UA10372U - Занурена фурма для продувки та введення реагентів в розплав - Google Patents

Abstract

Занурена фурма для продувки та введення реагентів у розплав містить охолоджуваний трубний корпус з сальниковим компенсатором термічних напружень і патрубками для підведення та відведення охолоджуючої води, введення газових і газопорошкових реагентів, розташованими у верхній частині фурми, у нижній частині якої встановлена сферична головка з соплами для продувки газоподібними реагентами, розміщеними під кутами до вертикальної осі, і центральним соплом для подавання газопорошкових реагентів, з'єднаним з центральною трубою, а всередині фурми співвісно встановлені труби для підведення і відведення охолоджувача і подавання газових і газопорошкових реагентів, а також пристрій сигналізації. Обладнана розташованою співвісно з центральною трубою і з'єднаною з пристроєм сигналізації змінною трубою для введення газопорошкових реагентів у розплав з верхнім торцевим фланцем і розташованим всередині центрального сопла насадковим профільним соплом, з'єднаним з змінною трубою, а також додатковими фігурними компенсаторами розвантаження термічних напружень головки фурми, які нижніми кінцями встановлені в головку, а верхніми з'єднані з зовнішньою поверхнею внутрішньої труби для виведення охолоджувача.

Description

Опис винаходу

Корисна модель належить до конструкції водоохолоджувальних занурених фурм для продувки металу і 2 подачів розплав модифікуючих чи рафінуючих порошкоподібних реагентів в конверторах, мартенівських печах і інших плавильних агрегатах. Такі фурми можна використати для сумісної подачі газоподібного пального і окислювача з додатком у вигляді пилу твердого матеріалу (наприклад, порошкоподібних відходів, отриманих на установках сухого гасіння коксу) чи жужілеутворюючих і рафінуючих реагентів.

Взаємодія порошкоподібних реагентів з розплавом при навуглецюванні чи рафінуванні в конверторах 70 повинна протікати в обмежений час (на протязі 10, реально - 6...8 хвилин). Тому дуття повинно забезпечувати максимально можливу турбулізацію розплаву, необхідну для інтенсивного перемішування газоподібних, рідких та твердих реагентів.

Наведені жорсткі умови суттєво впливають на стійкість фурм, які являють собою завалисті, трудомісткі в виготовленні і дорогі пристрої. 12 Спроби забезпечити високу стійкість фурм в аспекті високих вимог до інтенсивності продувки здійснювались неодноразово.

Наприклад, відомий пристрій для подачі в розплав кисню і сипких матеріалів (а. с. СССР Мо817067. М. кл З

С21С,5/48, 1981р.), який містить концентрично розміщені труби, що вміщують утворюючі тракти подачі кисню, підводу і відводу охолоджуючої води, тракт подачі сипких матеріалів, утворений встановленою в тракті подачі кисню полою змінною вставкою з кінцевиком на нижньому Її кінці, бункер і спонукач подачі сипких матеріалів, виконаний у вигляді шнека, встановленого аксіально вставці, яка виконана телескопічною і верхнім кінцем жорстко з'єднана з бункером, встановленим з можливістю обертання, а шнек нерухомо закріплений над трактом подачі сипких матеріалів, при цьому кінцевик виконано з профільними соплами для подачі кисню.

Відомий пристрій не може забезпечити інтенсивне перемішування і повне використання у процесі 22 рафінування сипких матеріалів, що подаються самопливом в розплав, тому що значна їх частина виноситься -о відхідними газами.

Пристрій не тільки складний в конструктивному виготовленні (обертовий бункер жорстко з'єднаний з телескопічною вставкою, нерухомий шнек, електродвигун з шестерневою парою і т.п.), але і в експлуатації.

Незначна поломка або перекос в системі призведуть до змушеної зупинки. с

Система подачі кисню в розплав знаходиться під тиском і тому порушення телескопічного з'єднання ча центральної змінної вставки з трубою з'єднуючою її з бункером подачі сипких матеріалів, призведе до випуску кисню в навколишнє середовище, і як наслідок - до аварійної ситуації. о

Під час подачі сипких матеріалів по тракту полої змінної вставки може відбуватись стирання вставки і Га») кисень, потрапляючи в порожнину змінної вставки з сипкими матеріалами, не тільки порушить режимні

Зо характеристики процесу продувки металу, але й може призвести до загоряння всього пристрою, що приведедо (7 аварії.

З числа відомих водоохолоджуваних занурених пристроїв для одночасної подачі дуттьових газів і порошкових реагентів в розплав в плавильному агрегаті з метою рафінування до запропонованої по технічній « сутності і здобутому ефекту найближчою є фурма для пічних ванн, яка використовує газоподібні і сипкі реагенти З 70 |патент ЕПВ Мо0109916, М. кл3 С?21С5/46, 1983р.1. с Занурена фурма має зовнішній корпус з сальниковим компенсатором термічних напружень і патрубками для :з» підводу та відводу охолоджуючої води, розташованими в верхній його частині, а у нижній - сферичну головку з центральним соплом для вводу порошкових рафінуючих реагентів в потоках газів. Головка також має розміщені вище центрального сопла яруси, розосереджені між собою, вихідні отвори різних діаметрів, спрямовані під - 15 кутами до вертикальної осі, відповідно, 10-152, 30-45 та 60-1202 для продувки рідкої ванни газоподібними потоками. Для підводу газопорошкових рафінуючих реагентів співвісно відносно інших труб розміщена окрема (ав) центральна труба, в верхній частині якої є патрубок для вводу газопорошкових реагентів, який розміщено вище сю верхньої частини корпусу. Фурма обладнана пристроєм для сигналізації порушення системи охолодження.

Суттєво допомагаючи інтенсивному перемішуванню розплаву, така фурма здатна швидко виходити з ладу у -і 50 зв'язку з абразивним розмиванням центральної труби, при цьому зменшується Її стійкість. Оскільки конструкція

Кз багатоблочна і її ремонт трудоємкий, то за умови найменшого ушкодження пристрою необхідна його повна заміна, що впливає на тривалість процесу плавки.

У відомому пристрої його основна частина - головка складна не тільки конструктивно, але і в зварювальному виконанні, що погіршує конструкцію і створює складність здійснення підводу енергоносіїв, а також знижує надійність і стійкість головки фурми до термічних напруг при її роботі в зоні рідкого розплаву. с Конструкція відомої фурми не дозволяє забезпечити рафінування рідких металу і шлаку по всьому об'єму ванни, що призводить до неповного засвоювання реагентів і, як наслідок, до малої ефективності процесу.

В основу корисної моделі поставлено завдання удосконалення конструкції зануреної фурми для продувки та вводу реагентів в розплав, в якій внаслідок введення змінної труби з насадовим профільованим соплом і бо торцевим фланцем, а також введення додаткових фігурних компенсаторів розвантаження термічних напружень головки, забезпечується подовження терміну експлуатації та надійність роботи фурми і за рахунок цього збільшується продуктивність плавильних агрегатів.

Поставлена задача вирішується тим, що занурена фурма для продувки та введення реагентів у розплав, яка містить охолоджуючий корпус з сальниковим компенсатором термічних напружень і патрубками для підведення б5 та відведення охолоджуючої води, введення газових і газопорошкових реагентів, розташованими у верхній частині фурми, у нижній частині якої встановлена сферична головка з соплами для продувки газоподібними реагентами, розміщеними під кутами до вертикальної осі, і центральним соплом для подавання газопорошкових реагентів, з'єднаним з центральною трубою, а всередині фурми співвісно встановлені труби для підводу і відводу охолоджувача і подачі газових і газопорошкових реагентів, а також пристрій сигналізації, згідно пропозиції, обладнана розташованою співвісно з центральною трубою і з'єднаною з пристроєм сигналізації змінною трубою для введення газопорошкових реагентів у розплав з верхнім торцевим фланцем і розташованим всередині центрального сопла насадковим профільним соплом, з'єднаним з змінною трубою, а також додатковими фігурними компенсаторами розвантаження термічних напружень головки фурми, які нижніми 7/о Кінцями встановлені в головку, а верхніми - з'єднані з зовнішньою поверхнею внутрішньої труби для виведення охолоджувача.

Перша додаткова відмінність полягає в тому, що в нижній частині змінної труби встановлена обойма, всередині якої розташований верхній кінець насадового профільного сопла.

Друга додаткова відмінність - додаткові компенсатори розвантаження термічних напружень головки фурми /5 Виконані з фігурних елементів 7-подібної форми.

Виконання труби для транспортування газопорошкових реагентів в розплав з верхнім торцевим фланцем і насадковим профільним соплом змінною дозволяє, по-перше, багаторазово змінювати її після виходу з ладу, залишаючи для подальшого використання основний каркас фурми, який дорого коштує, і тим самим використовуючи його для подальшої праці. По-друге, ефективно використовується кільцевий проміжок між 2о центральною та змінною трубами для системи оперативної сигналізації абразивного зносу змінної труби. При прориві змінної труби в закритій повітряній порожнині проміжку між центральною і змінною трубами підвищується тиск і внаслідок цього надходить сигнал на аварійну систему. По-третє, що найбільш важливо - це можливість продовжувати продувку і введення газопорошкових реагентів до закінчення плавки при отриманні сигналу про абразивні стирання змінної труби. При цьому заповнюється порошками не тільки змінна труба, але й повітряна г порожнина проміжку між центральною і змінною трубами, а введення газопорошкових та газових реагентів у З розплав продовжується.

При знаходженні металевої головки фурми у рідкому розплаві, тобто у зоні високих температур, відбувається розширення її в об'ємному і ваговому напряму, а поза рідкого розплаву - навпаки. Це явище має назву "гармонь", тобто постійно відбуваються змінювання форми головки - плюсові і мінусові коливання. с зо Введення додаткових компенсаторів розвантаження термічних напружень головки фурми, виконаних у вигляді 2-подібних фігурних елементів, дозволяє при знаходженні нижньої частини корпуса і головки фурми у - розплаві чи поза нею розвантажувати (компенсувати) термічні напруження, попереджаючи і запобігаючи появі с тріщин, перекосів і розривів не тільки у головці, але й у кільцевих з'єднаннях головки і труб, збільшуючи стійкість і надійність всієї конструкції фурми у роботі. о

Запропонована занурена фурма володіє ще однією найважливішою особливістю - багатофункціональністю. пе

При зміні кута нахилу сопел окислювача та подачі палива по змінній трубі з профільним соплом занурена фурма буде використовуватися як - пальник (пальник-фурма). У першому періоді процесу після завантаження металевої шихти фурму-пальник можна використати для нагріву та плавлення, а потім після перемикання подавати змінною трубою через профільне сопло рафінуючі або модифікуючі реагенти потоком нейтрального « тазу. шщ с Тому запропонована конструкція зануреної фурми дозволяє використовувати й у різних агрегатах для . нагріву, плавлення і продування, а також у пристроях позапічної обробки розплавів з метою рафінування, а наприклад у ковшах, міксерах та інш.

Відмінні ознаки пропозиції підтверджують не тільки оригінальність і новизну пропонованого пристрою, а також дозволяють забезпечити подовження терміну експлуатації та надійність роботи фурми і за рахунок цього - збільшують продуктивність плавильних агрегатів.

Далі суть пропозиції пояснюється докладним описом запропонованої зануреної фурми з посиланням на о креслення, де відображено: 2) на Фіг.1 - повздовжній розріз нижньої частини фурми; на Фіг.2 - повздовжній розріз верхньої частини фурми;

Ш- на Фіг.3З - загальний вигляд фурми з частковим повздовжнім розрізом сальникового компенсатора термічних

Із напружень; на Фіг4 - поперечний розріз фурми по А-А з місцем встановлення фігурного компенсатора термічних напружень.

На Фіг.5-7 - фігурний компенсатор 2-образної форми, загальний вигляд.

Занурена фурма для продувки і введення реагентів в розплав включає зовнішній охолоджуваний трубний с корпус 1 і концентрично розміщені з зазорами труби - внутрішню - 2, роздільну - З, центральну - 4 і змінну - 5, яка розташована всередині труби 4 з зазором. Кільцеві зазори призначені між корпусом 1 і внутрішньою трубою 2 - для виведення охолоджувача, між трубами 2 і З - для подачі окислювача, між трубами З і 4 - підводу бо охолоджувача, між трубами 4 і 5 - для підключення системи сигналізації виходу з ладу змінної труби 5 для подавання газопорошкових реагентів.

До корпусу 1 та внутрішньої 2, роздільної З і центральної 4 труб в нижній їх частині по кільцю приєднана для створення єдиного охолоджуваного контуру кільцева головка б з розміщеним по центру соплом 7, до верхньої частини якого жорстко приєднана нижня частина центральної труби 4. 65 Всередині центрального фігурного сопла 7 розміщено насадкове профільне сопло 8, яке з'єднано верхньою частиною з нижньою частиною змінної труби 5 за допомогою жорстко приєднаної до нього обойми 9 з внутрішнім пазом у стінці, в якому встановлено еластичне кільце 10, наприклад з гуми.

В головці б також виконані з наклоном до вертикальної осі і розосереджені по периферії вихідні сопла 11 для виводу окислювача. Вище вихідних сопел 11 по колу кільцевої стінки головки 6 виконані отвори 12.

Між зовнішнім трубним корпусом 1 і трубою 2 встановлений сальниковий компенсатор термічних напружень 13, жорстко зв'язаний з верхнім кінцем корпуса 1. Нижче сальникового компенсатора 13 розміщений патрубок 14 для відводу охолоджувача.

Між трубним корпусом 1 і внутрішньою трубою 2 по колу встановлені додаткові фігурні компенсатори 15 для розвантаження термічних напружень головки 6 у вигляді елементів 2-подібної форми з верхніми 16 і нижніми 17 7/0 Кінцями. Компенсатори 15 нижніми кінцями 17 жорстко встановлені в отвори 12 кільцевої стінки головки 6, а верхніми 16 жорстко зв'язані з зовнішньою поверхнею нижнього кінця труби 2.

Головка 6 верхньою частиною по колу з'єднана з нижньою частиною внутрішньої труби 2. У верхній частині труби 2 між трубами 2 і З розміщена кільцева заглушка 18. Нижче заглушки 18 на зовнішній поверхні труби 2 розміщений патрубок 19 для підводу окислювача.

Головка 6 верхньою частиною по колу з'єднана також з нижньою частиною роздільної труби 3. У верхній частині труби З між трубами З і 4 розташована кільцева заглушка 20. Нижче заглушки 20 на зовнішній поверхні труби З розміщений патрубок 21 для підводу охолоджувача.

У верхній частині центральної труби 4 встановлено кільцевий нижній фланець 22. Нижче кільцевого нижнього фланця 22 на зовнішній поверхні центральної труби 4 розташований патрубок 23 з пристроєм 24 сигналізації абразивного зношення змінної труби 5.

З нижнім кільцевим фланцем 22 центральної труби 4 з'єднаний зворотній фланець 25 з верхнім патрубком 26 для подачі газопорошкових реагентів.

З верхнім зворотнім фланцем 25 з'єднаний торцевий фланець 27 у верхній частині змінної труби 5, а кільцевим нижнім фланцем 22 з центральною трубою 4.

Пропонована фурма працює таким чином.

В конвертер подають всю необхідну кількість металозавалки і до 4095 від загальної кількості вапна на ші розплав. Допускається завалка металобрухту в декілька прийомів. Після цього заливають рідкий чавун. Воду на охолодження подають через патрубок 21 в кільцевий зазор поміж трубами З і 4, яка надходить всередину головки б, омиваючи вихідні сопла 11 і фігурне сопло 7. Потім вода поступає в тракт відведення води, с зо утворений трубним корпусом 1 і трубою 2 і виходить назовні через патрубок 14, виходу води.

Після заливки рідкого чавуну фурму вводять в конвертор і подають через вихідні сопла 11 головки 6 - необхідну кількість окислювача, а потім по змінній трубі 5 крізь профільоване сопло 8 вводять в рідкий с розплав газопорошкову суміш (наприклад, порошок - вуглецевий матеріал, пил від установок сухого гасіння коксу в потоці інертного рафінуючого газу - аргону). Після вводу необхідної кількості суміші невелику о кількість газу залишають на віддув, а окислювач продовжують подавати у відповідності до режимних параметрів «- технології плавки.

Випробування фурм прототипу і запропонованої проводили в конверторному цеху ВАТ "Азовсталь".

На конверторі ємністю З50т проводили випробовування зануреної фурми по прототипу із збереженням всіх режимів і технологічних параметрів плавки. «

В конвертор ємністю З50т (з розрахунку на одну тону рідкої сталі) завантажували 322 кг металевого брухту шу) с і заливали 798 кг чавуну наступного складу, 90: С о - 4,7; Бі - 0,64; Ма - 0,24; 55- 0,017; Р - 0,053; з температурою 14002С. Потім занурювали фурму і починали продувку металу киснем з одночасним вдуванням ;» коксового дрібняка (відходів установки сухого гасіння) з інтенсивністю подачі порошку 1,8кг/хв на одну тону металозавалки. Через 2595 часу продувки (на 16-й хвилині) інтенсивність подачі порошку знижували до 0,З5кг/хв і закінчували його вдувати при кінці 75905 терміну продувки (на 45-й хвилині). На 40-й хвилині продувки вводили - в конвертор плавиковий шпат кількістю 1,Зкг/г рідкої сталі.

По закінченні продувки температура розплаву дорівнювала 164027 при наступному складі металу, 90: С - о 0,07; Бі - 0,02; Ма - 0,12; Р - 0,01. Вихід рідкої сталі склав 357т (89,295). Тривалість плавки 60 хвилин. о При вказаних режимах проводження плавки фурма по прототипу пропрацювала 30 плавок. На 31-му плавленні фурма вийшла з ладу, в насідок абразивного зносу центральної труби. Тому, що конструкція фурми і виконана суцільно зварною і монолітною, її повністю замінювали на іншу і закінчували продувку плавки. Втрата гз часу на заміну нової фурми складала 10 хвилин, що становило втрату чистого часу, коли метал не продувався.

В тому ж конверторі ємністю З50т з дотриманням і виконанням тих же операцій, режимних і технологічних параметрів плавки була випробувана запропонована конструкція фурми. На 31-му плавленні змінна труба 5 для подання газопорошкової суміші вийшла з ладу.

Отримавши сигнал попередження від сигналізатора 24 про абразивний знос змінної труби 5, продовжували с продувку плавки окислювачем і рафінування металу інертним газом з подачею порошку. Після закінчення процесу плавки (під час завалки шихти для наступної плавки) замінювали фурму на нову, а стару відправляли на стенд для заміни змінної труби, що дозволяло не переривати процес плавки. Після заміни змінної труби на бо стенді, занурена фурма знову вступає у технологічний процес.

Усього запропонована конструкція пропрацювала 90 плавок з двома змінами змінної труби 5. 65 Мо п/п Показники процесу за прототипом|за корисною моделлю

(1. Продуктивність конвертора за рік, т 2313360 2330496

Скорочення часу назаміну фурм зар тод! 400148

Попередній розрахунковий економічний ефект за рік від впровадження запропонованої зануреної фурми складає: 70 3-17136х1850-144 Х3000-32133,бтис.грн, де 17136 - збільшення продуктивності конвертора за рік за рахунок скорочення часу на заміну фурм, т: 1850 - вартість 1 т витопленої сталі, грн; 144 - економія запропонованих фурм за рік за рахунок збільшення стійкості, шт;

З000 - вартість однієї фурми, грн.

Таким чином, показники промислових випробувань доводять, що запропонована занурена фурма для продувки і вводу реагентів в розплав дозволяє, у порівнянні з відомою, підвищити термін її експлуатації у три рази (з 72 до 216 плавок), надійність у роботі, а також збільшити продуктивність агрегату на 17136т металу (на 0,795) за час економії при його простоях для повної зміни аварійного продувочного пристрою (зануреної фурми) і отримати економічний ефект 32133,бтис.грн за рік.

Додатковою перевагою запропонованої конструкції зануреної фурми є можливість продовжувати продувку і обробку рідкого розплаву до закінчення процесу при надходженні сигналу внаслідок абразивного зносу змінної труби. При продувці фурми по прототипу як тільки відбувається абразивний знос труби для подачі газо - порошкових реагентів припиняється продувка метала і фурма виводиться з плавильного агрегату, тому що існує можливість вибуху внаслідок витоку охолоджуючої води в рідкий метал. що 2

Claims (2)

Формула винаходу

1. Занурена фурма для продувки та введення реагентів у розплав, що містить охолоджуваний трубний корпус сч зр З сальниковим компенсатором термічних напружень і патрубками для підведення та відведення охолоджуючої води, введення газових і газопорошкових реагентів, розташованими у верхній частині фурми, у нижній частині в. якої встановлена сферична головка з соплами для продувки газоподібними реагентами, розміщеними під кутами со до вертикальної осі, і центральним соплом для подавання газопорошкових реагентів, з'єднаним з центральною трубою, а всередині фурми співвісно встановлені труби для підведення і відведення охолоджувача і подавання (ав) з5 Газових і газопорошкових реагентів, а також пристрій сигналізації, яка відрізняється тим, що вона обладнана «- розташованою співвісно з центральною трубою і з'єднаною з пристроєм сигналізації змінною трубою для введення газопорошкових реагентів у розплав з верхнім торцевим фланцем і розташованим всередині центрального сопла насадковим профільним соплом, з'єднаним з змінною трубою, а також додатковими фігурними компенсаторами розвантаження термічних напружень головки фурми, які нижніми кінцями « встановлені в головку, а верхніми з'єднані з зовнішньою поверхнею внутрішньої труби для виведення ш-в с охолоджувача.

2. Занурена фурма за п. 1, яка відрізняється тим, що в нижній частині змінної труби встановлена обойма, :з» всередині якої розташований верхній кінець насадкового профільного сопла.

З. Занурена фурма за пп. 1, 2, яка відрізняється тим, що додаткові фігурні компенсатори розвантаження термічних напружень головки фурми виконані з елементів 2-подібної форми. - («в) (95) -і Ко) 60 б5