ФУРМА ДЛЯ ДОННОЙ ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА ГАЗАМИ В КОВШЕ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
TUYERE FOR BOTTOM GAS METAL PURGING IN LADLE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при внепечной обработке стали в ковшах путем продувки газами.
Наиболее близким по технической сущности является фурма для донной продувки металла газами в ковше, содержащая металлическую гильзу с дном, заполненную огнеупорной массой, в которой вокруг продольной оси выполнены сквозные газоподводящие каналы и индикатор износа огнеупорной бетонной массы, расположенный в нижней части металлической гильзы (1).
Недостатком фурмы является то, что газоподводящие щелевые каналы выполнены прямоточными, т.е. прямыми, и струи газов, истекающие из каналов, движутся вдоль оси ковша. Согласно закономерностям струйного движения перемешивание металла такими струями осуществляются в пределах угла расширения струи, равного 15-20°. Вне зоны расширения металл движется ламинарно, без перемешивания.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления продувочной фурмы для донной продувки газами в ковше, изготовление конусной гильзы с дном и газоподводящей трубкой, установку в ней каналообразующих полосок для образования продольных сквозных щелевых каналов, послойную укладку и виброуплотнение огнеупорной бетонной массы с последующей термообработкой. Фиксацию нижних концов каналообразующих полосок осуществляют с помощью расходуемого шаблона, закрепленного на резьбовых шпильках, приваренных к дну гильзы, а верхних концов - с помощью фиксатора, надетого на верхнюю часть конусной гильзы (2).
Недостатком способа является то, что он не позволяет осуществить спиральное расположение каналообразующих полосок. В связи с этим перемешивание металла в ковше осуществляется только в вертикальном направлении, которое ограничено высотой ковша.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности работы фурмы при перемешивании металла.
Предлагаемая фурма для донной продувки металла газами в ковше включает металлическую гильзу с дном, заполненную огнеупорной бетонной массой, в которой вокруг продольной оси выполнены сквозные газоподводящие щелевые каналы и индикатор износа, расположенный в нижней части металлической гильзы, при этом щелевые каналы выполнены по спирали и окружены ушками дистанционных колец. Отличительной особенностью фурмы является то, что щелевые каналы выполнены по спирали и окружены ушками дистанционных колец.
Такая отличительная особенность позволяет повысить эффективность работы фурмы в процессе ее эксплуатации в сталеразливочном ковше.
Конструкция предлагаемой фурмы представлена на фиг.1 - продольный разрез, на фиг.2 приведен вид сверху.
В состав фурмы входит металлическая гильза 1, сваренная с дном 2 и газоподводящей трубкой 3. Гильза заполнена огнеупорной бетонной массой 4, в которой выполнены щелевые каналы 5, выполненные по спирали с продольной осью симметрии, совпадающей с вертикальной осью фурмы, и дистанционные кольца 6 с ушками. В нижней части установлен индикатор износа 7, заформованный огнеупорной массой.
Фурма работает следующим образом.
При продувке металла газ, поступающий по газопроводной трубке 3, распределяется по щелевым каналам 5. Благодаря тому что каналы выполнены по спирали, при выходе из фурмы вектор скорости направлен под углом к вертикали. При движении в металле газ эжектирует металл в направлении своего движения. Поскольку все каналы фурмы выполнены по спирали, то металл получает движение в круговом направлении относительно оси фурмы. Вертикальная составляющая придает металлу движение в вертикальном направлении. Таким образом, фурма обеспечивает перемешивание металла как в вертикальном, так и горизонтальном направлениях. По мере износа фурмы дистанционные кольца быстро выгорают, не оказывая влияния на работу фурмы.
Конкретный пример выполнения
Фурма выполняется в виде металлической гильзы усеченного конуса с диаметром верхнего основания 120 мм и нижнего 180 мм. Гильза выполнена из нержавеющей стали толщиной 0,8 мм. Дно гильзы - из нержавеющей стали толщиной 4 мм. Гильзу заполняют низкоцементным тиксотропным огнеупорным бетоном корундового состава. Перед заполнением бетоном в гильзу устанавливали 16 каналообразующих полосок с 5-ю дистанционными кольцами. Полоски путем их разворота вокруг вертикальной оси на 270° образуют спирали. При таком угле разворота наклон полосок к горизонту составляет 45°.
Предлагаемый способ изготовления продувочной фурмы включает в себя изготовление конусной гильзы с дном и газоподводящей трубкой, установку каналообразующих полосок в пазы расходуемого шаблона, установку шаблона с полосками в донной части на шпильки, приваренные к дну конусной гильзы, установку в расходуемый шаблон индикатора износа и его крепление с помощью скобы на шпильках для шаблона, крепление верхних концов каналообразующих полосок с помощью фиксатора, надетого на верхнюю часть конусной гильзы, послойную укладку и виброуплотнение огнеупорной бетонной массы с последующей термообработкой.
Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что перед установкой расходуемого шаблона с каналообразующими полосками в конусную гильзу верхние концы каналообразующих полосок вдевают в ушки дистанционных колец, которые после равномерного распределения колец по длине рабочей части полосок обжимают для фиксации положения колец, а после установки и фиксации шаблона с каналообразующими полосками и кольцами в гильзе полоски разворачивают за верхние концы по окружности относительно вертикальной оси гильзы до расположения полосок по требуемой спирали, сохраняя при этом радиальное направление, после чего производят натяжение полосок и их фиксацию. Вышеизложенное поясняется фиг.3, 4, 5. На фиг.3 изображен поперечный разрез гильзы с одной полоской перед укладкой бетона, на фиг.4 - вид сверху, на фиг.5 - дистанционное кольцо.
Такое техническое решение обеспечивает получение сквозных щелевых каналов, расположенных по спирали внутри огнеупорной бетонной массы фурмы.
Способ осуществляют в следующей последовательности. Изготовливают конусную гильзу 1 с дном 2 и газоподводящей трубкой 3. К дну приваривают резьбовые шпильки. Затем изготавливают расходуемый шаблон 8 и нарезают каналообразующие полоски 9, из стальной проволоки или пластмассы изготавливают дистанционные кольца 6. Нижние концы каналообразующих полосок 9 вставляют в пазы расходуемого шаблона 8, а верхние вставляют в ушки дистанционных колец 6. После равномерного распределения колец 6 по длине рабочей части каналообразующих полосок 9 и выравнивания их положения в горизонтальной плоскости ушки колец обжимают плоскогубцами для фиксации их положения. Затем расходуемый шаблон 8 с каналообразующими полосками 9 и дистанционными кольцами 6 вставляют в гильзу 1 на шпильки и прижимают к дну. Устанавливают индикатор износа 7 со скобой 10 и с помощью гаек, наворачиваемых на шпильки, закрепляют шаблон на дне гильзы. Далее верхние концы каналообразующих полосок поднимают над гильзой и на верхнюю часть конуса надевают фиксатор 11 в виде конусного кольца с гнездами для крепления полосок.
Затем полоски разворачивают за верхние концы по окружности относительно вертикальной оси гильзы до требуемого расположения полосок по спирали, сохраняя при этом их радиальное направление, производят натяжение и фиксируют. После этого производят послойную укладку и виброуплотнение бетонной массы и термообработку.
Конкретный пример выполнения способа
Из нержавеющей стали толщиной 0,8 мм изготавливают конусную гильзу в виде усеченного конуса с диаметром верхнего 120 мм и нижнего 180 мм, обечайку. Высота гильзы 338 мм. Из нержавеющей стали толщиной 4 мм изготавливают дно и приваривают к нему шпильки М6×30. Затем производят сварку обечайки с дном. Из стальной проволоки диаметром 1,5 мм изготавливают два дистанциооных кольца с размерами на фиг.5. После этого в пазы расходуемого шаблона вставляют каналообразующие полоски, верхние концы полосок вдевают в ушки дистанционных колец сначала с диаметром 114 мм, затем 104 мм. Затем первое кольцо выставляют на высоту 113 мм от расходуемого шаблона, выравнивают его положение относительно плоскости шаблона и плоскогубцами обжимают ушки для фиксации положения кольца на каналообразующих полосках. Далее аналогичным образом на расстоянии 113 мм от первого кольца выставляют и закрепляют второе. После этого вставляют расходуемый шаблон с каналообразующими полосками и кольцами в гильзу, устанавливают и закрепляют индикатор износа, на шпильки наворачивают гайки и путем их затяжки крепят расходуемый шаблон к дну гильзы. Затем каналообразующие полоски за верхние концы разворачивают по окружности относительно вертикальной оси гильзы на угол 135°, сохраняя их радиальное направление, производят натяжение и фиксирует. После этого производят послойную укладку и виброуплотнение бетонной массы и направляют на термообработку. Таким образом, получают фурму со спиральным расположением щелевых каналов внутри бетона, угол наклона которых от вертикали составляет 20°.
Источники информации
1. Рекламный проспект-каталог выпускаемой продукции фирмы «Plibrico» Gmbh, Дюссельдорф.
2. Патент РФ №2243267, Кл С21С 5/48, 7/072, пр. 18.08.2003 г.