Способ охлаждения фурмы для продувки металла

Способ охлаждения фурмы для продувки металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

М

О П И С А Н И Е 1111 5I6747

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 07.01.75 (21) 2093770/02 (51) М. Кл. - С 21С 5!48 с присоединением заявки №

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.06.76. Бюллетень № 21 (45) Дата опубликования оппсаш|я 15.05.78 (53) УД1х 669.184.142 (088.8) (72) Авторы изобрстсппя В. К. Рочняк, С. М. Пивоварова, В. М. Савенков и И. В. Довженко (71) Заявитель

Институт черной металлургии (54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ФУРМЫ

ДЛЯ ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА

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

Известен способ охлаждения фурмы для продувки металла, включающий воздействис на поток воды, подаваемый через соответствующий тракт к поверхности теплообмена, импульсами ультразвуковых колебаний с частотой повторения 10 — 100 в секунду. При этом интенсивность колебаний .составляет 10 вт/см в импульсе. Такой способ охлаждения уменьшает образование накипи на поверхности теплообмена и повышает стойкость фурмы.

Вследствие применения для охлаждения фурмы холодной воды, не очищенной от солей жесткости и высокой температуры ее в пограничном слое (более 60 С), теплопередающая поверхность отводящего тракта фурм подвержена довольно быстрому загрязнению различными осадками, что приводит к необходимости повышения интенсивности ультразвука до высоких значений, в частности не менее

10 вт/смз, а это значительно удорожает и усложняет процесс очистки теплонапряженной поверхности от накипи, вследствие того, что энергия излучателя, преобразуемая в полезный эффект, невелика и составляет менее одного процента.

Кроме того, повышение температуры воды выше некоторого значения, как показывают опыты, приводит к росту области кавитации и падению интенсивности ударных волн. Это объясняется увеличением давления внутри пу зырька, определяемое давлением пара ti газа

При интенсивности ультразвуковых колеба ний порядка 10 вт/см плотность облака кавитационных пузырьков настолько увеличивается, что это приводит к заметному умсньшсншо интенсивности ультразвука на некотором расстоянии от излучателя. Следует отмстнть, что такая интенсивность ультразвука в условиях

1О развитой кавитации вызываст усиленное эрозионное разрушение непосредственно поверхности теплообмена фурмы, а это снижает стойкость фурмы до 20 — 30 плавок.

С целью повышения эффсктивности процсс15 са охлаждения фурмы предложен способ, по которому ультразвуковые колебания осуществляют с частотой 20 —:50 кГц при интенсивности 2 — 3 вт/см и температуре охлаждающей воды 40 — 50 С.

20 Повышение темпсратуры охлаждающей воды приводит к уменьшению отложений накипи и других загрязнений на поверхности теплообмена, в связи с чем энергозатраты на их удаление снижаются. Кроме того, указанный

25 диапазон температуры воды соответствует максимуму эрозионной активности кавитации области, что в 2 — 3 раза уменьшает интенсивность ультразвуковых колебаний при той же степени очистки.

30 Осуществление ультразвуковых колебаний с указанной интенсивностью резко уменьшает эрозионное разрушение непосредственно по516747

Составитель В.

Кохов

Корректоры: Л. Брахнина и Е. Хмелева

Редактор Е. Братчикова

Заказ 822/14 Изд.. и 302 Тираж 653 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 пр. Сапунова, 2

Типография, верхности теплообмена, что способствует увеличению стойкости фурмы в несколько раз.

Воздействие на поверхность теплообмена ультразвуковых колебаний с частотой 20 —: —:50 кГц устраняет необходимость звукоизоляции установки, улучшает условия труда, снижает расход магнитострикционных материалов на единицу акустической мощности, потери в преобразователях, а также порог кавитации в охлаждающей воде, что уменьшает энергозатраты и повышает эффективность процесса охлаждения фурмы.

Появление кавитации в охлаждающей воде связано с тем, что в реальной жидкости всегда содержится множество парогазовых нерастворенных пузырьков и мельчайших частиц различных размеров.

Часть пузырьков, собственная резонансная частота которых соизмерима с частотой приложенного ультразвукового поля, сокращается с большой скоростью, в результате чего возникают сферические ударные волны с весьма интенсивными импульсами давлений. Другая часть пузырьков, собственные частоты которых далеки от частоты ультразвукового поля, совершает сложные негармонические колебания.

Колебаниям подвержены и стенки фурмы: при повышении давления они несколько раздаются, а при понижении — сходятся, следовательно, слои охлаждающей воды колеблются в различных плоскостях (в вертикальной и в горизонтальной). У стенок фурмы всегда имеется градиент скоростей, так как слои охлаждающей воды вследствие трения о твердые тела движутся с меньшими скоростями.

Подача ультразвука с указанной интенсивностью требует более простого и дешевого оборудования, чем в известном решении.

Охлаждающая вода подается в фурму при температуре 40 —:50 С. Повышение температуры воды до указанных значений приводит к уменьшению отложений накипи и других загрязнений на поверхности теплообмсна, в связи с чем энергозатраты на их удаление снижаются. Кроме того, указанный диапазон температуры воды соответствует максимуму эрозионной активности кавитационной области, что в несколько раз уменьшает энергозатраты при той же стойкости фурмы.

Повышение температуры охлаждающей воды целесообразно лишь до указанных пределов. С одной стороны, с ростом температуры

40 растворимость газов в воде падает и увеличивается число зародышей кавитации, с другой, — растет упругость пара в образовавшейся полости, что ослабляет кинетическую энергию кавитационных и пульсирующих пузырьков. Повышение температуры вначале приводит к возрастанию кавитационной эрозии вследствие увеличения зоны кавитации, и затем, когда интенсивность ударной волны сильно падает, — к ее уменьшению, Этим объясняется температурный интервал, в котором интенсивность кавитации максимальна.

Охлаждающая вода подается на слив обычно при 40 —:42 С и таким образом может быть подана снова в фурму без охлаждения. Если же вода подается на слив с температурой более 50 С, то требуется ее охлаждение всего только на 10 —:15 С. Это резко сокращает энергозатраты на охлаждение воды, уменьшает потери тепла с уходящей водой и образование различных загрязнений на поверхности теплообмена, что дополнительно снижает удельную мощность ультразвуковых колебаний.

Предлагаемый способ охлаждения фурмы для продувки металла обладает по сравнени1о с известным способом следующими преимуществами: снижаются электромеханические и магнитомеханические потери в преобразователях и расход магнитострикционных материалов, что повышает их КПД; снижается уровень шума, что устраняет необходимость звукоизоляции и улучшает условия труда; уменьшается эрозионное разрушение поверхности теплообмена, что повышает стойкость фурмы; снижается удельная мощность ультразвуковых колебаний и энергозатрат на охлаждение воды; увеличивается зона распространения ультразвуковых колебаний; уменьшаются потери тепла с уходящей водой, что значитсльно повышает эффективность процесса охлаждения фурмы.

Формула изобретения

Способ охлаждения фурмы для продувки металла, включающий подачу воды в соответствующий тракт фурмы и воздействие на нес импульсами ультразвуковых колебаний с частотой повторения 10 — 100 в секунду, отл ичающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса охлаждения, ультразвуковые колебания осуществляют с частотой

20 — 50 кГц и интенсивностью 2 —:3 вт/см2.