способ удаления настыли с продувочной фурмы и устройство для удаления настыли

Формула изобретения

1. Способ удаления настыли с продувочной фурмы, включающий подачу после окончания продувки радиальными струями по периметру перемещаемой снизу вверх фурмы на разогретую настыль газа одновременно двумя направленными под углом к оси фурмы потоками для оплавления и смыва настыли, отличающийся тем, что оплавление и смыв настыли производят газокислородной смесью непосредственно после окончания продувки, причем через 1-10 мин содержание кислорода в смеси снижают на 10-40%, при этом оплавляющий настыль поток струй газокислородной смеси направляют под углом 65-80 к оси фурмы.

2. Устройство для удаления настыли с продувочной фурмы, содержащее расположенный выше горловины металлургической печи кольцеобразный коллектор с двумя рядами расположенных по периметру радиально под углом к оси фурмы сопел, выполненный с возможностью одновременной подачи двух потоков газовых струй на разогретую настыль, соответственно оплавляющих и смывающих, отличающееся тем, что оно снабжено газосмесительной системой и системой регулирования и контроля подачи газокислородной смеси в коллектор, который расположен над кессончиком камина газоотводящего тракта печи, а сопла для подачи оплавляющих потоков струй расположены под углом 65-80 к оси фурмы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии и машиностроительной промышленности, в частности к снятию настылей с продувочных фурм, применяемых при выплавке жидкого металла.

Известны способы удаления настыли с продувочных фурм механическим воздействием, а также за счет оплавления настыли (а.с. СССР 1084575, МПК F 27 D 1/16, 1975 г. БИ 13, 1984 г.). Способ предусматривает оплавление настыли при сжигании топлива с подачей флюсов и регламентирует состав и количество подаваемых флюсов.

Известный способ приводит к увеличению количества шлака в металлургической печи, что снижает ее производительность.

Известен способ удаления настылей с продувочных фурм оплавлением при подаче кислорода радиальными струями на нагретую настыль по периметру фурмы (а. с. СССР 1724697, С 21 с 5/46, 5/48, 1989 г. БИ 13, 1992 г.), принятый за прототип. Согласно способу кислород подают через 1...8 минут после окончания продувки одновременно двумя струями, причем нижний поток направлен под углом 55...60^o, а верхний - под углом 15...20^o к оси фурмы, причем фурму перемещают снизу вверх.

Недостатком известного способа является его низкая эффективность по причине необходимости паузы не менее 1 минуты после окончания продувки, что обусловлено необходимостью подъема фурмы и ввода ее в кольцевой коллектор, что приводит к охлаждению настыли и снижению эффективности ее оплавления и смыва. Другим недостатком является опасность прожега фурмы по причине применения чистого кислорода. При низких температурах настыли оплавление и смыв будут неэффективны, при повышенной температуре имеется опасность прожега фурмы. Таким образом, осуществление способа возможно в очень узких температурных пределах и других факторах, не регламентированных изобретением.

В основу изобретения поставлена задача разработать способ удаления настыли с продувочной фурмы путем применения для оплавления и смыва смеси газов и регламентации технологического режима удаления настыли, чем обеспечить повышение его эффективности и безопасности.

Для решения поставленной задачи в способе удаления настыли с продувочной фурмы, включающем оплавление и смыв разогретой настыли радиальными струями по периметру фурмы одновременно двумя потоками, при перемещении фурмы снизу вверх, в соответствии с изобретением, оплавление и смыв производят газокислородной смесью непосредственно после окончания продувки, причем через 1...10 минут содержание кислорода в смеси снижают на 10...40%.

Применение газокислородной смеси вместо чистого кислорода позволяет в широких пределах регулировать интенсивность нагрева и оплавление настыли в зависимости от ее исходной температуры, изменяя соотношение компонентов смеси, что повышает технологичность и безопасность применения способа.

Удаление настыли непосредственно после окончания продувки дает возможность максимально использовать тепловую энергию, накопленную настылью в процессе продувки, повышая эффективность способа.

Изменение содержания кислорода в газокислородной смеси через 1...10 минут обеспечивает эффективность и безопасность применения способа, так как в процессе удаления настыли ее температура возрастает, что может привести к прожегу фурмы. Так, снижение содержания кислорода на 25% позднее, чем через 10 минут допускает возможность прожега фурмы, а ранее, чем через 1 минуту резко увеличивает продолжительность удаления настыли, снижая эффективность способа (см. таблицу). Снижение содержания кислорода через 5 минут после окончания продувки менее, чем на 10% в ряде случаев привело к прожегу фурмы, а более, чем на 40% увеличило время смыва настыли, снизив эффективность способа.

Временной промежуток, также как состав и соотношение компонентов газокислородной смеси зависят от толщины настыли, ее температуры, в том числе по высоте фурмы и определяются оператором опытным путем. Так, с ростом толщины настыли и снижением ее температуры используют наиболее богатую кислородом смесь и снижение содержания кислорода производят через 8...10 минут. При достаточно тонкой и разогретой настыли снижение содержания кислорода на 35.. . 40% осуществляют уже через 1...2 минуты, чтобы не допустить прогара фурмы. Возможно применение воздуха, природного газа и т.д. Общее время смыва также зависит от толщины настыли, ее температуры и интенсивности смыва.

Пример. Для удаления настыли с продувочной фурмы сталеплавильного конвертора емкостью 250 тонн использовали устройство, расположенное над кессончиком камина газоотводящего тракта конвертора, и представляющее собой кольцеобразную горелку с двумя рядами сопел (оплавляющих и смывающих), ориентированных относительно оси фурмы. Непосредственно после окончания продувки, фурму с разогретой настылью через кессончик камина поднимали вверх, одновременно включив подачу газокислородной смеси (80% кислорода и 20% азота) в горелку. Через 5 минут содержание кислорода в смеси снизили на 25%, соответственно увеличив долю азота в смеси. Таким образом, верхняя наиболее холодная часть настыли была удалена более жесткими струями обогащенной кислородом смеси, а более разогретая - менее интенсивными струями без прожега фурмы. Общее время удаления настыли составило 10 минут. Реализация способа позволяет предотвратить прожег фурмы в процессе удаления настыли, а также повысить эффективность ее удаления за счет возможности регулирования технологических параметров ее оплавления и смыва (см. таблицу).

Известно устройство для удаления настыли с фурмы, содержащее охлаждаемую головку с фрезами, позволяющее удалять настыль механическим путем (а.с. СССР 852940, С 21 с 5/48, 1982 г. БИ 12, 1975 г.). Недостатком известного устройства является низкая эффективность удаления настыли по причине того, что срезка настыли возможна только в размягченном состоянии, что не всегда имеет место в реальных условиях. Другим недостатком является возможность деформации стенки фурмы в процессе удаления недостаточно разогретой настыли.

Известно устройство для удаления настыли с фурмы, описанное в способе по а. с. СССР 1724697, С 21 с 5/46, 5/48, 1989 г. БИ 13, 1992 г., принятое за прототип. Известное устройство для удаления настыли представляет собой кольцеобразный коллектор, расположенный непосредственно над горловиной конвертора с двумя рядами оплавляющих и смывающих сопел, ориентированных относительно оси фурмы, причем оплавляющие сопла расположены под углом 55... 60^o, а смывающие - под углом 15...20^o к оси фурмы.

Недостатком известного устройства является недостаточная его эффективность по причине расположения коллектора непосредственно над горловиной конвертора. Такое расположение требует паузы для предотвращения засорения сопел брызгами металла и шлака.

Кроме того, согласно описанию, после продувки фурму необходимо поднять в крайнее верхнее положение, над горловиной установить коллектор, опустить в него фурму и лишь затем начать смыв настыли. Необходимость паузы между перекрытием продувки и началом смыва приводит к подсуживанию настыли и снижению эффективности ее удаления.

Недостатком известного устройства является также расположение сопел оплавляющих струй под углом 55...60^o к оси фурмы. Такое расположение оправдано отчасти только в случае применения для оплавления чистого кислорода, что увеличивает опасность прожега фурмы.

Еще одним недостатком известного устройства является также невозможность плавного регулирования процесса по причине отсутствия газосмесительной системы, системы регулирования и контроля подачи газов. Указанный недостаток связан с применением для удаления настыли чистого кислорода, однако поскольку диапазон толщин и температур настыли достаточно широк, эффективность и безопасность удаления зависит от возможности плавного регулирования процесса в широких пределах.

В основу изобретения поставлена задача разработать устройство для удаления настыли с продувочной фурмы путем оптимизации места расположения коллектора и угла наклона сопел оплавляющих струй, а также введения в устройство дополнительных регулирующих элементов, чем обеспечить повышение эффективности и безопасности удаления настыли.

Для решения поставленной задачи в устройстве для удаления настыли с продувочной фурмы, включающем расположенный выше горловины металлургической печи кольцеобразный коллектор с двумя рядами расположенных по периметру радиально под углом к оси фурмы сопел, согласно изобретению, кольцеобразный коллектор расположен над кессончиком камина газоотводящего тракта печи, а сопла оплавляющих потоков струй расположены под углом 65...80^o к оси фурмы, причем устройство снабжено газосмесительной системой и системами регулирования и контроля подачи газокислородной смеси в коллектор.

Расположение кольцеобразного коллектора над кессончиком камина газоотводящего тракта печи позволяет начать удаление настыли непосредственно после окончания продувки, поскольку от засорения сопел брызгами коллектор защищен камином. Такое расположение позволяет повысить эффективность снятия настыли, так как ее температура будет максимально высока.

Расположение сопел оплавляющих потоков струй по периметру радиально под углом 65. . . 80^o к оси фурмы повышает эффективность оплавления настыли, уменьшает время оплавления в 2. ..2,5 раза и учитывает как использование горячей настыли, так и применение газокислородной смеси, что снижает опасность прожега фурмы.

Наличие газосмесительной системы, системы регулирования и контроля подачи газов обеспечивает эффективность и безопасность применения устройства, так как позволяет регулировать интенсивность нагрева и удаления настыли в зависимости от исходного состояния настыли, изменяя и контролируя соотношение компонентов газовой смеси и их давление.

На фиг.1 приведен пример выполнения конструкции устройства для удаления настыли. Кольцеобразный коллектор 1 с двумя рядами оплавляющих 2 и смывающих 3 сопел расположен над кессончиком камина 4. Сопла 2, образующие оплавляющие потоки, расположены по периметру радиально под углом 65...80^o к оси фурмы. Продувочная фурма 6 с настылью 7 может перемещаться в кессончике, проходя через кольцевой коллектор, оборудованный газосмесительной системой, системой регулирования и контроля подачи газов.

Работает устройство следующим образом. Непосредственно после окончания продувки фурму 6 с настылью 7 из горловины конвертора 5 через кессончик камина 4 газоотводящего тракта и кольцевой коллектор 1 начинают поднимать вверх. Одновременно через газосмесительную систему, систему регулирования и контроля 8 в коллектор подают газовую смесь (например, кислород с азотом). Соотношение компонентов смеси и ее давление задают исходя из степени разогрева настыли и ее толщины. Чем толще и холоднее настыль, тем калорийнее должна быть смесь и выше ее давление. Наличие газосмесительной системы, системы регулирования и контроля 8 позволяет также корректировать интенсивность удаления настыли по высоте фурмы, так как в процессе удаления температура настыли увеличивается и, чтобы избежать прожега фурмы, интенсивность удаления настыли, а именно ее оплавление необходимо снижать.

На фиг.2 представлена схема взаимного расположения функциональных элементов газосмесительной системы и системы регулирования и контроля подачи газокислородной смеси в коллектор, которые на фиг.1 обозначены одной позицией 8.

Газосмесительная система, системы регулирования и контроля подачи газов включают, например, разделительные сосуды с манометрами 9. Расходы компонентов газовой смеси измеряют и регулируют по методу переменного перепада давления в зависимости от расхода. В состав расходомеров могут входить, например, диафрагмы камерные 10 и преобразователи разности давлений 11. Стабилизацию давления смеси осуществляют стабилизатором 12, а контроль можно осуществлять программируемым контролером 13, отсечка подачи газов производится исполнительными отсечными устройствами.

Использование предлагаемого устройства позволяет удалить настыль толщиной 120 мм в течение 6 минут за один проход. Случаев прожега фурмы не наблюдалось.