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 пористые и щелевые фурмы для донной продувки металла газами в ковше, например, фурмы по патентам RU 2152441 С21С 7/072, 2000 [1], RU 2186858 С21С 7/072, 2002 [2], RU 34538 С21С 7/072, 2003 [3].
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков является фурма по патенту №34538 С21С 7/072, 2003 [3].
Она 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 канавок, соединяющий сквозные 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 каналообразующих металлических пластин, удаляемых после твердения огнеупорной массы. Фурма для донной продувки является сменным устройством, заменяемым после износа.
Недостатком данной фурмы является ограниченная газопропускная способность и потери давления из-за динамического сопротивления газовому потоку в системе кольцевых и радиальных канавок, а также в щелевых каналах из-за невысокой чистоты поверхности.
Кроме этого, фурма имеет недостаточный рабочий ресурс из-за выгорания огнеупорной массы во время обработки щелевых каналов кислородом с целью удаления попавшего в них металла, а также преждевременному сгоранию при этой операции и металлического индикатора износа.
Задачей полезной модели является создание фурмы с более высокой пропускной способностью и увеличенным рабочим ресурсом.
Для решения поставленной задачи и реализации технического результата, согласно формуле полезной модели, фурма дополнительно содержит керамический сердечник, заформованный в огнеупорную массу, в котором выполнены сквозные продольные щелевые каналы, керамический сердечник имеет на поверхности не менее двух поперечных выступов радиусом 15-16 мм, зазор имеет форму кругообразного углубления в огнеупорной массе, а индикатор износа состоит из двух половин керамического тела противоположно сопряженных с поверхностью керамического сердечника, расположенных в нижней части огнеупорной пробки и имеющих не менее двух поперечных выступов радиусом 5-6 мм на стороне сопряжения с огнеупорной массой.
Технический результат достигается благодаря расположению сквозных продольных щелевых каналов посредством керамического сердечника прямо над газоподводящей трубкой и замене системы кольцевых и радиальных канавок соединяющих сквозные продольные щелевые каналы с полостью газоподводящей трубки на зазор кругоообразной формы, что исключает потери давления в местных сопротивлениях при изгибе и разветвлении газового потока в кольцевых и радиальных канавках. Компактное размещение сквозных продольных щелевых каналов в керамическом сердечнике позволяет проводить кратковременную (точечную) обработку их кислородом, что уменьшает выгорание огнеупорной массы и увеличивает срок службы фурмы.
Полезная модель поясняется примером выполнения фурмы, представленным на фигуре чертежа. Фурма устанавливается в днище ковша.
Фурма включает в себя металлическую гильзу 1 с крышкой 2 (дном), пробку 3 из огнеупорной массы, керамический сердечник 4 с рядами сквозных продольных щелевых каналов 5 и поперечными выступами 6 на поверхности, сопряженной с огнеупорной массой, индикатор 7 износа фурмы с поперечными выступами 8, состоящий из двух половин противоположно сопряженных с поверхностью керамического сердечника 4, газоподводящую трубку 9, съемник 10. Поперечные выступы 6 и 8 фиксируют керамический сердечник 4 и индикатор 7 в огнеупорной массе пробки 3, предохраняя от проседания под тяжестью металла. Индикатор 7 износа фурмы может быть выполнен, например, в виде керамического цилиндра, разрезанного по продольной оси на две части. Расположение индикатора износа в нижней части фурмы исключает его преждевременное выгорание во время обработки щелевых каналов кислородом. Керамический сердечник 4 в сечении может иметь любую форму, но предпочтительна квадратная форма для простоты изготовления. Керамический сердечник 4 сформован из огнеупорной массы и обожжен. Сквозные продольные щелевые каналы 5 в керамическом сердечнике 4 выполнены с помощью закладных каналообразующих полос, выгорающих во время обжига, что повышает чистоту поверхности щелевых каналов, а это, в свою очередь, уменьшает сопротивление газовому потоку. Крышка 2 имеет плоскую поверхность, на нее опирается пробка 3 из огнеупорной массы. Между внутренней поверхностью крышки 2 и дном огнеупорной пробки 3 имеется зазор 11 кругообразной формы, сообщенный со сквозными продольными щелевыми каналами 5. Съемник 10 предназначен для удаления фурмы из днища сталеразливочного ковша при ее замене. Керамический сердечник 4, 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 зазор 11 и сквозные продольные щелевые каналы 5 керамического сердечника 4. На выходе из сквозных продольных щелевых каналов 5 поток газа дробится на пузырьки, оптимальный диаметр которых задан размером щелевых каналов. Пузырьки продувочного газа продвигаясь в жидком металле способствуют его перемешиванию, гомогенизации состава и дегазации, удалению неметаллических включений.
Испытание предложенной фурмы в сталеразливочном ковше показало ее преимущество по сравнению с прототипом, она обеспечивает более эффективное перемешивание металла вследствие большей газопропускной способности. Кроме этого, предложенная фурма показала лучшую продуваемость и увеличенный рабочий ресурс, отработав с минимальным количеством обработок кислородом.
Источники информации:
1. RU 2152441 С21С 7/072, 2000 [1];
2. RU 2186858 C21C 7/072, 2002 [2];
3. RU 734538 C21C 7/072, 2003 [3].