ФУРМА ДЛЯ ДОННОЙ ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА ГАЗАМИ В КОВШЕ

Полезная модель относится к металлургии и может быть использована при внепечной обработке стали в ковше путем продувки инертным газом.
Известны фурмы для донной продувки металла газами в ковше с возбуждением акустических колебаний газа, например, RU 2238984 С21С 7/072, 2004 [1], RU 2291202 С21С 5/48, 2007 (2006.01) [2], RU 74921 С21С 5/48, 2008 (2006.01) [3], RU 101038 С21С 5/48, 2011 (2006.01) [4], RU 78798 С21С 5/48, 2008 (2006.01) [5].
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков является фурма для донной продувки RU 78798 С21С 5/48, 2008 (2006.01) [5].
Она содержит огнеупорную пробку со сквозными продольными щелевыми каналами, акустический излучатель, преобразующий кинетическую энергию струи продувочного газа в энергию акустических колебаний, выполненный в виде полого цилиндра, закрытого с торцов пластинами с отверстием в центре и установленного в съемнике заподлицо одним из торцов с поверхностью плоской крышки - отражателя, закрывающей дно огнеупорной пробки с образованием сообщенной со сквозными продольными щелевыми каналами полостью между внутренней поверхностью крышки и дном огнеупорной пробки, керамический индикатор износа, газоподводящую трубку и съемник, при этом акустический излучатель, газоподводящая трубка и съемник расположены соосно огнеупорной пробке. Сквозные продольные щелевые каналы выполнены кольцевыми рядами в бетонном теле огнеупорной пробки с помощью закладных каналообразующих металлических пластин, удаляемых после термообработки фурмы. Керамический индикатор износа выполнен в форме усеченного конуса и расположен в нижней части огнеупорной пробки. Фурма для донной продувки является сменным устройством, заменяемым после износа огнеупорной пробки.
Недостатком известной фурмы является раннее затухание акустических волн вследствие потери энергии при многократном отражении между внутренней поверхностью крышки и дном огнеупорной пробки и в сквозных продольных щелевых каналах из-за невысокой чистоты их поверхности, что снижает эффективность продувки, допускает возможность инфильтрации металла в щелевые каналы и ухудшения продуваемости фурмы.
Задачей полезной модели является устранение указанного недостатка и повышение качества обработки металла.
Для решения поставленной задачи и реализации технического результата, согласно формуле полезной модели, огнеупорная пробка дополнительно содержит керамический сердечник, в котором выполнены сквозные продольные щелевые каналы, керамический сердечник имеет на поверхности не менее двух поперечных выступов радиусом 15-16 мм, а керамический индикатор износа состоит из двух половин, противоположно сопряженных с поверхностью керамического сердечника и имеющих не менее двух поперечных выступов радиусом 5-6 мм на стороне сопряжения с телом огнеупорной пробки.
Технический результат достигается благодаря расположению сквозных продольных щелевых каналов посредством керамического сердечника прямо над акустическим излучателем, что исключает многократное отражение волн перед входом в сквозные продольные щелевые каналы и потерю энергии.
Полезная модель поясняется примером выполнения фурмы, представленным на фигуре чертежа. Фурма устанавливается в днище ковша.
Фурма включает в себя огнеупорную пробку 1, керамический сердечник 2 с рядами сквозных продольных щелевых каналов 3 и поперечными выступами 4 на поверхности, сопряженной с огнеупорной массой, керамический индикатор 5 износа фурмы с поперечными выступами 6 на поверхности, состоящий из двух половин противоположно сопряженных с поверхностью керамического сердечника 2, акустический излучатель 7, крышку 8, закрывающую дно огнеупорной пробки 1, газоподводящую трубку 9, съемник 10. Поперечные выступы 4 и 6 фиксируют керамический сердечник 2 и керамический индикатор 5 в теле огнеупорной пробки 1, предохраняя от проседания под тяжестью металла. Керамический индикатор 5 износа фурмы может быть выполнен, например, в виде цилиндра, разрезанного по продольной оси на две части. Разделение тела керамического индикатора износа на две отстоящие друг от друга половины повышает его различимость при обработке фурмы кислородом после слива металла из ковша и повышает безопасность использования фурмы. Керамический сердечник 2 в сечении может иметь любую форму, но предпочтительна квадратная форма для простоты изготовления. Керамический сердечник 2 сформован из огнеупорной массы и обожжен. Сквозные продольные щелевые каналы 3 в керамическом сердечнике 2 выполнены с помощью закладных каналообразующих полос, выгорающих во время обжига, что повышает чистоту поверхности щелевых каналов, а это, в свою очередь, уменьшает потери энергии акустических волн.
Крышка 8 имеет плоскую поверхность, на нее опирается огнеупорная пробка 1. Между внутренней поверхностью крышки и дном керамического сердечника 2 имеется полость 11, сообщенная со щелевыми каналами 3. Акустический излучатель 7 встроен в съемник 10 заподлицо одним из торцов с поверхностью крышки 8. Съемник 10 предназначен для удаления фурмы из днища сталеразливочного ковша при ее замене. Фурма заключена в металлический кожух 12. Керамический сердечник 2, акустический излучатель 7, газоподводящая трубка 9 и съемник 10 расположены на оси по центру фурмы.
Фурма работает следующим образом.
Продувочный газ под давлением 0,8-1,5 МПа подается через газоподводящую трубку 9 в акустический излучатель 7, возбуждающий акустические колебания газа, и далее в полость 11 и сквозные продольные щелевые каналы 3 керамического сердечника 2. На выходе из сквозных продольных щелевых каналов 3 поток возбужденного газа дробится на пузырьки, оптимальный диаметр которых задан размером щелевых каналов и амплитудно-частотной характеристикой звуковых колебаний. Колебательное движение пузырьков продувочного газа в жидком металле способствует его перемешиванию, гомогенизации состава и дегазации, удалению неметаллических включений, улучшая качество металла.
Испытание предложенной фурмы в сталеразливочном ковше показало ее преимущество по сравнению с прототипом, поскольку при одинаковом расходе газа она обеспечивает более эффективное перемешивание металла вследствие сохранения максимальной энергии акустических волн. Кроме этого, предложенная фурма показала лучшую продуваемость, отработав без замечаний на отсутствие продувки или слабую продувку, что подтверждает достижение технического результата.
Источники информации:
1. RU 2238984 С21С 7/072, 2004 [1];
2. RU 2291202 С21С 5/48, 2007 (2006.01) [2];
3. RU 74921 С21С 5/48, 2008 (2006.01) [3];
4. RU 101038 С21С 5/48, 2011 (2006.01) [4];
5. RU 78798 С21С 5/48, 2008 (2006.01) [5].