Фурма для продувки металла

Фурма для продувки металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

N АВТОРСКОМУ СВИДЕ е ЕЙЬСТВУ (i 570644

СОЮЗ Советских

Социапистимеских

Рвспубпин (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.10.75 (21) 2176463/02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.08.77. Бюллетень ¹ 32

Дата опубликования описания 05.09.77 (51) М. Кл С 21С 5/48

Гасударственный камитет

Совета Министрав СССР ла делам иэабретеннй и аткрытий (53) УДК 669 184.142 (088.8) (72) Авторы изобретения В. К. Рочняк, Б. Н. Маймур, C. M. Пивоварова и И. В. Довженко (71) Заявитель

Институт черной металлургии (54) ФУРМА ДЛЯ ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА

Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к устройствам для продувки жидкого металла окислителем, и может быть использовано при производстве стали, например, в конверторах с верхней продувкой, Известна фурма для продувки металла, содержащая концентрично расположенные трубы, головку с соплами и концентраторы магнитного поля, состоящие из сердечников с катушками. Концентраторы магнитного поля установлены в головке с зазором над ее теплопередающей поверхностью, причем сердечник каждого концентратора выполнен в виде концентрично расположенного сопла полого цилиндрического стержня, верхняя часть которого жестко соединена с трактом подачи окислителя. Сердечник и концентратор выполнены из магнитомягкого материала (1J.

Такое решение позволяет осуществить перемешивание пограничного слоя охладителя у поверхности теплообмена ферромагнитными частицами воздействием на них вращающегося магнитного поля, создаваемого концентраторами при подаче энергии от соответствующего источника питания на катушки. Ферромагнитные частицы, перемещающиеся концентрично продольной оси фурмы под воздействием вращающегося магнитного поля, обеспечивают интенсивную искусственную турбулизацию пограничного слоя охладителя, предотвращают загрязнение поверхности теплообмена и улучшают теплоотвод от сварных швов головки фурмы, что повышает ее стойкость и стабильность работы.

5 Однако известная фурма работает только при числе концентраторов и сопл, равном или кратном трем в силу использования для питания намагничивающих катушек трехфазного тока.

10 Целью изобретения является обеспечение возможности работы фурмы на любом числе сопл.

Это достигается тем, что один из концентраторов магнитного поля выполнен в виде ци15 линдрического стержня, установленного в центре головки соосно с фурмой и жестко соединенного с внутренним ее вкладышем, а другой — в виде полого усеченного конуса, жестко соединенного меньшим основанием с

20 промежуточной трубой.

На чертеже изображена предлагаемая фурма с концентраторами магнитного поля.

Фурма для продувки жидкого металла окислителем состоит из концентрически располо25 женных труб 1 — 3 и головки 4 с соплами 5, образующих тракты 6 — 8 для подвода окислителя, охладителя и отвода последнего. Головка фурмы снабжена концентраторами 9 и

10 магнитного поля с намагничивающими ка30 тушками 11, соединенными с источниками

570644

3 питания посредством проводов со стойкой изоляцией, проложенных в центральном газовом тракте 6 или в тракте подвода охладителя 7 (на чертеже не показано).

На магничивающие катушки герметизированы от воздействия ехладителя гидростойкой изоляцией, например на основе эпоксидных смол, и жестко закреплены на каркасах 12 из изоляционного водостойкого материала, например оргстекла, текстолита и т. п., на верхней части концентраторов.

Концентраторы магнитного поля выполнены из магнитомягкого материала, например армко-железа, имеющего малую остаточную индукцию. Это устраняет прилипание ферромагнитных частиц к рабочей торцовой поверхности концентраторов и облегчает их движение при изменении направления и напряженности магнитного поля.

Концентраторы магнитного поля могут быть также изготовлены из менее дефицитной и более дешевой малоуглеродистой стали (например, СтЗ по ГОСТ 380 — 60), хотя эффективность работы таких концентраторов будет несколько ниже.

Концентраторы магнитного поля установлены в головке фурмы с зазором над теплопередающей поверхностью последней, величина которого составляет 2 — 6 мм. Указанная величина зазора обеспечивает оптимальное взаимодействие пограничного слоя охладителя со слоем ферромагнитных частиц, находящихся под воздействием магнитного поля, что обеспечивает максимальную теплопередачу. Концентратор 9 магнитного поля выполнен в виде цилиндрического стержня, установленного в центре головки соосно с фурмой и жестко соединенного с внутренним ее вкладышем 13.

Концентратор 10 магнитного псля выполнен в виде полого усеченного конуса, жестко соединенного меньшим основанием с промежуточной трубой 2.

Для улучшения организации движения потока охладителя при I ro прохождении через полость 14 головки 4 концентратор 10 снабжен направляющим вкладышем 15, выполненным из немагнитного материала. Вкладыш 15 жестко соединен с концентратором 10, например с помощью клея на основе эпоксидной смолы. Кроме того, вкладыш и концентратор могут быть выполнены одной цельной деталью из мапштомягкого материала.

Работа фурмы для продувки металла осугцествляется следующим образом.

Охладитель из напорного магистрального трубопровода поступает через подводящий тракт фурмы в полость головки под давлением 1,0 — 1,2 МН/вР (10 — 12 ат) со скоростью

6 — 8 и/с. После охлаждения теплопередающей поверхности охладитель по отводящему тракту удаляется на слив.

11ри прохождении потока через отводящий тракт слою охладителя, находящемуся в непосредственной близости от поверхности теп5

C)5

4 лообмена (пограничному), придают до нительное интенсивное перемешивание ферромагнитными частицами, воздействуя на них прерывистым магнитным полем, создаваемым концентраторами 9 и 10 при подаче энергии от соответствующего источника питания на катушки 11.

Ферромагнитные частицы под воздействием прерывистого магнитного поля перемещаются возвратно-поступательно в радиальном направлении относительно продольной оси фурмы.

Благодаря магнитному полю соответствующей конфигурации и напряженности ферромагнитные частицы 16 распределяются тонким слоем равномерно по всей поверхности 17 теплообмена головки 4. При этом достигается более равномерное распределение движущихся ферромагнитных частиц по поверхности теплообмена головки и особенно в центральном участке между соплами, что позволяет исключить застойные зоны охладителя в указанном месте и тем самым локальный перегрев межсопельного днища, а следовательно, и его прогар.

Указанное дополнительное перемешивание пограничного слоя охладителя у поверхности

17 ферромагнитными частицами 16 воздействием на них магнитного поля приводит к интенсивной искусственной турбулизации слоя.

При этом у поверхности 17 теплообмена и в непосредственной близости от нее возникают возмущения (завихрения), характеризующиеся значительным градиентом скорости, которые вследствие беспорядочного турбулентного обмена жидкими массами повышают турбулентную проводимость и, что наиболее важно, изменяют в нужном направлении по сечению потока распределения турбулентной вязкости (составляющей импульсного обмена), что значительно повышает теплоотдачу в потоке.

Вследствие флуктуаций напряженности магнитного поля и столкновений ферромагнитных частиц при движении перемещение их происходит не только параллельно теплопередающсй поверхности 17 головки 4, но и перпендикулярно последней в пределах толщины ферромагнитного слоя. Благодаря этому образуется увеличенная зернистая дополнительная поверхность теплообмена в виде кипящего слоя.

Периодическое соприкосновение ферромагнитных частиц 16 с поверхностью 17 теплообмена и последующее их перемещение по высоте ферромагнитного слоя приводит к дополнительному интенсивному отводу тепла от указанной поверхности к охладителю, что рез«о интенсифицирует теплопередачу, Увеличенная за счет зернистой структуры ферромагнитного слоя поверхность теплообмена и более интенсивный теплоотвод затрудняют возникновение пленочного кипения и образование паровой пленки на теплопередающей поверхности головки фурмы. Кроме тоФормула изобретения

Составитель Ф. Савицкий

Техред И. Карандагнова

Корректор Л. Брахнина

Редактор 3. Ходакова

Заказ 1940/7 Изд. М. 728 Тира>к 593 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 го, движение ферромагнитных частиц по указанной поверхности оказывает механическое разрушающее воздействие»а образующуюся при большой плотности теплового потока паровую пленку, а также предотвращает образование отложений (пригары, накипи) при применении в качестве охладителя жесткой воды.

Предотвращение образования паровой пленки и отложений на поверхности теплообмена резко увеличивает коэффициент теплоотдачи, способствует лучшей смачиваемости ее охладителем, уменьшает тепловое сопротивление пограничного слоя и суммарное термическое сопротивление теплонапряженной стенки головки предлагаемой фурмы. Все это повышает стойкость последней и стабильность ее работы.

Фурма для продувки металла, содержащая концентрично расположенные трубы, головку с соплами и концентраторы магнитного поля, состоящие из сердечников с катушками, где сердечники выполнены из магнитомягкого материала и установлены в головке с зазором над ее теплопередающей поверхностью, о т л и1 ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения охлаждения и повышения стойкости фурмы при любом числе сопл, сердечник одного из концентраторов магнитного поля выполнен в виде цилиндрического стержня, установленного в центре головки соосно с фурмой и жестко соединенного с внутренним ее вкладышем, а другой концентратор — в виде полого усеченного конуса, жестко соединенного меньшим основанием с промежуточной трубой.