ФУРМА ДЛЯ ДОННОЙ ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА В КОВШЕ

Техническое решение относится к металлургии и может быть использовано при внепечной обработке стали в ковше путем донной продувки инертным газом.
Донная продувка металла аргоном в ковше осуществляется через систему донной продувки и используется для обработки жидкой стали при выпуске плавок из конвертера, при обработке на агрегатах доводки стали, на установке вакуумирования стали, на агрегатах печь-ковш, установке электродугового нагрева стали.
С помощью системы донной продувки осуществляются операции усреднения химического состава металла и его температуры по объему сталеразливочного ковша, интенсификации процесса дегазации металла при вакуумной обработке, удаления газов и неметаллических включений из жидкой стали, рафинирования металла от серы при обработке его на установке печь-ковш.
Одним из основных узлов системы донной продувки металла является устройство для донной продувки, размещенное в днище сталеразливочного ковша.
Известны пористые и щелевые фурмы для донной продувки металла газами в ковше, например, по патенту №34538, МПК C21C 7/072 «Фурма для донной продувки металла газами в ковше».
Известная фурма содержит металлическую гильзу с дном, заполненную огнеупорной массой, в которой выполнены сквозные продольные щелевые каналы, расположенные в кольцевом ряду концентрично металлической гильзе. В нижней части фурмы между огнеупорной массой и дном образован зазор в виде сформованных в огнеупорной массе у дна гильзы кольцевых и радиальных каналов, соединяющий продольные щелевые каналы с полостью газоподводящей трубки. Фурма в верхней части содержит металлический индикатор износа, а в нижней части кольцевой паз на наружной поверхности металлической гильзы. Сквозные продольные щелевые каналы выполнены в огнеупорной массе с помощью закладных пластин, удаляемых после твердения огнеупорной массы. Фурма для донной продувки является сменным устройством, заменяемым после износа.
Известная фурма имеет ряд существенных недостатков. Фурма имеет ограниченную газопропускную способностью. Из-за динамического сопротивления газовому потоку в системе кольцевых и радиальных канавок, а также в щелевых каналах, из-за невысокой чистоты их поверхности наблюдаются значительные потери давления продувочного газа при прохождении его через фурму.
Кроме этого, фурма имеет недостаточный рабочий ресурс из-за выгорания огнеупорной массы во время обработки щелевых каналов кислородом с целью удаления попавшего в них металла, а также преждевременному сгоранию при этой операции и металлического индикатора износа.
Известна фурма для донной продувки металла с более высокой пропускной способностью и увеличенным рабочим ресурсом.
В отличие от фурмы по патенту №34538 известная фурма содержит дополнительный кольцевой ряд щелевых каналов, расположенный концентрично первому кольцевому ряду (см. патент РФ №45139, МПК C21C 7/072, 2004 г.).
Однако данная фурма также имеет ограниченную газопропускную способностью, т.к. в ней происходит заметалливание щелевых продувочных каналов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому, является фурма, содержащая металлическую гильзу с дном, заполненную огнеупорной массой, сквозные продольные щелевые каналы, а в нижней части гильзы между огнеупорной массой и дном зазор, соединяющий продольные щелевые сквозные каналы с полостью газоподводящей трубки, индикатор износа и дополнительно содержит заформованный в огнеупорную массу керамический сердечник, в котором выполнены сквозные продольные щелевые каналы, при этом керамический сердечник имеет на поверхности не менее двух поперечных выступов радиусом 15-16 мм, зазор имеет форму кругообразного углубления в огнеупорной массе, а индикатор износа состоит из двух половин керамического тела, противоположно сопряженных с поверхностью керамического сердечника, расположенных в нижней части фурмы имеющих не менее двух поперечных выступов радиусом 5-6 мм на сторонах сопряжения с огнеупорной массой (см. патент РФ №110747 от 22.06.2011 г., МПК C21C 5/00) - прототип.
Однако, несмотря на то, что данная фурма за счет дополнительных щелевых каналов в керамическом сердечнике имеет преимущество по сравнению с известной, фурма не обеспечивает достаточное количество продувочного газа из-за зашлаковывания щелевых каналов в самом керамическом сердечнике. Она также имеет недостаточный рабочий ресурс.
Задачей, которую решает предлагаемая полезная модель, является увеличение срока службы фурмы без снижения ее газопропускной способности.
Техническим эффектом, достигаемым предлагаемым техническим решением, является увеличение объема продувочного газа пропускаемого через фурму при одновременном увеличении срока ее службы.
Указанный технический эффект достигается тем, что в фурме для донной продувки металла газами в ковше, содержащей металлическую гильзу с дном, заполненную огнеупорной массой, в которой выполнены сквозные продольные щелевые каналы, индикатор износа в нижней части фурмы, заформованный в огнеупорную массу керамический сердечник, керамический сердечник выполнен в виде размещенных в бетонной оболочке в количестве 2-15 штук отдельных керамических стержней прямоугольной или цилиндрической формы, расположенных симметрично относительно вертикальной оси сердечника и равномерно относительно друг друга с выполненными в них капиллярными щелевыми или пористыми газовыми каналами, а выполненные в огнеупорной массе фурмы продольные продувочные щелевые каналы, расположены по окружности с наружной части керамического сердечника
Сущность технического решения поясняется чертежами, где на:
Фиг. 1 изображена фурма в разрезе, вид спереди;
Фиг. 2 фурма, вид сверху;
Фурма включает в себя металлическую гильзу - корпус 1 с огнеупорным наполнителем 2, керамический сердечник 3, выполненный из отдельных стержней 4, размещенных в бетонной оболочке 5. В стержнях 4 выполнены капиллярные (или пористые) газовые каналы 6. С внешней стороны сердечника 3 в огнеупорном наполнителе фурмы 2 выполнены расположенные по кругу щелевые каналы 7. В нижней части фурмы расположен индикатор износа (на чертеже не показан).
Пример конкретного выполнения.
Металлическая гильза 1 фурмы изготавливается из нержавеющей жаропрочной стали толщиной 0,8-1,0 мм. Керамические стержни 4 керамического сердечника 3 изготавливаются например, из оксида циркония или циркониевого корунда. По форме стержни выполняются в виде цилиндров или параллепипедов, обжигаются при температуре 1100-2000°C. В стержнях выполняются капиллярные газовые каналы, которые могут быт распределены либо равномерно, либо не равномерно.
В процессе эксплуатации обеспечивается интенсивное перемешивание металла за счет комбинированной продувки через газовые каналы в огнеупорном наполнителе фурмы и продувки через керамический сердечник. Причем конструкция керамического сердечника предотвращает попадание жидкого металла с застыванием в выходящие продувочные каналы, контактирующие с жидкой сталью, особенно в момент начала продувки. Сочетание капиллярных каналов (а также пористых) в сердечнике со щелевыми каналами в огнеупорном наполнителе фурмы позволяет, за счет непрерывной равномерной подачи газа через фурму, предотвратить как налипание застывшего металла с торца керамического сердечника, так и попадание жидкого металла в щелевые каналы в огнеупорном наполнителе, соответственно повышается срок службы фурмы при увеличении ее пропускной способности.
Предлагаемая конструкция устройства особенно эффективно работает в момент начала продувки, она позволяет ускорить момент раздувки фурмы и обеспечивает стабильную продувку металла от начала слива его в ковш и до окончания внепечной обработки.