МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ФУРМА ДЛЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ВАКУУМАТОРА
MULTIPURPOSE TUYERE FOR METALLURGICAL VACUUMISER

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к сталеплавильному производству, и может быть использовано в вакуумных камерах.
Известна многофункциональная фурма, содержащая многоканальный водоохлаждаемый корпус с ярусным расположением сопел и центральным соплом (Патент RU №2135604 от 18.11.1994). Данная фурма позволяет обеспечить как кислородную продувку, так и подогрев камеры в период между обработками стали за счет сжигания газокислородной смеси.
Недостатком описанной фурмы является то, что она не имеет запального устройства и использование ее в камере вакууматора связано с трудностями надежного зажигания газокислородной смеси, и кроме того отсутствует возможность наблюдения за факелом горения.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой фурме является многофункциональная фурма для вакуум-камеры, включающая многоканальный водоохлаждаемый корпус с центральным и периферийными соплами, расположенными в головке фурмы, трубы, образующие кольцевые каналы, подключенные к трактам подачи-отвода охлаждающей воды и окислительного и горючего газов, запальную горелку, снабженную электрическим источником питания (Патент ЕР 1054069 А2 от 21.05.1999).
Недостатком описанной фурмы является ненадежность ее работы, т.к. запальная горелка работает по принципу высоковольтного электрического разряда, который имеет относительно малую энергию и требует тщательной подготовки горючей смеси к воспламенению. При этом электроды разрядника подвержены воздействию атмосферы вакуумной камеры, содержащей пыль, пары продуктов плавки, что приводит к выходу ее из строя. Данная фурма имеет также довольно сложную конструкцию, в частности два самостоятельных тракта водяного охлаждения.
Техническая задача, решаемая изобретением, - обеспечение надежности работы фурмы, исключение аварийных ситуаций, а также упрощение конструкции фурмы.
Решение указанной задачи осуществляется тем, что многофункциональная фурма для металлургического вакууматора, содержащая корпус, выполненный из стальных труб, состыкованных с медной головкой и образующих тракты для подвода горючего газа, кислорода, подвода-отвода охлаждающей воды, и установленную в одном из трактов запальную горелку, снабженную электрическим источником питания, отличается тем, что запальная горелка установлена в тракте подачи горючего газа и выполнена в виде металлической трубки, верхний конец которой соединен с трактом подачи сжатого воздуха, а нижний конец трубки состыкован с трубчатым переходником, выполненным из тугоплавкого электропроводного материала, причем внутренняя полость трубчатого переходника в зоне состыковки его с металлической трубкой сообщена с трактом подачи горючего газа посредством дроссельного канала, при этом металлическая трубка запальной горелки изолирована от корпуса фурмы посредством электроизолятора и подключена к одной из клемм источника питания, а вторая клемма источника питания подключена к нижнему концу трубчатого переходника.
Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1), где изображен общий вид предлагаемой конструкции.
Многофункциональная фурма для металлургического вакууматора состоит из корпуса, состоящего из стальных труб 1, 2, 3 и 4, состыкованных с медной головкой 5 и образующих тракты для подвода горючего газа 6, кислорода 7, подвода-отвода охлаждающей воды 8 и 9.
Запальная горелка установлена в тракте подачи горючего газа 6 и выполнена в виде металлической трубки 10, которая соединена с трактом подачи сжатого воздуха 11. Нижняя часть металлической трубки 10 состыкована с трубчатым переходником 12, выполненным из тугоплавкого электропроводного материала. Внутренняя полость трубчатого переходника 12 сообщена с трактом подачи горючего газа 6 посредством дроссельного канала 13, расположенного в зоне состыковки трубчатого переходника с металлической трубкой 10. Трубка 10 изолирована от корпуса фурмы посредством электроизолятора 14 и подключена к клемме 15 источника питания 16. Вторая клемма 17 подключена к нижнему концу трубчатого переходника 12 посредством переходного элемента 18.
Фурма может быть снабжена оптическим датчиком пламени 19, установленным на верхнем конце металлической трубки 10 через прозрачную пластину 20.
Устройство работает следующим образом: после включения источника питания 16 ток с клеммы 15 через металлическую трубку 10, трубчатый переходник 12, токопроводящий переходной элемент 18, стенку газоподводящей трубы 1 поступает на клемму 17. Проходит электротермический нагрев трубчатого переходника 12.
Температуру нагрева контролируют и после достижения определенной величины температуры трубчатого переходника (например: 800°С), начинают подачу сжатого воздуха, который через тракт 11 поступает по металлической трубке 10 к разогретому трубчатому переходнику 12. Одновременно открывают подачу горючего газа в тракт 6. Из тракта 6 газ через дроссельный канал 13 поступает в трубчатый переходник 12 и смешивается там с воздухом.
Дроссельный канал 13 откалиброван таким образом, что при смешении сжатого воздуха и газа в трубчатом переходнике 12 будет образована горючая смесь, близкая к стехиометрическому составу. Эта смесь, проходя через трубчатый переходник, воспламеняется в нем, образуя на его выходе запальный факел необходимой мощности, который воспламеняет за головкой 5 фурмы основной горючий газ и образует более мощный факел, требуемый для технологического процесса разогрева камеры вакууматора.
При условии расположения тракта подачи горючего газа 6 вместе с запальной горелкой по оси фурмы будет обеспечиваться дополнительный контроль за характеристиками факела с помощью оптического датчика контроля пламени 19, который установлен на верхнем конце металлической трубки 10 через прозрачную пластину 20.
Пример конкретного выполнения
Предлагаемая фурма была изготовлена и испытана на заводе НТПФ «Эталон» г.Магнитогорска. Трубчатый переходник был выполнен из керамики (карбида кремния). Электрическое сопротивление карбида кремния резко снижается при его разогреве. К клеммам подключили источник питания постоянного тока с напряжением 50 вольт. Трубчатый переходник разогревался до температуры выше 800°С в течение не более 10 сек, сила тока при этом в цепи повышалась до 400 А. После достижения этих условий одновременно открывали подачу сжатого воздуха и природного газа. Запальная газокислородная смесь гарантированно зажигалась и обеспечивала зажигание основного горючего газа, поступающего из газопроводного тракта.
При использовании фурмы предлагаемой конструкции повышается срок ее службы за счет повышенной стойкости трубчатого переходника от заметалливания и конденсации паров, образующихся в вакуумной камере от различных примесей в металлическом расплаве. Конструкция фурмы обладает повышенной надежностью ее работы за счет гарантированного обеспечения розжига. Кроме того, выполнение запальной горелки предлагаемым образом позволит упростить конструкцию фурмы.