Устройство для дробления струи металла

 

Сущность изобретения: устройство состоит из цилиндрического корпуса и вкладыша в виде обратного усеченного конуса с осевым отверстием для струи металла, между которыми имеется кольцевая коническая щель для подвода газа. В осевое отверстие вкладыша соосно с ним помещают керамическую подводящую воронку, на срезе носка которой выполнена коническая фаска, имеющая общую образующую с конической поверхностью вкладыша. 1 ил.

Изобретение относится к металлургии, в частности к конструкциям, предназначенным для обеспечения струйно-капельного рафинирования расплавов в газовой и (или) шлаковой фазах за счет резкого увеличения межфазовой реакционной поверхности при раздроблении расплава на капли.

Известно устройство для дробления струи расплава, выбранное в качестве прототипа, содержащее цилиндрический корпус и вкладыш в виде обратного усеченного конуса с осевым отверстием для струи металла, образующие кольцевую коническую щель для подвода газа, причем корпус выполнен разъемным из двух секций, установленных одна над другой соосно с зазором в плоскости соединения, пересекающимся с конической щелью и служащим для подвода в нее топлива. При этом площадь поперечного сечения конусной щели ниже плоскости разъема секций цилиндрического корпуса в 2-8 раз больше, чем площадь ее сечения выше плоскости разъема.

Недостатком известной конструкции является то, что струя металла, свободно проходящая через осевое отверстие вкладыша, в реальных условиях разливки на пути от выпускного отверстия емкости для металла до фокуса дробления успевает значительно деформироваться и теряет строго цилиндрическую форму под влиянием сопротивления воздуха, действия силы тяжести и внутренних сил, вызываемых вихревым и волновым характером движущейся жидкости.

Таким образом, неразрывный конический поток дробящего газа воздействует на периметр деформированной струи металла, в которой уже имелись вибрации и нарушения сплошности, что неизбежно приводит к неравномерности ее дробления и значительной доле мелких капель.

Целью изобретения является повышение степени рафинирования капель расплава в газовой и (или) шлаковой фазах и снижение угара железа при использовании устройства для дробления струи металла за счет исключения возможности образования мелких фракций капель (диаметром менее 1 мм).

На чертеже показан общий вид устройства и его продольный разрез.

Устройство для дробления струи расплава содержит цилиндрический охлаждаемый корпус из нижней 1 и верхней 2 секций, а также вкладыш 3 в виде обратного усеченного конуса, входящий внутрь корпуса. Между корпусом и вкладышем имеется конусная щель 4 для подачи газа, а между нижней 1 и верхней 2 секциями корпуса - кольцевая полость 5 для подачи топлива. Конусная щель 4 после пересечения с полостью 5 переходит в зону смешения 6 увеличенного сечения. В осевое отверстие 7 вкладыша 3 помещена керамическая подводящая воронка 8, носок которой 9 имеет наружную фаску, выполненную под углом , где - угол при вершине обратного конуса, образующего коническую поверхность вкладыша 3. Вершина упомянутого конуса 10 является точкой пересечения газовых струй, направляемых конической щелью 4 через зону смешения 6, т. е. является фокусом дробления. Внутри носка 9 воронки 8 имеется осевой цилиндрический канал диаметром d, который связан с расстоянием h между носком 9 и фокусом дробления 10 соотношением h = .

На верхней плоскости вкладыша 3 помещены регулирующие кольцевые прокладки 11.

Устройство для дробления струи расплава работает следующим образом. В осевое отверстие 7 вкладыша 3 помещается воронка 8, расстояние от ее носка 9 до фокуса дробления 10 проверяется (например, шаблоном) и, при необходимости, корректируется прокладками 11. Во внутренние полости нижней 1 и верхней 2 секций цилиндрического корпуса, а также вкладыша 3 пускается охладитель (например, вода). Через коническую щель 4 подается газ для дробления, потоки которого сходятся в фокусе дробления 10. При необходимости через кольцевую полость 5 подается газообразное или жидкое топливо, которое в зоне смешения 6 перемешивается с окислительным газом, поступающим через щель 4, при этом варианте в фокусе дробления 10 пересекаются потоки газообразных продуктов горения.

В керамическую подводящую воронку 8 начинают подавать расплав со скоростью, обеспечивающей образование в раструбе воронки 8 стабильного зеркала расплава. В этих условиях струя расплава сразу после выхода из носка 9 воронки 8 будет иметь строго цилиндрическое сечение без нарушений сплошности. Потоки газов, выходящих из конической щели 4, неразрывным потоком воздействуют на неискаженный периметр плотной струи расплава, что обеспечивает равномерность дробления и практическое отсутствие мелких капель.

Использование устройства для дробления струи расплава, снабженного керамической подводящей воронкой, обеспечивает снижение угара основного компонента (например, железа) из капель расплава в газовой фазе за счет предотвращения образования последних с диаметром менее 1,0-1,5 мм (в зависимости от температуры расплава).

Отсутствие мелких капель расплава снижает его потери с рафинирующим шлаком за счет "запутывания", т.е. слишком медленного оседания и витания мелких капель в шлаке.

Получение равномерного по фракциям состава капель обеспечивает стабилизацию процесса оседания последних в рафинирующем шлаке, что, в конечном счете, приводит к повышению степени рафинирования расплава.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДРОБЛЕНИЯ СТРУИ МЕТАЛЛА, содержащее цилиндрический корпус и вкладыш в виде обратного усеченного конуса с осевым отверстием для струи металла, образующие кольцевую коническую щель для подвода газа, корпус выполнен разъемным из двух секций, соосно установленных одна над другой с зазором в плоскости соединения, образующим кольцевую полость для подвода топлива, отличающееся тем, что оно снабжено керамической подводящей воронкой, соосно установленной в осевом отверстии вкладыша, при этом на носке воронки у его среза выполнена коническая фаска, имеющая общую образующую с конической поверхностью вкладыша.

РИСУНКИ

Рисунок 1