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 2165986 С21С 7/072, 2001 [1], RU 2238984 C21C 7/072, 2004 [2], RU 2291202 C21C 5/48, 2007 (2006.01) [3], RU 78798 C21C 5/48, 2008 (2006.01) [4].
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков является фурма RU 78798 C21C 5/48, 2008 (2006.01) [4].
Она содержит огнеупорную пробку с кольцевыми рядами сквозных продольных щелевых каналов, резонатор, выполненный в виде полого цилиндра, закрытого с торцов пластинами с отверстием в центре и установленного в съемнике заподлицо одним из торцов с поверхностью отражателя, отражатель в виде плоской крышки, закрывающей дно огнеупорной пробки с возможностью образования сообщенной со сквозными продольными щелевыми каналами полости между внутренней поверхностью крышки и дном огнеупорной пробки, керамический индикатор износа, расположенный в нижней части огнеупорной пробки, газоподводящую трубку и съемник, при этом резонатор, газоподводящая трубка и съемник расположены соосно огнеупорной пробке. Резонатор преобразует кинетическую энергию струи продувочного газа в энергию акустических колебаний. Площадь отверстия в пластинах резонатора составляет 1,0-1,5 площади сечения щелевых каналов дна огнеупорной пробки. Диаметр резонатора составляет 1,8-2,2 его высоты, при этом частота звуковых колебаний находятся в диапазоне 1-3 кГц.
Недостатком данной фурмы является невысокий коэффициент использования мощности резонатора вследствие раннего затухания акустических колебаний в щелевых каналах огнеупорной пробки, что негативно влияет на качество обработки металла.
Задачей полезной модели является устранение указанного недостатка и повышение качества обработки металла.
Техническим результатом является повышение амплитуды акустических колебаний и снижение коэффициента их затухания.
Для решения поставленной задачи и реализации технического результата, согласно формуле полезной модели, керамический индикатор износа углублен в тело огнеупорной пробки от ее дна на расстояние равное 1/5 диаметра индикатора с образованием полости, а пластина резонатора, расположенная заподлицо с поверхностью отражателя, имеет вогнутую форму. Вогнутая пластина резонатора фокусирует и отражает часть потока акустически возбужденного газа, выходящего из резонатора, в образованную полость, которая в данном случае служит дополнительным резонатором. При этом за счет эффекта резонанса повышается амплитуда акустических колебаний и снижается коэффициент затухания.
Полезная модель поясняется примером выполнения фурмы, представленным на фигуре чертежа. Фурма устанавливается в днище ковша.
Фурма включает в себя огнеупорную пробку 1 с кольцевыми рядами сквозных продольных щелевых каналов 2, керамический индикатор 3 износа фурмы, резонатор 4, отражатель 6, газоподводящую трубку 7, съемник 8. Отражатель 6 выполнен в виде металлической крышки с плоской поверхностью, закрывающей дно огнеупорной пробки. Между внутренней поверхностью отражателя и дном огнеупорной пробки имеется полость 9, сообщенная со щелевыми каналами 2. Резонатор 4 встроен в съемник 8 заподлицо одним из торцов с поверхностью отражателя 6. Пластина 5 резонатора 4, расположенная заподлицо с поверхностью отражателя 6, имеет вогнутую форму. Керамический индикатор 3 углублен в тело огнеупорной пробки 1, образуя полость 10. Глубина полости 10 подобрана опытным путем и составляет 1/5 диаметра керамического индикатора 3. При меньшей глубине полости 10 отсутствует эффект резонанса и не достигается технический результат, а увеличение глубины ограничено повышением опасности прохода металла. Съемник 8 предназначен для удаления фурмы из днища сталеразливочного ковша при ее замене. Фурма заключена в металлический кожух 11. Между огнеупорной пробкой 1 и отражателем 6 могут быть установлены дополнительные опоры для исключения проседания тела пробки под тяжестью металла в полость 9 (на чертеже не показаны). Резонатор, керамический индикатор износа, съемник и газоподводящая трубка расположены на одной оси по центру фурмы.
Фурма работает следующим образом.
Продувочный газ под давлением 0,8-1,5 МПа подается через газоподводящую трубку 7 в резонатор 4, возбуждающий акустические колебания газа, и далее в полость 9 между внутренней поверхностью отражателя и дном огнеупорной пробки. Отражатель 6, отражая акустические волны, направляет пульсирующий газовый поток в сквозные продольные щелевые каналы 2 огнеупорной пробки 1. Вогнутая пластина 5 резонатора 4 фокусирует и отражает часть потока акустически возбужденного газа в полость 10, образованную за счет углубления керамического индикатора 3 в тело огнеупорной пробки 1. Продувочный газ, попадая в полость 10, резонирует, усиливая амплитуду и энергию акустических волн, направляемых в щелевые каналы 2 огнеупорной пробки 1. На выходе из сквозных продольных щелевых каналов 2 поток газа дробится на пузырьки, оптимальный диаметр которых задан размером щелевых каналов и амплитудно-частотной характеристикой звуковых колебаний.
Модельное испытание фурмы на физической модели сталеразливочного ковша (модельная жидкость - вода) показало более мощный, устойчивый факел мелких пузырьков газа с широким углом раскрытия, в сравнении с фурмой-прототипом. Аппаратурные измерения показали возрастание амплитуды акустических колебаний, что подтверждает достижение технического результата.
Фурма для донной продувки металла является сменным устройством, заменяемым после износа огнеупорной пробки. В качестве огнеупорной массы для изготовления пробки применяется, например, высокоглиноземистая низкоцементная тиксотропная масса.
Источники информации:
1. RU 2165986 С21С 7/072, 2001 [1],
2. RU 2238984 С21С 7/072, 2004 [2],
3. RU 2291202 C21C 5/48, 2007 (2006.01) [3],
4. RU 78798 C21C 5/48, 2008 (2006.01) [4].