ФУРМА ДЛЯ ДОННОЙ ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА ГАЗАМИ В КОВШЕ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
TUYERE FOR BOTTOM BLOWING OF METAL BY GAS IN LADLE AND METHOD OF ITS MANUFACTURING

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 сваренную с дном металлическую гильзу, газоподводящую трубку, выступающую над дном, заполненную огнеупорной массой, в которой выполнены продольные щелевые каналы, форкамеру и индикатор износа огнеупорной бетонной массы, расположенный в нижней части металлической гильзы и заформованный огнеупорной бетонной массой. Индикатор износа огнеупорной бетонной массы закреплен с помощью скобы из тонколистового металла и резьбовых шпилек, приваренных к дну металлической гильзы (1). Недостатком фурмы является сложность конструкции для обустройства газопроводящего тракта, индикатора износа и его крепления, вызывающие высокую трудоемкость изготовления.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления продувочной фурмы для донной продувки металла газами в ковше, включающий изготовление конусной гильзы с дном и газоподводящей трубкой, их сварку, установку в гильзе пустотообразователя для формирования форкамеры и каналообразующих полосок для образования продольных сквозных щелевых каналов, верхнюю и нижнюю фиксацию концов каналообразующих полосок и закрепление индикатора износа огнеупорной бетонной массы, послойную укладку и виброуплотнение огнеупорной бетонной массы с последующей термообработкой. Фиксацию верхних концов каналообразующих полосок производят посредством надетой на металлическую гильзу обоймы, которая имеет гнезда для крепления каналообразующих полосок (1).
Недостатком способа является высокая трудоемкость, заключающаяся в сложности установки пустотообразователя с каналообразующими полосками, индикатором износа огнеупорной бетонной массы и скобы из тонколистового металла в металлическую гильзу на приваренные к ее дну шпильки, наворачивании на шпильки гаек и их затяжки, поскольку все это делается в стесненных условиях внутри металлической гильзы, одной рукой и вслепую, на ощупь. Кроме того, поскольку гильза имеет продольный сварной шов, не происходит жесткой фиксации положения фиксатора на гильзе, и верхняя часть гильзы имеет форму, отличающуюся от правильной окружности, что вызывает трудности при установке и замене фурмы в ковше. Обойма не имеет устройств для фиксации радиального положения каналообразующих полосок, поэтому они в верхней части металлической гильзы разворачиваются по окружности. Дополнительно, поскольку верхний край конусного кольца обоймы выше верхнего края конуса металлической гильзы, на обойме после съема остаются остатки бетона, которые необходимо срубать вручную.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение трудоемкости изготовления фурмы.
Предлагаемая фурма включает в себя сваренную с дном металлическую гильзу, газоподводящую трубку, выступающую над дном, заполняющую огнеупорную бетонную массу, в которой выполнены продольные щелевые каналы, форкамеру и индикатор износа огнеупорной бетонной массы, расположенный в нижней части металлической гильзы и заформованный огнеупорной массой.
Отличительной особенностью фурмы является то, что индикатор износа огнеупорной бетонной массы выполнен в виде двух встречных, верхнего и нижнего, усеченных конусов, состыкованных друг с другом меньшими основаниями, причем диаметр большего основания нижнего усеченного конуса больше диаметра большего основания верхнего конуса, а на всей высоте выступающей над дном металлической гильзы газоподводящей трубки выполнена резьба, на которую навернута гайка. Такие отличительные особенности упрощают конструкцию и снижают трудоемкость изготовления фурмы.
Конструкция предлагаемой фурмы представлена на фиг.1 - продольный разрез.
В состав фурмы входит металлическая гильза 1, сваренная с дном 2 и газоподводящей трубкой 3. Гильза заполнена плотной огнеупорной бетонной массой 4, в которой выполнены продольные сквозные щелевые каналы 5. В нижней части между огнеупорной бетонной массой 4 и дном 2 выполнена форкамера 6. Там же в нижней части установлен индикатор износа огнеупорной бетонной массы 7, выполненный в виде двух встречных, верхнего и нижнего, усеченных конусов, состыкованных друг с другом меньшими основаниями, причем диаметр большого основания нижнего усеченного конуса больше диаметра большого основания верхнего конуса. Газоподводящая трубка 3 выступает над дном металлической гильзы 2 и имеет на всей высоте выступа резьбу, на которую навернута гайка 8.
Фурма работает следующим образом. При эксплуатации фурмы по мере износа огнеупорной бетонной массы 4 оголяется верхняя часть индикатора износа огнеупорной бетонной массы 7, материал которого по лучеиспускательной способности отличается от лучеиспускательной способности огнеупорной бетонной массы 4. При этом от выдавливания из огнеупорной бетонной массы 4 силами давления газа индикатор износа огнеупорной бетонной массы 7 удерживается конусной частью нижнего усеченного конуса. При прекращении продувки индикатор износа огнеупорной бетонной массы 7 удерживается от выдавливания под воздействием давления металла конусной частью верхнего усеченного конуса индикатора. Таким образом, индикатор износа огнеупорной бетонной массы удерживается от выдавливания как вверх, так и вниз, что обеспечивает надежную работу фурмы.
Конкретный пример выполнения
Фурма выполняется в виде металлической гильзы усеченного конуса с диаметром верхнего основания 120 мм и нижнего 180 мм. Высота гильзы 332 мм. Гильза выполняется из нержавеющей стали толщиной 0,8 мм. Дно гильзы - из нержавеющей стали толщиной 4 мм. Газоподводящая трубка из стали Ст.3. На длине 10 мм верхней части трубки нарезана резьба труб 1/4′′. Резьбовая часть трубки выступает над дном на высоту 10 мм. Перед заполнением бетоном в донную часть гильзы устанавливали и закрепляли с помощью гайки индикатор износа огнеупорной бетонной массы, выполненый из графита. Индикатор износа огнеупорной бетонной массы имеет форму двух встречных верхнего и нижнего усеченных конусов, состыкованных друг с другом меньшими основаниями диаметром 20 мм, диаметр большого основания нижнего конуса 45 мм, верхнего 38 мм. Общая высота индикатора 95 мм.
Результаты испытаний фурмы с таким индикатором огнеупорной бетонной массы показали надежность в эксплуатации.
Предлагаемый способ изготовления продувочной фурмы включает в себя изготовление конусной гильзы с дном и газопровдящей трубкой, их сварку, установку в гильзе пустотообразователя для формирования форкамеры и каналообразующих полосок для образования продольных сквозных щелевых каналов, верхнюю и нижнюю фиксацию концов каналообразующих полосок и закрепление индикатора износа огнеупорной бетонной массы послойную укладку и выброуплотнение огнеупорной бетонной массы с последующей термообработкой.
Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что перед сваркой газоподводящей трубки с дном на верхней части газоподводящей трубки нарезают наружную резьбу и располагают ее резьбовую часть выше плоскости дна гильзы, для фиксации нижних концов каналообразующих полосок и в качестве пустотообразователя форкамеры используют соединенные между собой с помощью винтов верхний и нижний диски из выгорающего материала, в нижний диск по центру впрессовывают гайку, а на верхнем выполняют конусное отверстие по центру и выступы по краям, причем нижнюю фиксацию полосок производят путем их сзажатия между нижним диском и выступами верхнего диска, а перед соединением дисков в конусное отверстие верхнего диска вставляют индикатор износа огнеупорной бетонной массы, выполненнный из двух встречных усеченных верхнего и нижнего конусов, состыкованных меньшими основаниями с диаметром большего основания нижнего усеченного конуса больше диаметра большего основания верхнего конуса, производят затяжку винтов, вставляют диски с полосками и индикатором износа в металлическую гильзу и наворачивают гайку нижнего диска на резьбу газоподводящей трубки до упора, после чего производят фиксацию верхних концов каналообразующих полосок посредством надетой на металлическую гильзу обоймы, выполненной в виде разнесенных по высоте с общуей осью двух конусных, имеющих паз под сварной шов гильзы и одного дискового с радиальными пазами под полоски, колец, причем верхний край верхнего конусного кольца расположен ниже верхнего среза гильзы, а с наружной стороны обоймы установлены щелевые зажимы для крепления верхних концов каналообразующих полосок. Вышеизложенное поясняется фиг.2, 3, 4.
Такое техническое решение обеспечивает снижение трудоемкости изготовления фурм.
Способ осуществляют в следующей последовательности. После изготовления конусной гильзы 1, дна 2 и газоподводящей трубки 3 перед их сваркой на верхней части трубки нарезают резьбу и выставляют ее резьбовую часть выше плоскости дна. Далее нарезают каналообразующие полоски, изготавливают из выгорающего материала диски пустообразователя, нижний диск - 9, верхний диск - 10 и гайку 8. Верхний диск выполнен с выступами 11. Изготавливают индикатор износа огнеупорной бетонной массы 7 в виде двух встречных, верхнего и нижнего, усеченных конусов, состыкованных друг с другом меньшими основаниями, причем диаметр большого основания нижнего усеченного конуса больше диаметра большого основания верхнего конуса. В центральное отверстие нижнего диска 9 впрессовывают гайку 8, а затем в конусное отверстие верхнего диска 10 вставляют индикатор износа 7 таким образом, чтобы основание меньшего диаметра было направлено вверх. После этого диски соединяют, в крепежные отверстия вставляют винты 12 и на них наживляют гайки. Далее, придерживая индикатор 7 от перекоса, затягивают гайки до образования между дисками зазора ~1 мм и в образовавшийся зазор под каждый выступ 11 верхнего диска 10 своей средней частью вставляют каналообразующие полоски. Затем гайки болтов 12 затягивают и вставляют диски с полосками и индикатором внутрь гильзы 1, опускают на дно и наворачивают гайку 8 нижнего диска 9 на резьбу газоподводящей трубки 3 до упора. Так обеспечивается фиксация нижних концов каналообразующих полосок. После этого свободные концы каналообразующих полосок вытаскивают из металлической гильзы 1, собирают в пучок и на гильзу сверху надевают обойму 13, включающую три разнесенных по высоте и имеющих общую ось центрирующих конусных 14, 15 и дискового 17 колец, таким образом, чтобы сварной шов гильзы 1 вошел в паз 16 на внутренней поверхности конусных колец 14 и 15. При этом обеспечивается положение верхнего среза конусного кольца 15 ниже верхнего среза гильзы 1. Свободные концы каналообразующих полосок разбирают, натягивают и каждую полоску вставляют в свой радиальный паз, пропиленный в дисковом кольце 17, после чего заводят в щелевые зажимы 18, приваренные на наружной поверхности обоймы 13, и завязывают узлом. После фиксации верхних концов каналообразующих полосок производится послойная укладка огнеупорной бетонной массы с виброуплотнениеи термообработка.
Конкретный пример выполнения способа
Из нержавеющей стали толщиной 0,8 мм изготавливают конусную в виде усеченного прямого конуса диаметром верхнего 120 мм и нижнего 180 мм оснований обечайку, из нержавеющей стали толщиной 4 мм вырубают дно диаметром 180 мм и из трубы диаметром 1/4′′ изготавливают газоподводящую трубку. На верхней части трубки на длине 10 мм нарезают резьбу труб 1/4′′ и резьбовой частью вставляют в центральное отверстие дна на высоту резьбы. Далее производят сварку гильзы. Изготавливают два деревянных диска диаметром 110 мм один толщиной 8 мм, другой 12 мм. В диске толщиной 8 мм по краям приготавливают 16 выступов шириной 20 мм и глубиной 15 мм и по центру вытачивают конусное отверстие с диаметром большего основания 45 мм. По центру диска толщиной 12 мм высверливают отверстие диаметром 18 мм, в которое впрессовывают гайку с резьбой труб 1/4′′. Затем из полиэтиленовой пленки толщиной 0,2 мм нарезают каналообразующие полоски шириной 15 мм. После этого производят сборку дисков с установкой в них индикатора износа и каналообразующих полосок, затягивают крепежные винты с гайками. Затем диски с индикатором износа и каналообразующими полосками опускают в гильзу и наворачивают на резьбу газоподводящей трубки.
Верхние концы каналообразующих полосок крепят с помощью обоймы. установленной на верхнюю часть конусной гильзы. Обойму устанавливают таким образом, чтобы вертикальные пазы в ее конусных кольцах встали на сварной шов обечайки гильзы. После натяжения полосок их вводят в радиальные пазы обоймы и закрепляют узлом на щелевых зажимах. После фиксации каналообразующих полосок производят послойную укладку и виброуплотнение огнеупорной бетонной массы с последующей ее термообработкой.
При выброуплотнении остатки бетонной смеси уходят через окна обоймы и ее внутренняя поверхность остается чистой, не требующей дополнительной зачистки.
После термообработки верхняя часть гильзы фурмы имеет правильную форму в виде окружности диаметром 120 мм.
Источник информации
1. Патент РФ №2243267, кл. С21С 5/48, 7/072, пр. 18.08.2003 г.