тем, что при таком расположении дополнительна стру нейтрального газа не успевает сообщить частицам порошка кинетическую энергию, необходимую дл их разгона. В результате высокоскоростна стру нейтрального газа, истекающа из дополнительного сопла, внедр етс в расплав, а низкоскоростна газопорошкова смесь, подаваема по трубе , не может проникнуть глубоко в расплав.

Это ведет к образованию газового пузыр непосредственно за срезом трубы. Частицы порошка с формирующимис пузыр ми вынос тс в атмосферу, степень усвоени и интенсификаци ввода порошка снижаютс . Происходит постепенное зарастание канала . Фурма быстро выходит из стро .

При расположении выходного сечени дополнительного сопла в трубе на рассто нии , большем 8 внутренних диаметров трубы происходит сглаживание эпюры скоростного напора результирующей газопорошковой струей и постепенное исчезновение максимума скорости, наход щегос на оси дополнительного сопла. Это происходит из-за того, что скорости частиц постепенно сравниваютс со скоростью струи газа, натекающей из дополнительного сопла . В результате снижаетс дальнобойность суммарной струи и частиц в расплаве. Непосредственно за срезом фурмы образуетс пузырь газа, фурма зарастает и выходит из СТРОЯ.

Выбор площади проходного сечени дополнительного сопла, равным 0,02 - 0,25 площади проходного сечени трубы, производилс на основании результатов экспериментов . Выполнение площади проходного сечени дополнительного сопла менее 0,02 площади проходного сечени трубы нецелесообразно , так как в этом случае энергии струи нейтрального газа недостаточно дл сообщени необходимой кинетической энергии всей массе частиц. Частицы не проникают глубоко в расплав, а накапливаютс в области, прилежащей к фурме. Кроме того, эпюра скоростного напора не имеет рко выраженного максимума. В результате указанных причин по вл етс пульсирующий пузырь за срезом трубы и происходит зарастание фурмы. Снижаетс расход порошкообразных материалов, фурма выходит из стро .

При выполнении площади проходного сечени дополнительного сопла более 0,25 площади проходного сечени трубы возникает пульсирующий газовый пузырь за срезом трубы в месте внедрени в жидкость струи газа, истекающей из дополнительного сопла. Это происходит за счет того, что максимум эпюры скоростного напора результирующей газопорошковой струи как бы размываетс по радиусу результирующей струи. Возникновение пульсирующего газового пузыр приводит к постепенному зара- станию фурмы и снижению расхода порошкообразных материалов. Уменьшение расхода порошкообразных материалов происходит также и из-за уменьшени площади проходного сечени трубы, вызванного увеличением размеров дополнительного сопла. Эффективность работы фурмы резко снижаетс .

На фиг.1 показана фурма, продольный разрез по оси; на фиг.2 - вид А на фиг,1.

Устройство дл ввода в расплав порошкообразных материалов содержит металлическую трубу 1, футерованную огнеупорами 2, внутренн полость которой соединена с

источником порошкообразного материала. В трубе 1 установлена дополнительна труба 3, образующа тракт подачи нейтрального газа. В дополнительной трубе 3 установлено сопло 4. Сопло 4 выполнено в

0 виде звездочки. Дополнительна труба 3 с соплом 4 установлена вдоль стенки металлической трубы 1 и закреплена на ней. Выходное сечение а дополнительного сопла 4 размещено в трубе 1 на рассто нии, равном

5 0,5 - 8 внутреннего Диаметра трубы 1 от выходного сечени Ь трубы 1. Площадь проходного сечени дополнительного сопла 4 равна 0,02 - 0,25 площади проходного сечени трубы 1.

0 Устройство работает следующим образом .

Из порошкового питател в трубу 1, футерованную огнеупорами 2, поступает газопорошкова смесь. Одновременно с этим в

5 дополнительную трубу 3 поступает нейтральный газ от источника газа высокого давлени . Поступающий в дополнительную трубу 3 нейтральный газ через сопло 4, установленное в дополнительной трубе 3, ис0 текает со среза а в виде сверхзвуковой струи в трубу 1, в которой движетс газопорошкова смесь. Сверхзвукова высокоскоростна стру нейтрального газа эжектирует газопорошковую смесь и сооб5 щает ей дополнительную кинетическую энергию. В результате этого возрастает скорость газопорошковой смеси и скорость частиц , а эпюра скоростного напора суммарной струи приобретает рко выра0 женный максимум, который расположен по оси дополнительного сопла 4. Истека со среза b трубы 1, эта газопорошкова стру внедр етс в расплав. Наличие максимума в эпюре скоростного напора суммарной га5 зопорошковой струи приводит к прониканию этой струи глубоко в расплав без образовани посто нно пульсирующего газового пузыр непосредственно за срезом b трубы 1. Таким образом, предотвращаетс

0 зарастание трубы 1, увеличиваетс расход порошкообразных материалов. Кроме того, твердые частицы, обладающие большой скоростью, проникают глубоко в расплав, а формирующа с газопорошкова каверна

5 эффективно дробитс . В результате наличи дополнительной высокоскоростной струи газа происходит интенсификаци процесса гомогенизации расплава.

Результаты лабораторных исследований вли ни заглублени дополнительного

сопла 4 в трубе 1 на проникание струи газа и частиц в расплав приведены в табл.1.

П р и м е р. В услови х Западно-Сибирского металлургическое комбината (350- тонный ковш ККЦ-2) была проведена опытна проверка параметров изобретени в сравнении с прототипом. Производилась продувка 350-тонного ковша металла. Обработка металла велась через дополнительное сопло 4 аргоном и введением газопорошковой смеси. В опытах измен лась величина заглублени выходного сечени а дополнительного сопла 4 в трубе 1 и проходна площадь дополнительного сопла 4.

Результаты экспериментов приведены в табл.2 и 3.

Отношение площади сечени дополнительного сопла к площади сечени трубы равно 0,10.

Заглубление сопла равно 4,0.

Применение предлагаемого устройства позвол ет по сравнению с прототипом значительно интенсифицировать процесс ввода порошкообразных материалов (в 2- б раз), повышает степень усвоени порошка (на 5 - 20%), снижает продолжительность

обработки (в1,5 - 4 раза), уменьшает тепло- потери (на 5 - 30°) и значительно снижает себестоимость стали.

Claims

Формула изобретени Устройство дл ввода в расплав порошкообразных материалов, содержащее футерованную огнеупорами трубу, внутренн полость которой соединена с источником порошкообразного материала, отличающеес тем, что, с целью повышени интенсивности ввода и степени усвоени расплавом порошка, вдоль внутренней стенки трубы размещено сопло дл подачи нейтрального газа на рассто нии 0,5 - 8 диаметра трубы от ее среза, причем площадь

проходного сечени сопла равна 0,02 - 0,25 площади проходного сечени трубы.

Таблица 1

Образование пульсирующего пузыр за срезом устройства.

Таблица 2

2

у№.2

Таблица 3

ВидА