ФУРМА ДЛЯ ДОННОЙ ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА ГАЗАМИ В КОВШЕ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
TUYERE FOR BOTTOM GAS BLOWING OF METAL IN LADLE AND METHOD OF TUYERE FABRICATION

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при внепечной обработке стали в ковшах путем продувки инертными газами.
Известна фурма для донной продувки металла газами в ковше, содержащая металлическую гильзу с дном, заполненную огнеупорной массой, в которой выполнены продольные сквозные щелевые каналы и индикатор износа, расположенный в нижней части, заформованный огнеупорной массой, при этом индикатор износа выполнен в виде усеченного конуса, по наружной поверхности которого имеются кольцеобразные проточки, заполненные огнеупорной массой (1).
Данная фурма наиболее близка по технической сущности и достигаемому результату и принята за прототип.
Недостатком известной фурмы является то, что индикатор установлен таким образом, что нижним основанием опирается на расходуемый шаблон, что в процессе эксплуатации при износе фурмы до индикатора может привести к проходу металла через отверстие от выгоревшего индикатора, так как индикатор износа выполнен из графита. Кроме этого, недостатком известной фурмы является то, что прямоточные щелевые каналы не обеспечивают образования большого количества пузырьков, создающих эффект флотации, и достаточное рафинирование жидкой стали, а следовательно, и качества металла по неметаллическим включениям.
Известен способ изготовления продувочной фурмы, включающий в себя изготовление конусной гильзы с дном и газоподводящей трубкой, установку в ней каналообразующих полосок для образования продольных сквозных щелевых каналов и индикатора износа, фиксацию нижних концов каналообразующих полосок с помощью расходуемого шаблона, а верхних концов каналообразующих полосок с помощью фиксатора, надетого на верхнюю часть конусной гильзы фурмы, послойную укладку и виброуплотнение огнеупорной массы с последующей термообработкой, при этом крепление расходуемого шаблона к дну осуществляют с помощью резьбовых шпилек, приваренных к дну гильзы, а крепление индикатора износа осуществляют с помощью скобы из тонколистового металла и резьбовых шпилек для крепления шаблона (1).
Известный способ с креплением индикатора одной скобой в верхней части нельзя применить для предлагаемой конструкции фурмы, т.к. индикатор при виброуплотении огнеупорной бетонной массы может быть прижат к дну фурмы.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка продувочной фурмы для донной продувки металла, обладающей высокими эксплуатационными свойствами, такими как повышение надежности и безопасности в работе, эффективное перемешивание металла, обеспечивающее его качество, а также снижение удельного расхода инертного газа на 1 тонну металла.
Предлагаемая фурма для донной продувки металла газами в ковше содержит металлическую гильзу с дном, заполненную огнеупорной бетонной массой, в которой выполнены щелевые каналы, и индикатор износа огнеупорной бетонной массы, заформованный огнеупорной бетонной массой, при этом в огнеупорной бетонной массе дополнительно выполнены лабиринтные каналы, расположенные между щелевыми каналами и боковым краем фурмы, а индикатор износа расположен в верхней части нижней трети высоты фурмы и состоит из верхней конусной части и нижней цилиндрической части меньшего диаметра.
Отличительной особенностью фурмы является то, что в ней дополнительно выполнены лабиринтные каналы, расположенные между щелевыми каналами и боковым краем фурмы, а индикатор износа расположен в верхней части нижней трети высоты фурмы и выполнен в виде конусной части нижней цилиндрической части меньшего диаметра.
Такая отличительная особенность, как дополнительные лабиринтные каналы, позволяет достичь эффективного перемешивания металла, а признак расположения индикатора износа в верхней части нижней трети высоты фурмы и исполнения индикатора износа в виде усеченного конуса, переходящего в нижней части в цилиндр меньшего диаметра, окруженного со всех сторон огнеупорной бетонной массой, в случае износа фурмы до появления индикатора позволяет избежать прохода металла, следовательно, повысить надежность фурмы при ее эксплуатации.
Конструкция предлагаемой фурмы представлена на фиг.1 - продольный разрез, на фиг.2 - крепление расходуемого шаблона, индикатора и фиксатора.
В состав фурмы входит металлическая гильза 1, сваренная с дном 2 и газоподводящей трубкой 3. Гильза заполнена огнеупорной бетонной массой 4, в которой выполнены продольные сквозные щелевые 5 и лабиринтные каналы 6. В нижней части установлен индикатор износа 7, со всех сторон заформованный огнеупорной бетонной массой 4. Индикатор износа 7 состоит из верхней конусной части и нижней цилиндрической части меньшего диаметра.
Фурма работает следующим образом. В процессе эксплуатации фурмы происходит износ, составляющий 1-1,5 мм за плавку. По мере износа огнеупорной бетонной массы 4 оголяется верхняя часть индикатора износа 7, материал которого по лучеиспускательной способности отличается от лучеиспускательной способности огнеупорной бетонной массы 4. При этом от выдавливания из огнеупорной бетонной массы 4 силами давления газа индикатор износа 7 удерживается своей конусной частью. При прекращении продувки индикатор износа 7 удерживается от выдавливания под воздействием давления металла огнеупорной бетонной массой 4, находящейся ниже индикатора 7. Таким образом, индикатор износа удерживается от выдавливания как вверх, так и вниз, что обеспечивает надежную работу фурмы.
Конкретный пример выполнения
Фурма выполняется в виде гильзы усеченного конуса с диаметром верхнего основания 120 мм и нижнего 180 мм. Высота гильзы 338 мм. Гильза выполняется из нержавеющей стали толщиной 0,8 мм. Дно гильзы - из нержавеющей стали толщиной 4 мм. Гильзу заполняли низкоцементным или безцементным тиксотропным огнеупорным бетоном корундового состава. Перед заполнением бетоном в донную часть гильзы устанавливали и закрепляли индикатор износа, выполненный из графита. Индикатор износа состоит из верхней конусной части с верхним основанием диаметром 20 мм и нижним 35 мм, и нижней цилиндрической части  диаметром 20 мм. Общая высота конусной части индикатора износа 65 мм, цилиндрической части индикатора износа 15 мм.
При бетонировании со всех сторон индикатор износа окружает огнеупорная бетонная масса, которая после затвердевания обладает прочностью при сжатии не менее 35 МПа. Прочность графита при сжатии составляет не менее 20 МПа.
Результаты испытаний фурмы с таким индикатором показали свою надежность в эксплуатации.
Предлагаемый способ изготовления фурмы для донной продувки металла газами в ковше включает изготовление конусной гильзы с дном и газоподводящей трубкой, установку в ней каналообразующих полосок для образования сквозных щелевых каналов и индикатора износа огнеупорной бетонной массы, фиксацию нижних концов каналообразующих полосок с помощью расходуемого шаблона, а верхних концов с помощью фиксатора, надетого на верхнюю часть конусной гильзы, послойную укладку и виброуплотнение огнеупорной бетонной массы с последующей термообработкой, при этом дополнительно в гильзу устанавливают сетку для образования и лабиринтных каналов, фиксируют нижние и верхние ее концы с помощью упомянутых шаблона и фиксатора, при этом индикатор износа выполняют в виде верхней конусной части и нижней цилиндрической части меньшего диаметра и его крепление осуществляют с помощью двух скоб из тонколистового металла и резьбовых шпилек, причем одну из скоб устанавливают в верхней конусной части индикатора износа, а другую скобу выполняют с отверстием, в которое вставляют цилиндрическую часть индикатора износа огнеупорной бетонной массы.
Для фиксации нижней части каналообразующего материала устанавливается расходуемый шаблон, изготовленный из многослойной фанеры или другого легковыгораемого материала, который имеет углубление для газоподводящей трубки высотой 4-5 мм и диаметром, равным внешнему диаметру газоподводящей трубки, фиксацию нижних концов каналообразующих полосок производят пазами, пропиленными в расходуемом шаблоне, затем на фиксатор надевается каналообразующая сетка, выполненная в виде цилиндра (чулка), а фиксацию верхних концов каналообразующего материала для образования каналов лабиринтного типа в сочетании со сквозными щелевыми каналами производят с помощью фиксатора, надетого на верхнюю часть конусной гильзы фурмы.
Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что дополнительно в гильзу устанавливают сетку для образования лабиринтных каналов, фиксируют нижние и верхние ее концы с помощью упомянутых шаблона и фиксатора, при этом индикатор износа выполняют в виде верхней конусной части и нижней цилиндрической части меньшего диаметра и его крепление осуществляют с помощью двух скоб из тонколистового металла и резьбовых шпилек, причем одну из скоб устанавливают в верхней конусной части индикатора износа, а другую скобу выполняют с отверстием, в которое вставляют цилиндрическую часть индикатора износа огнеупорной бетонной массы.
Вышеизложенное поясняет фиг.2.
Такое техническое решение обеспечивает надежную фиксацию индикатора износа и его жесткое крепление в процессе бетонирования и виброуплотнения, а также надежную работу фурмы во время эксплуатации при появлении индикатора.
Способ осуществляют в следующей последовательности. После изготовления конусных гильз 1 с дном 2 и газоподводящей трубкой 3 перед их сваркой к дну приваривают резьбовые шпильки 8. Далее нарезают каналообразующие полоски 9 и пропускают их под шаблоном через диаметрально расположенные пропиленные пазы расходуемого шаблона 10, затем на фиксатор надевается каналообразующая сетка, выполненная в виде цилиндра (чулка) 11. Затем расходуемый шаблон 10 вставляют в гильзу 1 таким образом, чтобы шпильки 8 вошли в отверстие под крепление шаблона, и прижимают шаблон к дну 2. После этого на шпильки 8 надевается и плотно прижимается нижняя скоба из тонколистового металла 12, в отверстие которой вставляется цилиндрическая часть индикатора износа 7, затем на конусную часть индикатора износа 7 надевается верхняя скоба 13 таким образом, чтобы шпильки 8 вошли в отверстия для крепления, после чего на шпильки 8 наворачивают гайки 14 и затягивают их до полного прижатия к дну. Это обеспечивает фиксацию индикатора износа в неподвижном состоянии при вибрации, а также необходимую толщину огнеупорной бетонной массы под ним, позволяющую обеспечивать надежную работу фурмы в процессе эксплуатации при появлении индикатора износа. На верхнюю часть конусной фурмы снаружи надевают фиксатор 15 в виде конусного кольца с гнездами для крепления полосок и фиксации каналообразующей сетки и производят их натяжение.
Конкретный пример выполнения способа
Из нержавеющей стали толщиной 0,8 мм изготавливают конусную, в виде усеченного прямого конуса диаметром верхнего 120 мм и нижнего 180 мм оснований, обечайку. Высота гильзы 338 мм. Перед сваркой гильзы к дну приваривают две шпильки М6×30 симметрично оси дна на расстоянии друг от друга 60 мм. После сварки гильзы в нее устанавливают деревянный расходуемый шаблон с каналообразующими полосками и сеткой таким образом, чтобы шпильки вошли в отверстия под крепление шаблона. Далее устанавливают индикатор, который крепится с помощью двух скоб из листового металла, одна из которых установлена в верхней конусной части индикатора, а вторая устанавливается на нижнюю цилиндрическую часть индикатора таким образом, чтобы шпильки вошли в отверстия под крепление шаблона. На шпильки наворачивают гайки М 6 и закручивают их до полного прижатия к дну. При этом обеспечивается прижатие индикатора износа в неподвижном состоянии при вибрации, а также необходимая толщина бетонной массы под ним, позволяющая обеспечивать надежную работу фурмы в процессе эксплуатации при появлении индикатора износа. Верхние концы каналообразующих полосок и сетки крепят с помощью фиксатора, установленного на верхней части конусной гильзы фурмы. После натяжения каналообразующих полосок и сетки и их фиксации производят послойную укладку и уплотнение огнеупорной бетонной массы с последующей ее термообработкой.
При виброуплотнении огнеупорная бетонная масса окружает индикатор износа и после ее затвердевания обеспечивается его надежное крепление, а плотное прижатие расходуемого шаблона к дну гильзы и отсутствие сквозного отверстия в шаблоне исключает проникновение огнеупорной бетонной массы под шаблон и закупоривание аргоноподводящей трубки, что обеспечивает надежную работу фурмы.
Источник информации
1. Патент №2243267, кл. С21С 5/48, 7/072, В22D 1/00, пр. 18.08.2003.