Установка для вакуумирования жидкого металла в потоке

 

УСТАНОВКА ДЛЯ ВАКУУМИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА В ПОТОКЕ, содержащая вакуумную камеру, днище, верхняя часть которого размещена в вакуумной камере и имеет в центральной части порог, верхняя поверхность которого выполнена наклонной в сторону движения металла и к которому примыкают подающий и сливной каналы, сообщающиеся с подающим и сливным копильниками посредством -сифонных кангшов, служащих гидравлическими затворами для вакуумной камеры, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности непрерывного процесса дегазаций жидкого метгшла, верхняя часть днища выполнена в виде чаши со ступенчатыми стенками, дном которой является выполненный ступенчатым порог, и снабжена двумя направленными навстречу друг другу газовыми соп лами, подведенными на одном уровне к подающему каналу, который соединен с сливным циркуляционным кангшом.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А

3(51) С 21 С 7/10.I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3590013/22-02 (22) 13.05.83 (46) 15.08.84. Бюл. М 30 (72) Л.И.Данилов, В.М.Клочков, Н.Н.Елфимов, Б.Г.Гулевич, М.Г.Васильев и Г.Н.Сапрунов (71) Норильский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени горно-металлургический комбинат им. A.Ï.Çàâåíÿãèíà (53) 669. 187 . 2 (088. 8) (56) 1. Морозов A.H и др. Внепечное вакуумирование стали. М., Металлургия, 1975, с. 114, рис. 32.

2. Авторское свидетельство СССР

9 517648, кл. С 21 С 7/10, 1976..(54)(57) УСТАНОВКА ДЛЯ ВАКУУМИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА В ПОТОКЕ, содержащая вакуумную камеру, днище, верхняя часть которого размещена в вакуумной камере и имеет в центральной части порог, верхняя поверхность которого выполнена наклонной в сторону движения металла и к которому примыкают подающий и сливной каналы, сообщающиеся с подающим и сливным копильниками посредством . сифонных каналов, служащих гидравлическими затворами для вакуумной камеры, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности непрерывного процесса дегазации жидкого металла, верхняя часть днища выполнена в виде чаши со ступенчатыми стенками, дном которой является выполненный ступенчатым порог, и снабжена двумя направленны- 9

Q ми навстречу друг другу газовыми соп лами, подведенными на одном уровне к подающему каналу, который соединен с сливным циркуляционным каналом.

1108111

В известной установке не предусмотрена возможность направления жид-. кого металла на повторную дегаэацию.

Если в металле произошла неполная дегазация, то невозможно провести процесс дополнительной дегаэации, что снижает качество получаемого металла.

Целью изобретения является повышение эффективности непрерывного процесса дегазации жидкого металла.

Указанная цель достигается тем, что в установке для вакуумирования жидкого металла в потоке, содержащей вакуумную камеру, днище, верхняя часть которого размещена в вакуумной камере и имеет в центральной части порог, верхняя поверхность которого выполнена наклонной в сторону движения металла и к которому примыкают подающий и сливной каналы, сообщающиеся с подающим и сливным копильниками посредством сифонных каналов, служащих гидравлическими затворами для вакуумноу камеры, верхняя часть днища выполнена в виде чаши со ступенчатыми стенками, дном которой является выполненный ступенчатым порог, и снабжена двумя направленными навстречу друг другу газовыми соплами, подведенными на одном уровне к питающему каналу, который соединен со сливным каналом циркуляционным каналом.

Изобретение относится к металлургии, в частности к внепечной непрерывной циркуляционной вакуумной обработке жидкого металла в потоке.

Известна установка для циркуляци,онного вакуумирования жидкого металла ВН, которая содержит вакуумную камеру, соединенную с вакуумным насосом, и в нижней части (в днище) имеет два патрубка — подающий и сливной. У подающего патрубка имеется подвод 10 газа. Известная вакуумная камера своими патрубками погружается ниже уровня шлака в разливочный ковш с металлом. При создании разрежения металл поднимается по патрубкам в дон- 15 ную часть камеры. Затем в подъемный патрубок через пористый огнеупор подают аргон. Пузыри аргона, поднимаясь, инжектируют в камеру новые порции металла иэ ковша. Избыток металла из камеры по сливному патрубку стекает обратно в ковш. Создается непрерывное движение металла из ковша в вакуум-камеру и обратно, Достоинством данной установки является довольно высокое качество дегазации металла(1) .

Однако установки RH не обеспечивают непрерывного процесса дегазации (вакуумирования) ввиду необходимости периодической замены ковшей. Во время замены ковшей установка стоит, поэтому в ней могут происходить остаточные явления настылеобраэования, попадание внешней среды в камеру, что при проведении затем процесса влияет на качество дегазации.

Кроме того, установка RH требует периодического перемещения и поэтому снабжена или специальными шарнирными устройствами для вакуум-провода, которые ненадежно работают в условиях 40 запыленности металлургического производства, или металлорукавами, которые также имеют небольшой срок службы, При перемещениях происходит нарушение уплотнений, образуются тре- 45 щины, в результате может происходить натекание внешней среды и снижение вакуума, при этом качество дегазации ухудаается.

Наиболее близким к иэобратению по технической сущности и достигаемому результату является установка для вакуумирования жидкого металла в потоке, содержащая вакуумную камеру, днище, верхняя часть которого размещена в вакуумной камере и имеет в центральной части порог, верхняя поверхность которого выполнена наклон.ной в сторону движения металла и к которому примыкают подающий и сливной каналы, сообщающиеся с подающим и 60 сливным копильниками посредством сифонных каналов, служащих гидравлическими затворами для вакуумной камеры f2), В известной установке сифонный затвор перед порогом расположен выше, 65 чем затвор после него. Этим достигается самопроизвольное перемещение слоя металла по порогу. В данном техническом решении устраняется главный недостаток предыдушего — прерывность процесса дегазации. Однако известная установка характеризуется низким качеством процесса вакуумирования, обусловленным наличием слаборазвитой поверхности жидкого металла, одновременно участвующего в процессе дегазации, так как он происходит в основном на поверхности порожка, где движется слоем, и в крупных струях сливного канала.

Известно, что интенсивность процесса дегазации увеличивается при увеличении поверхности металл-газ.

Поэтому чем меньше слой металла на пороге между подающим и сливным каналами, тем выше качество процесса.

В идеальном случае слой металла должен быть не больше пузырьков газа в металле, т.е. слой должен быть очень тонким..Для поддержания толщины слоя .(особенно очень тонкого) необходимо точно поддерживать уровень металла в копильнике. Это выполнить сложно, нужны дорогостоящие средства автоматики. Практически слой металла на поверхности порога колеблется в больших пределах, что снижает качество дегаэации.

1108111

Благодаря тому, что верхняя часть днища выполнена в виде чаши со. ступенчатыми стенками, и наклонная поверхность порога также ступенчатая, значительно увеличивается поверхность контакта жидкий металл-гаэ, так как жидкий металл, стекая по ступенькам стенок и порога, дополнительно разбивается на струйки, пленки, капли.

Интенсивность процесса дегазации возрастает и, следовательно, повыша- 1() ется качество металла после вакуумирования. Известна подача газа в подающий канал, обеспечивающая создание газ-лифта, при котором пузыри воздуха инжектируют новые порции метал- 15 ла, образуя фонтан жидкого металла в вакуум-камере. Однако важно, что в предложенной установке подвод газа осуществляется с помощью сопел, которые направлены навстречу друг другу о и подведены на однбм уровне. В этом случае происходит разбивание потока на мелкие струи, увеличивая интенсивность процесса дегазации. Подача газа через сопла позволяет увеличить скорость движения жидкого металла, создает больший раэбрыэгивающий фонтан в вакуум-камере, а значит повышается эффективность процесса вакуумирования.

Так как между сливным и подающим каналами выполнен дополнительный циркуляционный канал, то это позволяет направлять жидкий металл на дополнительную.повторную дегазацию. Тем самым улучшается качество металла, Зз получаемого после процесса вакуумирования.

На фиг; 1 показана вакуумная ка.— мера с днищем, разрез; на фиг. 2 сечение A-A 1; на фиг. 3 — 40 сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 вид В на фиг. 1 (на стенки чаши и по-. рога) .

Установка для вакуумирования жидкого металла включает вакуумную ка- 45 меру 1, днище 2, изготовленное из огнеупоров. Верхняя часть днища 2 размещена в вакуумной камере 1 и выполнена в виде чаши со ступенчатыми стенками 3 и дном-порогом 4 в центральной 5О части. Верхняя поверхность порога 4 выполнена также ступенчатой и наклонной в сторону движения металла. В корпусе днища 2 выполнены подающий 5 и сливной 6 каналы, примыкающие к порогу 4. Подающий канал 5 сообщается с подающим копильником 7 посредством . сифонного канала 8. Копильник 7 снабжен горелкой 9, закрыт крышкой

10, к нему подсоединен подающий лоток (не показан) . К подающему каналу

5 подведены два направленных навстречу друг другу газовых канала 11, соединенных с соплами 12, установленными на одном уровне. Каналы 11 и сопла 12 служат для подачи газа. Канал 65

Расширяется кверху Сливной канал

6 сообщается со сливным копильником

13 через сифонный канал 14. Копильник

13 имеет горелку 15 и соединен с выходным каналом 16, Сливной 6 и подающий 5 каналы соединены один с другим циркуляционным каналом 17, сечение которого меньше, чем сечение сифонных каналов 8 и 14 (20-40Ъ от сечения сифонных каналов 8 и 14) . Сифонные каналы 8 и 14 соединены с дополнительными ленточными каналами 18, закрытыми керамическими пробками 19 и водоохлаждаеьыми плитами 20 ° Вакуумная камера 1 имеет горелку 21 и соединена вакуумпроводом с вакуумными насосами (не показаны) .

Установка для вакуумирования жидкого металла работает следующим образом.

Сначала вакуумную камеру 1 разогревают с помощью горелки 21 . Затем жидкий металл от действующего металлургического агрегата (не показан) подают через наклонный лоток (не показан) в подающий копильник 7. Для поддержания температуры жидкого металла в копильнике 7 включают горелку 9. Из копильника 7 жидкий металл поступает в сифонный канал 8, подводится к подающему каналу 5, заполняет его до уровня металла в копильнике 7, а также заполняются циркуляционный канал 17, сифонный канал 6 и сливной копильник 13 до уровня выходного канала 16. Температуру жидкого металла в сливном копильнике 13 поддерживают горелкой 15. В сливном канале б уровень металла также поднимается до уровня металла в подающем копильнике 7. Образуется гидрозатвор для вакуумной камеры 1. После этого включают вакуум-насосы и затем газовые сопла 12. При подаче газа в подающий канал 5 через газовые каналы

11 создается газ-лифт жидкого металла. СТруи газа, направленные на одном уровне навстречу друг другу, попадая в расплав, разбивают его на .струи, газовые пузыри в расплаве расширяются, и поток газовых пузырей устремляется вверх. По мере всплывания, ввиду расширения .газа, пузыри увеличиваются в объеме, быстро поднимаются вверх, увлекая жидкий металл по подающему каналу 5. Столб жидкого металла поднимается также эа счет создания вакуума в вакуумной камере 1. Вырываясь иэ подающего канала 5, поток жидкого металла фонтанирует в вакуумной камере 1. Образование пузырей газа в подающем канале 5 и затем разбрызгивание его при фонтанировании увеличивает поверхность раздела металл-газ, что благоприятствует дегаэации, т.е. Удалению из жидкого металла кислорода, водорода, азота, выгоранию серы и т.д, 1108111

Брызги жидкого металла попадают на стенки камеры и стекают по ступенчатым стенкам 3 чаши, выполненной в верхней части днища 2, а также по ступенчатой верхней поверхности порога

4. Обтекая ступеньки стенок 3 и по-. рога 4, металл растекается тонким слоем, разбивается на струи, что улучшает процесс дегазации. Затем металл стекает в сливной канал 6 до создания определенного гидростатичес- 10 кого давления, иэ него выдавливается в сифонный канал 14 и в копильник

13. Иэ сливного копильника 13 жид- кий металл выдают по выходному каналу 16. Первые порции металла из слив †)5 ного канала 6 подлежат возврату на вакуумирование, поэтому часть металла, который находился в сливном кана-. ле 6 и не дегазировался, выдавливается через циркуляционный канал 17 и попадает в подающий канал 5. Повторная дегазация части металла улучшает качество получаемого металла.

Разогрев металла в сифонных каналах 8 и 14, а также в циркуляционном

Показатели

Базовый. ..Предлагаемая объект установка диаметр подающего канала, MM 200-700

150-700

60-150

80-120

400-1600

180-6500

15-190

20-170

1200-1500

1300-1450

1,5-2,5

1,5

Непрерывный процесс

Прерывный процесс

Условия работы огнеупоров

Значительно улучшены

Неудовлетворительные

Нет

Есть сп

Есть

100

Нет

50-60

Скорость движения металла в подающем канале, см/с

Расход. подаваемого газа, л/мин

Скорость циркуляции жидкого металла, т/мин

Температура в .вакуумной камере, С

Высота фонтана жидкого металла в вакуум-камере, м

Условия вакуумирования

Наличие специального грузоподъемного устройства

Наличие шарнирных соединений вакуумпровода

Масса установки, Ъ канале 17 можно производить через леточные каналы 18, в которых предварительно прожигают пробки 19. Через леточные каналы 18 можно произ,водить и слив остаточного металла.

За базовый объект приняли установку для вакуумирования жидкого металла, опускаемую в ковш с металлом.

Технико-экономические показатели базового и предлагаемого объектов представлены в таблице.

Преимуществами предлагаемой установки для вакуумирования жидкого металла по сравнению с базовым объектом являются обеспечение непрерывности процесса дегазации, а также высокая эффективность. процесса дегаэации и получение вследствие этого металла лучшего качества. Это достигается увеличением поверхности контакта металл-гаэ. эа счет получения большей высоты фонтана жидкого металла и растекания его по ступенькам верхней части днища.

1108111 фее, t фие. 2

ВНИИПИ Эакаэ 5839/18

Тираж 540 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн ая, 4