Фурма для продувки кислородом ванны электродуговой печи

 

< >855004

Союз Советскин

Социалистическин

Реслублик

ЬП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВХ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02.11.79 (21) 2834798/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

С 21 С 5/48

Гееударетненнмй кемитет (53) УДК 659.184..14 (088.8) Опубликовано 15.08.81. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 25.08.81 до делам нзебретений и еткрмтий

В. С. Бобошко, А. Г. Нотыч, А. А. Савин, Б.

Л. А. Римша, М. М. Крушинский, В. И. Д

А. В. Губин и А. Г. Алехин (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский и проект технологических газов, сточных вод и испол энергоресурсов предприятий черной металлургии (7I ) Заявитель (54) ФУРМА ДЛЯ ПРОДУВКИ КИСЛОРОДОМ

ВАННЫ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно, к производству стали в дуговых электропечах.

Известна фурма для продувки жидкого металла в металлургической печи газообразным окислителем, состоящая из концентрически расположенных труб, образующих тракты для газа и охлаждения и головки с выходными соплами, расположенными под углом 10 — 40 к горизонтали, а отношение суммарной площади выходных сечений диаметрально противоположно направленных сопл, расположенных по продольной оси ванны, к суммарной площади всех выходных сечений сопл фурмы равно 0,5 — 0,7 (1).

Однако такое устройство фурмы для продувки металлической ванны кислородом, не обеспечивает снижение угара металла и снижение пылеобразования при продувке и недостаточна усваимость металлической ванной вдуваемого кислорода.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является фурма для продувки кислородом металлической ванны в электропечах, состоящая. из концентрически расположенных труб, образующая каналы для охлаждающей воды и

2 окислителя, и многосопловой головки, в которой дутьевые сопла одинаковых проходных сечений, равномерно расположенные по окружности, устанавливают под разными углами к оси фурмы (2).

Недостатком данной фурмы является то, что при симметричной подаче кислорода часть струй направляется непосредственно в зону горения дуг, где температура металла достигает 2500 — 3000 С, вследствие чего усиливается испарение металла и пылеобразование. К тому же струи равного энергетического потенциала не могут обеспечить эффективный массообмен при переменной глубине ванны. В результате при продувке ванны электропечи через фурму данной конструкции повышается угар металла и пылеобразование, снижается коэффициент полезно, го использования кислорода.

Цель изобретения — снижение пылеобразования и угара металла и увеличение выхода годного.

Поставленная цель достигается тем, что

20 фурма снабжена соплом, выполненным в осевой плоскости фурмы под углом 15 — 20 к ее оси и имеет проходное сечение, составляющее 35 — 50% от суммарной площади

855004 о

15 о

25 зю

55 проходных сечений всех сопл, а сопла с равновеликими проходными сечениями выполнены под углом к осевой плоскости большого сопла 80 —.-120 и под углом к оси фурмы 15—

45 .

Такая конструкция фурмы позволяет эффективно организовать рассредоточенную ориентированную продувку струями с различным энергетическим и кислородным потенциалом для обеспечения равномерного распределения кислорода по объему ванны, эффективного перемешивания металла, что приводит к снижению угара металла и пылеобразования в процессе плавки.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 представлена предлагаемая фурма, разрез по ее оси; на фиг. 2 — то же, вид снизу.

Фурма состоит из канала 1, подводящего воду, кольцевых каналов 2 и 3 для подачи кислорода и для отвода воды, медной головки с переточными отверстиями 4, соединяющими каналы 1 и 3. Главное сопло 5 и сопло 6 имеют различные по площади проходные сечения, выполнены в осевых плоскостях под углом к оси фурмы.

Площадь сечения большого сопла 5 составляет 35 — 50% от суммарной площади проходных сечений всех сопл, сопла 6 имеют равновеликие проходные сечения.

Угол наклона большого сопла 5 составляет 15 — 20, угол наклона двух других сопл

6 составляет 15 — 45 . Осевые плоскости дутьевых сопл 6 образуют с осевой плоскостью большого сопла 5 угол, равный 80 — 120 .

Пределы, указанные для значения параметров и соотношения между ними, вытекают из следующего. Кислородная фурма на электропечи установлена, как правило, на границе конического и прямого участков ванны, т. е. на границе зон с максимальной глубиной в центральной части и переменной в периферийной части. Нижний предел (35%) величины площади сечения одного большого сопла учитывает условия на электропечи, при которых источник дутья расположен на минимальном удалении от центра ванны.

При этом реализуется вариант симметричной рассредоточенности продувки по аналогии с конвертерами с верхним дутьем. Следовательно этот вариант является предельным и выполнение сечения размером ниже 35% по площади нецелесообразно из-за возникновения асимметрии в подаче кислорода. Верхний предел (50%) учитывает максимальную степень асимметрии расположения кислородной фурмы на печи. При этом реализуется вариант симметричной продувки, что обес. печивает равномерное распределение вдуваемого кислорода в центральной и периферийной зонах ванны. Кроме того, при выборе площадей проходных сечений дутьевых сопл в соотношении 1:1:2, кислородный и энергетический потенциал вдуваемого кислорода распределяется в том же отношении между струями, что обеспечивает оптимальную глубину их проникновения в ванну с переменной глубиной в зонах внедрения. Благодаря этому достигаются эффективные условия взаимодействия вдуваемого кислорода с расплавом: максимальное перемешивание ванны, .высокий коэффициент использования кислорода, что обеспечивает минимальный уровень пылеобразования и угара металла. При увеличении степени асимметричности распределения кислорода по соплам более 50%, например соотношении сечений сопл 1:1:3 и более, невозможно обеспечить эффективное условие взаимодействия с расплавом для всех струй одновременно. Это связано с существенно различающейся проникающей способностью струй, равноотстоящих от зеркала металла, при этом происходит опережающий рост интенсивности пылеобразования. Выполнение периферийных сопл в осевых плоскостях под углом 80 — 120 к осевой плоскости центрального сопла позволяет направлять кислород в области, равноудаленные от футеровки печи и высокотемпературных зон, образующихся при горении дуг. Последнее обеспечивает повышение стойкости футеровки и снижение угара металла и легирующих.

Диапазон углов наклона сопл к оси фурмы позволяет выбрать оптимальные отношения вертикальной составляющей струй к горизонтальной для обеспечения требуемой гидродинамики ванны при различных расходах кислорода по соплам. Во-первых, выбранный диапазон углов наклона сопл к оси фурмы исключает интерференционные взаимодействия истекающих струй, что обеспечивает разделение реакционных зон в объеме ванны и направленное воздействие горизонтальной составляющей импульса струй на перемешивание металла. Во-вторых, как установлено практикой сталеварения для струи взаимодействующей в центральной части ванны величина угла в 15 — 20 является оптимальной при верхней продувке. Диапазон угла 15—

45 наклона сопл меньшего диаметра позволяет более оптимально распределить кислород в периферийной части с учетом геометрии ванны, положения фурмы по отношению к центру ванны и к зеркалу металла. Величина 45 является предельно допустимой при верхней продувке, поскольку при отношении вертикальной составляющей струи к горизонтальной меньшем 1,0 опережающим образом снижается эффективность взаимодеиствия кислорода с расплавом: растет угар металла и пылеобразование, увеличивается доля неусвоенного кислорода.

Продувку осуществляют следующим образом.

Фурма установлена на высоте 500 мм от зеркала металла (соплом 5 в направлении центра ванны). Кислород поступает в головку по центральному кольцевому каналу

2 фурмы. Проходя в дутьевых соплах 5 и 6

855004

Аа.2

Составитель А. Прусс

Редактор М. Келемеш Техред А. Бойкас Корректор Ю. Макаренко

Заказ 6817/36 Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4 неодинаковых проходных сечений, кислород формируется в струи с разным энергетическим и окислительным потенциалом, идущим в ванну. При этом большая часть кислорода от общего количества на продувку реагирует с ванной в зоне с максимальной глубиной между смежными высокотемпературными областями расплава под электродами, остальной кислород реагирует с ванной в ее периферийной части.

Применение фурмы предлагаемой конструкции увеличивает степень усвоения кис10 лорода, интенсифицирует процесс окислительного периода, понижает пылеобразование и угар металла, что вместе взятое способствует повышению технико-экономических показателей работы дуговых электроста- 15 леплавильных печей.

Формула изобретения

Фурма для продувки кислородом ванны электродуговой печи, содержащая концентрически расположенные трубы, образующие каналы для охлаждающей воды и кислорода, и головку с соплами, расположенными под углом к оси фурмы, отличающаяся тем, что, с целью снижения пылеобразования и угара металла, увеличения выхода годного, одно из сопл выполнено в осевой плоскости фурмы под углом 15 — 20 к ее оси с проходным сечением, составляющим 35 — 50% от суммарной площади проходных сечений всех сопл, остальные сопла выполнены с равновеликими проходными сечениями в осевых плоскостях под углом к осевой плоскости первого сопла 80 — 120 и под углом к оси фурмы 15 — 45 .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. авторское свидетельство СССР № 293857, кл. С 21 С 5/48, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР № 414314, кл. С 21 С 5/48, 1972.