ФУРМА

М. кл С 21С 5/48
Полезная модель относится к черной металлургии, в частности к фурмам, используемым для продувки расплава металла в сталеплавильной ванне.
Известны многосопловые фурмы с центральной подачей охладителя, состоящие из концентрично расположенных труб и торцевого наконечника, в которых для увеличения степени использования окислителя предусматривается либо расположение продувочных сопел с последовательным чередованием их осей под разными углами к вертикали от Ю-ЗОдо 25-75°, (см., SU № 337407, кл. С 21 С 5/48, 1971), либо продувочные сопла располагают в два ряда: нижний - под углом 30-50, верхний под углом 10-30° к горизонтали (см, SU № 208735, кл. С 21 05/48,1966).
Недостатками этих фурм является низкая мощность газовых струй и малый их угол наклона к вертикали, что снижает проникновение струй газа в глубину расплава металла, вследствие чего повышается содержание окислов железа в шлаке и ухудшается проплавление скрапа.
Прототипом полезной модели является фурма, выполненная в виде концентрических труб и наконечника с наклонными соплами. Смежные наклонные сопла расположены с последовательным чередованием их осей под разными углами к вертикали, причем оси двух смежных сопел расположены одна под углом 15-30°, а другая под углом 45 - 75°. Это позволяет создавать струйную завесу над зоной перемешивания, что снижает унос капель расплава из зоны перемешивания, см., SU № 348613, кл. С 21 С 5/48, 1972г.
Однако, одноуровневое расположение наклонных сопел повышает сложность изготовления, снижает прочность и надежность наконечника, поскольку кроме сопел в его торцевой части необходимо разместить охлаждающие каналы. Кроме того, цилиндрическая форма сопел и их одинаковое проходное сечение не позволяет сформировать сверхзвуковые, дальнобойные струи продувочного агента, ориентированные под острым углом к вертикали, что сниФУРМА.
жает эффективность продувки и приводит к необходимости заглублять фурму в расплав на значительную глубину.
Технической задачей, решаемой предложенной полезной моделью, является повышение эффективности продувки и стойкости фурмы.
Решение указанной задачи осуществлено за счет того, что фурма для окислительной продувки сталеплавильной ванны, содержащая концентрические трубы с наконечником, снабженным наклонными к вертикали соплами с разными углами наклона осей смежных сопел, согласно полезной модели, сопла расположены ярусами по высоте наконечника с расположением в плане цилиндрических сопел верхнего яруса, между соплами нижнего яруса, выполненных в виде сопел Лаваля, при этом наклон к вертикали сопел верхнего яруса не более чем в три раза превышает наклон сопел нижнего яруса, величина которого составляет не более 21°, причем диаметр сопел верхнего яруса составляет 0,7-0,8 входного диаметра сопел нижнего яруса. Кроме того, диаметр сопел верхнего яруса наконечника, составляет 8-10мм, входной диаметр сопел нижнего яруса составляет 1,2-1,4 диаметра сопел верхнего яруса; длина диффузорной части сопел нижнего яруса составляет 2,0-2,5 их входного диаметра.
Такое выполнение предложенной фурмы позволяет при продувке расплава металла формировать мощные струи кислорода, направленные в глубину расплава, что повышает стойкость наконечника, за счет обеспечения возможности установки фурмы в более высоком рабочем положении, уменьшая этим термическое воздействие расплава на фурму. Кроме того, значительно интенсифицируется перевешивание расплава в ванне по глубине.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где:
На фиг. 1 показан продольный разрез фурмы;
на фиг. 2 - вид в плане наконечника фурмы.
Фурма, содержит три концентрические трубы 1,2,3с наконечником 4, снабженным наклонными к вертикали соплами 5 и 6, расположенными по его высоте на двух уровнях (ярусах) верхнем и нижнем ярусах. Наклонные сопла 5 расположены, в плане, между соплами 6 нижнего яруса. Сопла 5 выполнены цилиндрическими; сопла 6 выполнены сверхзвуковыми - в виде сопел Лаваля. Наклон к вертикали сопел 5 верхнего яруса не более чем в три раза превышает
наклон сопел 6 нижнего яруса, при этом величина наклона сопел 6 составляет не более 21°. Диаметр сопел 5 (d 8-10мм) составляет 0,7-0,8 входного диаметра D сопел нижнего яруса 6. Длина (I) диффузорной части сопел 6 составляет 2,0-2,5 их входного диаметра (,0-2,5 D). При работе подвод-отвод охлаждающей жидкости осуществляется по трубе 1, каналам 7 и трубе 3. Продувочный агент подается по кольцевому зазору между трубами 1 и 2 и далее через сопла 5 и 6 - в расплав металла. При продувке, струи продувочного агента, истекающие из сопел 5 при движении к поверхности расплава расширяются и сливаются между собой, образуя коническую струйную завесу над зоной перемешивания расплава, который обрабатывается более жесткими и мощными сверхзвуковыми струями продувочного агента, истекающими из сопел 6. Обработка расплава сверхзвуковыми струями продувочного агента интенсифицирует процесс перемешивания расплава, одновременно, за счет струйной завесы снижается унос из зоны перемешивания капельных брызг металла, а также обеспечивает дожигание отходящих газов. Повышение мощности струй нижнего яруса позволяет располагать фурму на более высоком рабочем уровне, снижая этим ее нагрев, что повышает стойкость фурмы. Вышеприведенные соотношения диаметров сопел 5 и 6 позволяет обеспечить оптимальное распределение продувочного агента, расходуемого на продувку и создание струйной завесы. Соотношение углов наклона сопел 5 и 6 позволяет оптимально распределить струи продувочного агента(при рабочем положении фурмы) в объеме ванны. За счет двух ярусного расположения сопел 5 и 6 с расположением, в плане, сопел 5 между соплами 6 нижнего яруса, значительно упрощается изготовление фурмы, причем такое конструктивное решение позволяет легко разместить в торцевой части наконечника охлаждающие каналы 7 требуемых (по условиям охлаждения) проходных сечений, что улучшает охлаждение и повышает стойкость фурмы. Предложенная фурма по сравнению с прототипом характеризуется существенно меньшим брызгообразованием, лучшим перемешиванием расплава металла и высокой стойкостью наконечника.