Способ охлаждения фурмы для продувки жидкого металла

Способ охлаждения фурмы для продувки жидкого металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

J (и) 511354

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЯЬСТВУ

Союз Советскми

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 07 01 75(2!) 2093771/02

I с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.04,76.Бюллетень № 15

2 (51) М, Кл,С 21С 5/48

Госудв ротвенный иомитет

Совета Министров СССР оо долом иэаоретений и отирытий

669. 1 84. 142 (088.8) (45) Дата опубликования описания 05.07.76

В. К. Рочняк, С. М. Пивоварова, В. М. Савенков и О. Х. Охримчук (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Институт черной металлургии (54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ФУРМЫ ДЛЯ ПРОДУВКИ

ЖИДКОГО М ЕТАЛЛА

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к выплавке стали е применением фурм для подачи кислорода.

Известен способ охлаждения фурмы для продувки металла, включающий воздействие на поток охладителя, подаваемого через соответствуюший тракт к поверхности теплообмена, импульсами ультразвуковых колебаний с частотой повторения 10-100 в сек. При этом интенсивность колебаний составляет щ

1 10 вт/м2 в импульсе. Такой способ охлаждения уменьшает образование накипи на поверхности теплообмена и повышает стойкость фурмы.

Ультразвуковые колебания, осуществляемые с интенсивностью порядка 1 10 вт/м (10

2 вт./см ), создают в охладителе переменное звуковое давление с амплитудой, не превы6 2 шаюшей 5 10 дин/см (5 ат), вследствие 20 того, что интенсивность звука прямо пропорциональна квадрату амплитуды переменного (звукового) давления и обратно. пропорциональна волновому сопротивлению охладителя, в частности воды. Создаваемое в охладителе И указанное переменное давление вызывает обоазование кавитационных полостей двух видов

Одни полости захлопываются — они обладают высокой эрозионной активностью, другая. часть ,полостей пульсирует, не захлопываясь — их эрозионная активность низка. Пульсирующие полости образуются в первую очередь у поверхности излучателя (вибратора) и, покрывая его, препятствуют распространению упругих колебаний по всему объему охладителя. Кроме того, параметры ультразвуковых .колебаний la охладителе выбраны без учета связи между гидростатическим и акустическим давлениями, что приводит к необходимости повышения интенсивности ультразвука до высоких значений, в частности не менее 10 вт/см а это значительно усложняет и удорожает процесс очистки поверхности теплообмена фурмы от накипи, вследствие TopD что энерг гия излучателя (вибратора), которая преобразуется в полезный эффект, невелика и составляет менее одного процента.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса предотвращения образования накипи на поверхности теплообмена.

Зго достигаеч: я тем, что в известном способе охлаждения фурмы для продувки ме талла, вюпочаюшем воздействие на поток ох ладителя,, подаваемого через соответствую с ший тракт к поверхности теплообмена, импуль сами ультразвуковых колебаний с частотой повторения 10-100 в сек, ультразвуковые колебания осуществляют с амплитудой переменного (звукового) давления, в 2,0-2, 5 раза превышакццей статическое давление 1О охладителя.

Такое решение способствует растворению зародышевых пузырьков,.t одновременному сокращен по числа крупных пульсирующих полостей, очищению m нцх поверхности 1á излучателя, что резко улучшает условия передачи акустической энергий от поверхности излучателя к удаленным участкам охладителя, увеличивает число захлопывающихся полостей не только в непосредственной близости от источника колебаний, но и вдали от него. При этом число захлоIIbIBoIoL ;ихся полостей нарастает бьстрее,чем сОкрыГается чвспо зародышей кавитации, а эрозионная активность кевитационной облас. ти значительно повьпиается. Так при интенсивности ульуразвуковых колебаний порядка 10 вт/см эрозионнач активность кавитационнсй области увеличивается в 10100 раз, или при том же уровне эрозии интенсивность ультразвука уменьшается на один — два порядка,, по резко повышает эффективность процесса очистки поверхности теплообмена от накипи.

Пример. Охлаждение фурмы для продувки металла осуществляют охладителем в частности водой, подаваемой под давлением 1,0-1,2 Мн/м2 (10-12 ат) через соответствующий тракт к поверхности теплообмена. При прохождении охладителя через отводящий тракт фурмы на него воздействовали ультразвуковыми колебаниями с частотой повторения., 10-100 в сек и ампличудой переменного {звукового) давления, а 2,, 0-2,5 раза превышающей статическое давление охладителя.

При прохождении через охладитель ульт,развуковых колебаний, вследствие поглощения ультразвуковой энергиц, создаются высокие градиенты плотности энергии, что влечет за собой появление общих и местных гидродинамических потоков или акусти. ческих течений. Они имеют вихревой характер и обладают скоростью от нескольких единиц до сотен сантиметре. в секунду, Кроме того, B пограничном слое также возникают вихревые потоки, тесно связанные с рэлеевскими вихрями.

Кроме вихревых потоков, в охладителе возникает однонаправленное движение, называемое радиационным давлением. Оно воз» никает в результате потери импульса зву» ковой волны при встрече с поверхностью теплообмена фурмы, так как в силу закона сохранения импульса эта потеря койпенсируется однонаправленным движением охладиTB JISi, Указанные явления способствуют повыше» нию интенсивности теплообмена в слоях ох ладителя и особенно в пограничном слое, а также уменьшают количество накипи на по верхнос.ги теплообмена фурмы, Увеличение амплитуды переменного (звукового) давления в 2,0-2,5 раза относитель» но статического давления охладителя, увели чивает силы механического воздействия, повышает эрозионную активность кавитацион ного пузырька и благодаря сокращению размеров кавитационного облака позволяет полу чить большую интенсивность обрабатываемо»

r о охладителя, Максимальная эрозия наблюдается тогда, когда амплитуда переменного давления в 2,0»

2,5 раза выше статического давления охла», дителя. При этом критерий эрозионной актив ности увеличивается на несколько порядков, что позволяет резко сократить затраты энергии, Однако наибольшее значение на повыше ние теплообмена, разрушение паровой плен ки и предотвращения образования накипи на поверхности теплообмена оказывает явление

% ° кавитации, заключающее в, образовании разры

ВоВ сплошности охладителя, возникновении полостей, заполненных в той или иной мере паром охладителя и газом, растворенным в нем, и захлопыванием этих полостей, сопро

40 вождаюшееся интенсивными. ударами.

Таким . образом,: при распространв:йи в

,охладителе ультразвуковых колебаний в конеч ной стадии захлопывания и в начале вториччого расширения кавитационной, полости возни

45 кают мо дные кратковременные импульсы давления, максимальное зйвчение которог4, составляет несколько тысяч атмосфер. Такие высокие ударные давления на поверхности теплообмена фурмы, соприкасающейся в о)

@ ладителе с кавитационными пузырьками, вы» зывают полное разрушение паровой пленки, пленки накипи или каких либо других-загряз. ,нений, Использование предлагаемого способа охлаждения фурмы для продувки металла обес печивает по сравнению с известным способом повышение эффективности процесса очист ки поверхности теплообмена фурмы от накипи и стойкости последней. При этом затраты энергии уменьшаются в несколько раз.

Составитель В.Коков

Те*ред Е.Карандаи ова Корректор Т.Добровольская

Редактор Л.Лашкова

Иад. жВМ

Заказ 5Ч68

ЦНИИПИ Государственного комитета Совете Министров СССР ио делаы изобретений и открытий

Москва, 1 3035, Раушская наб., 4

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Способ охлаждения фурмы для продувки жидкого металла, путем воэдействия на поток охладителя ультразвуковыми колебаниями с частотой повторения 10 100 импуль сов в сек, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения эффективности про цесса предбтврашения образования накипи на поверхностй теплообмена, ультразвуковые колебания осуществляют с амплитудой в 2,О

2,5 раэа превышающей статическое давление охлади теля.

Тнрак 654 Подписное