ФУРМА ДЛЯ ДОННОЙ ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА В КОВШЕ

Полезная модель относится к металлургическому производству в частности к конструкции устройства для донной продувки металла, например, стали и может быть использовано при внепечной обработке стали в ковшах.
Получение высокопрочных сталей или сплава, пригодных для изготовления ответственных изделий, сводится к разработке такой технологии выплавки, раскисления и заключительного внепечного этапа обработки, которые могут обеспечить минимальное остаточное содержание вредных примесей, газов и неметаллических включений.
Поставленная задача в металлургической практике решается путем использования различных способов внепечной обработки стали. Наиболее простым способом внепечной обработки стали с целью с целью улучшения ее качества является продувка жидкого расплава в ковше аргоном или другими инертными газами.
При этом 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, фурмы по патентам РФ №2186858 МПК C21C 7/072, 2002, №34538 МПК C21C 7/072, 2003.
Известна, например, фурма 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. В качестве огнеупорной массы применяется высокоглиноземистая низкоцементная тиксотропная огнеупорная масса.
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 того при снижении давления газового потока щелевые каналы фурмы заметалливаются. С целью удаления попавшего в них металла, производится обработка щелевых каналов кислородом. Из-за выгорания огнеупорной массы во время обработки фурма имеет недостаточный рабочий ресурс.
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 способность из-за заметалливания щелевых продувочных каналов, низкий срок службы из-за выгорания огнеупорной массы, высокие эксплуатационные затраты.
Для устранения недостатка заметалливания продувочных каналов при эффективной продувке широкое распространение получили пористые продувочные пробки. Преимущество использования пористых продувочных пробок заключается в том, что при проникновении через них газ поступает в жидкий металл в виде мелкодисперсных пузырьков. Это обеспечивает большую поверхность контакта газ-металл и соответственно большую скорость перехода компонентов между этими фазами. Однако пористые продувочные каналы фурмы не всегда могут обеспечить достаточный поток продувочного реагента. В связи с этим часто используют фурмы, включающие пористую и щелевую продувочные части.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является устройство для донной продувки стали в ковше, содержащее огнеупорную продувочную фурму, покрытую металлической оболочкой и донышком, оборудованным подводом газа, в которой фурма состоит из двух огнеупорных частей пористой и щелевой, причем щели располагаются с углом раскрытия 35°, а толщина щели не превышает 0,1 мм. (см. патент РФ №2152441 « Устройство для донной продувки стали в ковше», МПК С21С 7/072, В22D 1/00).
Однако, несмотря на то, что данная конструкция фурмы позволяет значительно увеличить эффект перемешивания стали в ковше, она имеет и существенные недостатки.
В известной фурме щелевые продувочные каналы выходят на рабочую поверхность фурмы и соответственно в процессе продувки взаимодействуют с жидким металлом Несмотря на то, что они выполнены под углом, не исключается возможность попадания в щелевые каналы фурмы металла при снижении потока газа через ее пористую часть. Для удаления образованных в каналах фурмы настылей шлакостальной скрапины требуется обработка каналов фурмы кислородом.
Кроме того, фурма не экономична, т.к. ее части полностью изготовлены из высокопрочного дорогостоящего бетона, в то время как в процессе эксплуатации износу в основном подвержен слой огнеупора, граничащий с металлической гильзой.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решения, является повышение газопропускной способности и увеличение срока службы продувочной фурмы при одновременном снижении затрат на ее изготовление.
Технический эффект достигается за счет того, что в фурме для донной продувки металла в ковше, содержащей огнеупорную пористую и огнеупорную щелевые части, покрытые металлическими оболочкой и донышком, снабженным подводом газа, огнеупорная щелевая часть содержит вертикальные щелевые каналы толщиной 0,2-0,3 мм. и расположена в нижней части продувочной фурмы над донышком, а огнеупорная пористая часть содержит взаимосвязанные между собой микропоры и расположена над огнеупорной щелевой частью, причем металлическая оболочка с внутренней стороны покрыта оболочкой из плотного высокопрочного корундового бетона.
Сущность технического решения поясняется на фиг. 1, где
На фиг. 1 схематично изображена фурма в разрезе, вид спереди.
Фурма включает в себя коническую металлическую гильзу - корпус 1 с донышком - 2. Металлический корпус фурмы - 1 с внутренней его стороны покрыт защитной оболочкой из высокопрочного корунда - 3. В защитную оболочку фурмы - 3 заформована продувочная вставка, состоящая из огнеупорной пористой части - 4 и огнеупорной - щелевой части 5. Донышко - 2 оборудовано подводом продувочного газа через патрубок - 6.
Пример конкретного выполнения.
Корпус - 1 и донышко - 2 фурмы изготавливаются из нержавеющей жаропрочной стали толщиной 0,8-1,0 мм. Продувочная часть фурмы изготавливается комбинированной. При этом ее пористая часть - 4 изготавливается путем прессования и пропускания порообразователя через подобранную фракцию бетона для обеспечения открытой пористости в диапазоне 20-30%. После прессования пористая часть вставки подвергается обжигу при температуре 1350-1650°C.
Щелевая часть, в которой формуются вертикальные щели, выполняется наливной из плотного высокопрочного корундового бетона. Размеры щелей 0,2-0,3 мм. Для обеспечения прочности изделие обжигается при температуре 600-1000°C.
После составления продувочной части фурмы из частей 4 и 5 она устанавливается в металлический корпус - 1 и заливается в нем защитной оболочкой - 3 из плотного высокопрочного корундового бетона.
Защитная оболочка предотвращает взаимодействие продувочной части фурмы с зоной высоких температур. Соответственно предотвращается разрушение пористой части фурмы, увеличивается прочность ее щелевой части и увеличивается срок службы продувочной фурмы в целом.
Выполнение пористой продувочной части фурмы непосредственно в верхней ее части защищает рабочую поверхность фурмы от попадания шлака и жидкого металла в продувочное тело фурмы. При этом обеспечивается 100% доля продувки. Щелевая продувочная часть фурмы не взаимодействует непосредственно с жидким металлом и в предлагаемой конструкции фурмы является индикатором износа. Размер ее щелей позволяет обеспечивать стабильную продувку металла даже в случае аварийного прохода металла или, например, в случае снижения давления продувочного газа.
Предлагаемая конструкция устройства обладает высокой износостойкостью, обеспечивает эффективную продувку металла в процессе всего срока службы. Соответственно снижаются затраты на изготовление фурм, увеличивается межремонтный период ковшей по причине разрушения устройства для донной продувки.