RU61710U1

RU61710U1 - BUCKET FOR BLOWING METAL IN A DUCK

Info

Publication number: RU61710U1
Application number: RU2006131724/22U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Анатольевич Лубяной; Валерий Геннадьевич Переходов; Валерий Павлович Комшуков; Юрий Николаевич Самсонов; Виктор Иванович Большаков; Юрий Анатольевич Селезнев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Западно-Сибирский металлургический комбинат", ОАО "ЗСМК"
Priority date: 2006-09-04
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2007-03-10

Abstract

Полезная модель относится к области черной металлургии и предназначено для продувки металла в ковше. Фурма для продувки металла содержит металлическую трубу, футерованную снаружи огнеупорами, в которую установлены пульсаторы, выполненные из жестко прикрепленных к трубе стержней. Оси пульсаторов располагаются перпендикулярно оси трубы и параллельно друг другу, причем ось верхнего пульсатора расположена от верхнего среза трубы на расстоянии 1,6-1,8 внутреннего ее диаметра, а ось нижнего пульсатора - на расстоянии 0,05-5,0 внутреннего диаметра трубы от среза в нижней ее части, при этом диаметр пульсаторов равен 0,25-0,45 внутреннего диаметра трубы фурмы. 1н. п. ф-лы, 1 фиг.The utility model relates to the field of ferrous metallurgy and is intended for purging metal in a ladle. The metal purge lance contains a metal pipe lined externally with refractories, into which pulsators are mounted, made of rods rigidly attached to the pipe. The axis of the pulsators is perpendicular to the axis of the pipe and parallel to each other, with the axis of the upper pulsator located at a distance of 1.6-1.8 of its inner diameter from the upper cut of the pipe, and the axis of the lower pulsator at a distance of 0.05-5.0 of the pipe's inner diameter from the cut in its lower part, while the diameter of the pulsators is 0.25-0.45 of the inner diameter of the lance pipe. 1n P. f-ly, 1 Fig.

Description

Полезная модель относится к области черной металлургии, а именно, к устройствам, предназначенным для обработки металла газом в ковше.The utility model relates to the field of ferrous metallurgy, and in particular, to devices designed for treating metal with gas in a ladle.

Известна фурма с цилиндрическим соплом, состоящая из полой трубы, футерованной огнеупорами, и эксцентрично установленным в ней цилиндрическим стержнем. (AC CСCP 1137108 А, Кл С 21 С 5/48, 1985).A lance with a cylindrical nozzle is known, consisting of a hollow pipe lined with refractories and a cylindrical rod eccentrically installed in it. (AC CCPCP 1137108 A, Cl C 21 C 5/48, 1985).

Недостатком данной фурмы является сложность ее конструкции, и частичное сглаживание пульсаций вследствие большой протяженности щелевого канала и малой его ширины, пульсирующий поток после попадания в металл разрушается с образованием крупных пузырей, что способствует захлестыванию фурмы выплесками металла. Кроме того, щелевая часть фурмы постепенно зарастает металлом, что приводит к дальнейшему сглаживанию пульсаций, к снижению интенсивности перемешивания и снижению степени усвоения ферросплавов и механических свойств чугуна.The disadvantage of this tuyere is the complexity of its design, and the partial smoothing of pulsations due to the large length of the slot channel and its small width, the pulsating flow after falling into the metal is destroyed with the formation of large bubbles, which contributes to the overwhelming of the tuyere by splashes of metal. In addition, the slotted part of the tuyere is gradually overgrown with metal, which leads to further smoothing of pulsations, to a decrease in the intensity of mixing, and to a decrease in the degree of assimilation of ferroalloys and the mechanical properties of cast iron.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности решению является фурма, содержащая металлическую трубу, футерованную снаружи огнеупорами, и с последовательно расположенными внутри ее модульными генераторами колебаний в виде диафрагмированного канала. (А.М.Сизов. Газодинамика и теплообмен газовых струй в металлургических процессах, стр.111-113, Москва, Металлургия, 1987.)The closest solution to the proposed technical essence is a lance containing a metal pipe lined externally with refractories, and with modular oscillators in series in the form of a diaphragm channel, sequentially located inside it. (A.M. Sizov. Gasdynamics and heat transfer of gas jets in metallurgical processes, pp. 111-113, Moscow, Metallurgy, 1987.)

Недостатком данной фурмы является сложность ее изготовления и установка пульсаторов внутри фурмы. Кроме того, при продувке металла фурмой данной конструкции Недостаточна мощность перемешивания металла в ковше вследствие того, что газы, вытекающие через нижнее сопло, не дают мощной пульсации и не позволяют получать фурме динамическое воздействие.The disadvantage of this lance is the complexity of its manufacture and the installation of pulsators inside the lance. In addition, when blowing metal with a tuyere of this design, there is insufficient stirring power of the metal in the bucket due to the fact that the gases flowing through the lower nozzle do not give a strong pulsation and do not allow the tuyere to have a dynamic effect.

Задачей полезной модели является упрощение конструкции фурмы, повышение интенсивности перемешивания металла и степени усвоения ферросплавов, улучшение механических свойств металла.The objective of the utility model is to simplify the design of the lance, increase the intensity of mixing of the metal and the degree of assimilation of ferroalloys, and improve the mechanical properties of the metal.

Указанная задача решается тем, что фурма, содержащая металлическую трубу, футерованную снаружи огнеупорами и установленными внутри ее пульсаторами, выполненными в виде жестко прикрепленных к трубе стержней, согласно полезной модели, оси пульсаторов расположены перпендикулярно оси трубы и параллельно друг другу, причем ось верхнего пульсатора расположена от верхнего среза трубы на расстоянии (1,6-1,8)Дт, а ось нижнего пульсатора - на расстоянии (0,05-5,0)Дт от среза в нижней части трубы, при этом диаметр пульсаторов равен (0,25-0,45)Дт, где Дт - внутренний диаметр трубы, мм.This problem is solved in that the lance containing a metal pipe lined externally with refractories and pulsators installed inside it, made in the form of rods rigidly attached to the pipe, according to a useful model, the axis of the pulsators are perpendicular to the axis of the pipe and parallel to each other, and the axis of the upper pulsator is located from the upper cut of the pipe at a distance of (1.6-1.8) Dt, and the axis of the lower pulsator - at a distance of (0.05-5.0) Dt from the cut in the lower part of the pipe, while the diameter of the pulsators is (0.25 -0.45) Dt, where Dt - inside Nij tube diameter, mm.

Технический результат, который может быть получен при использовании полезной модели, заключается в том, что при обтекании потоком газа пульсаторов образуется вихревой след, причем вихри сбегают с определенной периодичностью. Образующаяся при этом на срезе трубы неустойчивая газовая полость - каверна распадается с образованием большого количества мелких газовых пузырьков, что повышает степень рафинирования чугуна от газов, неметаллических включений, например, графитовой спели, и тем самым повышает прочностные свойства металла. Наложение пульсаций приводит к тому, что при внедрении газа в металл при выходе из трубы пульсации передаются и самой фурме, и сама фурма становится излучателем колебаний, что приводит к еще более интенсивному перемешиванию металла.The technical result that can be obtained using the utility model is that when a gas stream flows around the pulsators, a vortex wake forms, and the vortices run off with a certain frequency. An unstable gas cavity formed in the pipe section - the cavity decomposes with the formation of a large number of small gas bubbles, which increases the degree of refining of cast iron from gases, non-metallic inclusions, for example, graphite spell, and thereby increases the strength properties of the metal. The imposition of pulsations leads to the fact that when the gas is introduced into the metal upon exiting the pipe, pulsations are transmitted to the lance itself, and the lance itself becomes an oscillator, which leads to even more intensive mixing of the metal.

Технический результат достигается при указанной совокупности признаков в формуле полезной модели.The technical result is achieved with the specified set of features in the formula of the utility model.

Расположение осей пульсаторов перпендикулярно оси трубы обеспечивает равномерность схода вихрей с равномерной периодичностью на срезе трубы, а расположение осей пульсаторов параллельно друг другу усиливает интенсивность пульсаций при наложении их от верхнего пульсатора к The arrangement of the axes of the pulsators perpendicular to the axis of the pipe ensures a uniform vortex exit with uniform periodicity at the pipe section, and the arrangement of the axes of the pulsators parallel to each other enhances the intensity of the pulsations when applying them from the upper pulsator to

пульсациям, исходящим от нижнего пульсатора, что значительно повышает интенсивность перемешивания и ведет к повышению усвоения ферросплавов и повышению прочностных свойств чугуна.pulsations emanating from the lower pulsator, which significantly increases the intensity of mixing and leads to an increase in the absorption of ferroalloys and an increase in the strength properties of cast iron.

Расположение оси верхнего пульсатора на расстоянии (1,6-1,8)Дт от верхнего среза трубы выбрано из конструктивных соображений. Расположение оси верхнего пульсатора от верхнего среза трубы на расстоянии менее 1,6Дт приводит к изменению характера пульсаций, вызванных неоднородностью потока газа при переходе от места соединения трубопроводов подвода газа к верхней части трубы фурмы, в которой установлен верхний пульсатор, что приводит к уменьшению резонансных явлений при наложении пульсаций, генерируемых верхним пульсатором, с пульсациями нижнего пульсатора. Уменьшение резонансных явлений приводит к уменьшению перемешивания металла в ковше и усвоения ферросплавов.The location of the axis of the upper pulsator at a distance of (1.6-1.8) Dt from the upper pipe cut is selected from design considerations. The location of the axis of the upper pulsator from the upper section of the pipe at a distance of less than 1.6 Dt leads to a change in the nature of the pulsations caused by the inhomogeneity of the gas flow during the transition from the junction of the gas supply pipes to the upper part of the tuyere pipe in which the upper pulsator is installed, which leads to a decrease in resonance phenomena when applying pulsations generated by the upper pulsator, with pulsations of the lower pulsator. A decrease in resonance phenomena leads to a decrease in the mixing of the metal in the ladle and the assimilation of ferroalloys.

Расположение оси верхнего пульсатора на расстоянии более чем 1,8Дт от верхнего среза трубы приводит к тому, что уменьшается мощность колебаний самой фурмы вследствие уменьшения амплитуды ее колебаний, что приводит к изменению интенсивности перемешивания металла в ковше и, как следствие этого, к снижению усвоения ферросплавов и понижению механических свойств чугуна.The location of the axis of the upper pulsator at a distance of more than 1.8 Dt from the upper section of the pipe leads to a decrease in the oscillation power of the lance itself due to a decrease in the amplitude of its oscillations, which leads to a change in the intensity of mixing of the metal in the ladle and, as a result, to a decrease in the absorption of ferroalloys and lowering the mechanical properties of cast iron.

Расположение оси нижнего пульсатора на расстоянии меньше 0,05 Дт от среза в нижней части трубы нецелесообразно, т.к. во время продувки происходит захлестывание металлом пульсатора и закозление трубы фурмы, а при расположении оси пульсатора на расстоянии более 5,0 Дт происходит частичное сглаживание пульсаций, вследствие этого уменьшается мощность воздействия струи на расплав, что снижает эффект перемешивания металла в ковше, при этом снижается влияние продувки на перемешивание металла, удаление неметаллических включений и повышение прочностных свойств.The location of the axis of the lower pulsator at a distance of less than 0.05 Dt from the cut in the lower part of the pipe is impractical, because during the purge, the pulsator is overwhelmed with metal and the tuyere tube is hardened, and when the pulsator axis is located at a distance of more than 5.0 Dt, the pulsations are partially smoothed out, as a result of which the effect of the jet on the melt decreases, which reduces the effect of metal mixing in the bucket, while reducing the effect purging for mixing the metal, removing non-metallic inclusions and increasing strength properties.

Выбор диаметра пульсатора (Дп) менее 0,25 Дт нецелесообразен, т.к. приводит к уменьшению отношения сечения пульсатора к проходному сечению The choice of pulsator diameter (DP) of less than 0.25 Dt is impractical, because leads to a decrease in the ratio of the cross section of the pulsator to the bore

трубы фурмы, вследствие чего вихревой поток от пульсатора незначителен по сравнению с базовым потоком в фурме, поэтому происходит недостаточное дробление струи газа, вследствие чего снижается перемешивание металла с ферросплавами, снижается их усвоение, ухудшается удаление неметаллических включений.tuyere tubes, due to which the vortex flow from the pulsator is insignificant compared to the base stream in the tuyere, therefore there is insufficient crushing of the gas jet, as a result of which the mixing of the metal with ferroalloys is reduced, their absorption is reduced, and the removal of non-metallic inclusions is worsened.

При выборе диаметра пульсатора более 0,45 Дт ухудшается качество металла и интенсивность перемешивания металла, т.к. периодические пульсации, которые образуются при обтекании пульсатора накладываются на хаотические пульсации, которые образуются при обтекании газовым потоком шероховатых стенок фурмы, что приводит к сглаживанию пульсаций и, как следствие этого к снижению интенсивности перемешивания чугуна, к снижению усвоения ферросплавов и механических свойств чугуна.When choosing a pulsator diameter of more than 0.45 Dt, the quality of the metal and the intensity of mixing of the metal deteriorate, because the periodic pulsations that form during the flow around the pulsator are superimposed on the chaotic pulsations that form during the gas flow around the rough walls of the tuyere, which leads to a smoothing of the pulsations and, as a result, to a decrease in the mixing intensity of cast iron, to a reduction in the absorption of ferroalloys and the mechanical properties of cast iron.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг изображена фурма (вид прямо - основной вид), А-А - разрез.The utility model is illustrated by the drawing, where the lance is depicted in FIG. (Straight view - main view), AA - section.

Фурма содержит стальную трубу 1, футерованную огнеупорами 2, в верхней и нижней части стальной трубы располагаются пульсаторы 3, 4, которые крепятся к трубе при помощи сварки.The lance contains a steel pipe 1, lined with refractories 2, in the upper and lower parts of the steel pipe are pulsators 3, 4, which are attached to the pipe by welding.

Эксплуатация предлагаемой фурмы осуществляется следующим образом.The operation of the proposed lance is as follows.

Пример (вариант 3, таблица).Example (option 3, table).

Предлагаемая полезная модель испытана на участке подготовки чугуна в цехе изложниц ОАО ЗСМК. Фурму изготавливали из металлической трубы с внутренним диаметром 41 мм, длиной цилиндрической части 3500 мм. Пульсаторы, выполненные из стержней металлических, приваривали сваркой в верхней части на расстоянии 70 мм от верхнего среза трубы фурмы (70/41=1,7) и в нижней части на расстоянии 123 мм от нижнего среза трубы фурмы (123/41=3,0). Диаметр пульсатора равен 14,4 мм (Дп/Дт=0,35).The proposed utility model was tested at the cast iron preparation site in the molds workshop of ZSMK OJSC. A lance was made of a metal pipe with an inner diameter of 41 mm and a length of a cylindrical part of 3500 mm. Pulsators made of metal rods were welded in the upper part at a distance of 70 mm from the upper cut of the lance pipe (70/41 = 1,7) and in the lower part at a distance of 123 mm from the lower cut of the lance pipe (123/41 = 3, 0). The diameter of the pulsator is 14.4 mm (Dp / Dt = 0.35).

Продувку производили газообразным азотом в ковше емкостью 60 т. Технологические параметры установки пульсаторов и результаты продувки сведены в таблицу. Наилучшие данные по усвоению ферросплавов и механическим The purge was carried out with nitrogen gas in a bucket with a capacity of 60 tons. The technological parameters of the installation of pulsators and the results of the purge are summarized in the table. The best data on the assimilation of ferroalloys and mechanical

свойствам чугуна получены на опытах 2, 3, 4,где расположение пульсаторов в трубе фурмы и отношение Дп/Дт соответствуют заявляемым в полезной модели пределам. Усвоение ферросплавов и механические свойства на этих опытах составили соответственно 85-90% и 135-145 МПА против 78% и 123 МПА по прототипу.The properties of cast iron were obtained in experiments 2, 3, 4, where the location of the pulsators in the tuyere tube and the ratio Дп / Дт correspond to the limits declared in the utility model. The assimilation of ferroalloys and mechanical properties in these experiments amounted to 85-90% and 135-145 MPA, respectively, against 78% and 123 MPA of the prototype.

Использование предлагаемой полезной модели позволяет повысить усвоение ферросплавов и улучшить механические свойства чугуна при простоте конструкции фурмы.Using the proposed utility model allows to increase the assimilation of ferroalloys and improve the mechanical properties of cast iron with a simple tuyere design.

Предлагаемая полезная модель промышленно применима и может быть использована при обработка металла в ковше инертным газом.The proposed utility model is industrially applicable and can be used in the processing of metal in a ladle with inert gas.

ТаблицаTable № No. Расположение оси верхнего пульсатора от верхнего среза трубы, ммThe location of the axis of the upper pulsator from the upper pipe cut, mm Отношение рас-ния от оси верхнего среза трубы до оси верхнего пульсатора к внутреннему диаметру трубыThe ratio of the cross-section from the axis of the upper cut of the pipe to the axis of the upper pulsator to the inner diameter of the pipe Расположение оси нижнего пульсатора от нижнего среза трубы, ммThe location of the axis of the lower pulsator from the lower pipe cut, mm Отношение рас-ния от нижнего среза трубы до оси нижнего пульсатора к внутреннему диаметру трубыThe ratio of the cross-section from the lower cut of the pipe to the axis of the lower pulsator to the inner diameter of the pipe Диаметр пульсатора Дп, ммThe diameter of the pulsator Dp, mm Дп ДтDp dt Усвоение фер-вов, %Assimilation of farms,% Механич. св-ва чугуна, МПАMechanic St. cast iron, MPA опытаexperience 1one 6262 1,51,5 1one 0,020.02 8,28.2 0,20.2 8080 125125 22 6666 1,61,6 22 0,050.05 10,210,2 0,250.25 8585 135135 33 7070 1,71.7 123123 3,003.00 14,414,4 0,350.35 9595 160160 4four 7474 1,81.8 205205 5,005.00 18,518.5 0,450.45 9090 145145 55 123123 3,03.0 328328 8,008.00 32,832.8 0,80.8 8383 130130 прототипprototype 7878 123123

Claims

A lance containing a metal pipe lined externally with refractory materials and pulsators installed inside it, made in the form of rods rigidly attached to the pipe, characterized in that the pulsator axes are perpendicular to the pipe axis and parallel to each other, and the axis of the upper pulsator are located at a distance from the upper pipe cut (1.6-1.8) D _t , and the axis of the lower pulsator - at a distance of (0.05-5.0) D _t from the cut in the lower part of the pipe, while the diameter of the pulsators is (0.25-0.45 ) D _t , where D _t - inner diameter of the pipe, mm.