Устройство для рафинирования металла газообразными и порошкообразными реагентами

и 7 25

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 11.03.74 (21) 2011875/22-02 (23) Приоритет — (32) 12.03.73 (31) 7303382-1 (33) Швеция (43) Опубликовано 30.03,80. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.80 (51) М. Кл.

С 21С 5/48

Государственный комитет (53) УДК 669.184.144. .24 (088.8) по делам изобретений н отнрытнй (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Карл-Эрик Эберг и Ларс Гуннар Норберг (Швеция) Иностранная фирма

«Уддехолмз Актиеболаг» (Швеция) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАФИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА

ГАЗООБРАЗНЫМИ И ПОРОШКООБРАЗНЫМИ

P ЕАГЕНТАМ И

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее †конструкции устройства для рафинирования металла газообразными и порошкообразными материалами. 5

Известно устройство для рафинирования металла, представляющее собой емкость с фурмой для ввода газообразного окислителя (1). В известном устройстве рафинирование металла достигается за счет флюсую- 10 щих добавок, которые загружаются в емкость, например, совместно с металлоломом, а также за счет кислорода, который подается в ванну через фурму сверх.

Однако при рафинировании металла в I5 известном устройстве достигается относительно низкая степень рафинирования из-за неудовлетворительного шлакового режима и в результате недостаточного контакта шлака с металлом. 20

Наиболее близким к предложенному устройству по технической сущности и достигаемому результату является устройство для рафинирования металла газообразными и порошкообразными материалами, со- 25 держащее футерованный огнеупорным материалом корпус с горловиной и выпускным отверстием в боковой стенке, фурму с соплом, установленную в кладке корпуса с возможностью продувки металла ниже уровня расплава, и привод поворота корпуса относительно горизонтальной оси (2J.

В известном устройстве установка фурмы в боковой стенке создает возможность ввода реагентов ниже уровня расплава, что способствует улучшению рафинирования.

Однако при введении реагентов в металл в потоке, например инертного газа, имеет место охлаждение металла, что затрудняет протекание реакций по рафинированию и снижает производительность устройства.

Целью изобретения является улучшение рафинирования металла и повышение производительности.

Это достигается за счет того, что устройство снабжено индукционным каналом, выполненным в виде байпаса, сообщающегося с полостью футерованного корпуса. При этом входное отверстие в индукционный канал расположено ниже среза сопла фурмы, днище устройства может быть выполнено наклонным в сторону индукционного канала, геометрически оси фурмы и индукционного канала пересекаются между собой, сопло фурмы и выходное отверстие индукционного канала расположены напротив

725571

3 друг другу, отверстия индукционного канала расположены на одном уровне.—

На фиг. 1 изображенб йредЛагаемое устройство; на фиг. 2 — разрез А — A на фиг. 1.

Емкость в виде конвертора 1 имеет боковые стенки 2 и наклонное днище 3. Конвертор содержит стальной корпус 4, футерованный изнутри огнеупорной футеровкой

5 и цапфы 6 и 7, которые монтируются на подшипниках (не показаны) так, что конвертор может поворачиваться вокруг оси, проходящей через цапфы 6 и 7. Индукционный канал 8 в виде байпаса имеет два отверстия 9 и 10 в боковой стенке 2 конвертора. Отверстия 9 и 10 располагаются на одном уровне 11 боковой стенки 2 несколько выше места соединения боковой стенки и нижнего края наклонного днища 3. Индукционный канал 8 обмотан индукционными кольцевыми витками в виде обмотки 12 для индукционного нагрева и имеет футеровку 13 с водяным охлаждением, которая значительно тоньше футеровки конвертора, что обеспечивает высокую эффективность индукционного нагрева.

Фурма 14 располагается в верхнем конце наклонного дна 3 и ось ее отверстия перпендикулярна наклонному днищу, но смещена от плоскости симметрии для обеспечения асимметричного положения, вызывающего значительное перемешивание металла без разбрызгивания во время процесса.

В верхней части конвертор имеет горловину 15. В боковой стенке имеется отверстие 16, перекрываемое задвижкой 17.

Работа устройства заключается в следующем, Для рафинирования расплавленный металл заливают в конвертор через горловину 15. Температура расплавленного метал,ча может быть увеличена путем регулироВания мощности подводимой к индукционной обмотке 12 электроэнергии. После достижения заданной температуры вводятся реагенты через фурму 14. Если реагент представляет собой суспензию из порошка и газа, то она предварительно приготавливается в специальном устройстве и подается по трубопроводу в фурму 14. Фурма 14 направлена в точку, находящуюся выше канала 8, Это вместе с соответствующей скоростью введения реагентов обеспечивает быстрое перемещение металла вне канала 8, при этом ни порошок, ни другие реагенты из фурмы в канал не попадают. Затвердевание металла в фурме исключается за счет притока тепла из канала 8. Температура расплавленного металла контролируется и при необходимости регулируется с помощью изменения мощности электроэнергии, подводимой к индукционной обмотке 12. После завершения обработки металла введение реагентов прерывается, и после получения заданного химического со5

1О

4 става конвертор поворачивается так, что металл выпускается из выпускного отверстия 16. В течение этой операции предпочтительно вводить поток инертного газа (возможно использование воздуха или азота или других) через фурму, находящуюся над поверхностью расплавленного металла.

Перед выпуском шлак обычно удаляют через горловину 15, при этом дутье через фурму 14 способствует его удалению. Обычно расплавленный металл остается в канале 8 и на дне конвертора.

Ниже приводится конкретный пример рафинирования чугуна в предложенном устройстве.

Расплавленный металл, например расплавленный чушечный чугун, заливают в конвертор. Порошок для рафинирования использовался в следующем составе, вес. /о. окись кальция 80 и окись железа 20.

1,08 /о от веса смеси частицы порошка имели размеры, превышающие 1 мм, и

14,58 /о — менее 0,06 мм, а 84 — 34/о смеси содержали частицы размером 0,06 — 1,00мм.

В этой смеси отсутствовали частицы, превышающие размер 1,5 мм.

В конвертор заливали 5 т расплавленного жидкого чугуна и начинали индукционный нагрев, при этом через фурму 14 вводился поток аргона, расход которого составлял 4 л в минуту. Под воздействием тепла от подводимой к индукционной обмотке 12 электроэнергии температура чугуна в конверторе увеличивалась. Когда температура достигала 1500 С, смесь окиси кальция и железа подавалась по трубопроводу к фурме 14 и вводилась через нее в расплавленный металл. Таким образом было введено 170 кг смеси окиси кальция и железа в жидкий чугун в течение 15 мин.

Температура жидкого чугуна во время процесса контролировалась и поддерживалась примерно постоянной путем регулирования мощности электроэнергии, подводимой к индукционному нагревателю, В конце процесса температура чугуна составляла

1497 С. Продувка аргоном после ввода порошкообразных материалов проводилась в течение 15 мин, затем конвертор наклонялся, и металл выпускался через выпускное отверстие 15.

Введение порошка, диспергированного в газе-носителе, приводит к значительному охлаждению расплавленного металла в районе фурмы, но эти тепловые потери компенсируются перемещением потока перегретого металла в индукционном канале.

Регулируя мощность подводимой электроэнергии к индукционному каналу, можно получить перегрев металла в индукционном канале на 50 — 200 С выше, чем темпе. ратура металла в конверторе. Благодаря этому достигается эффективный теплообмен между металлом в канале и основной массой металла в конверторе, Кроме того, 725571

5 поскольку фурма 14 направлена выше отверстий 9 и 10, перегретый металл в индукционном канале замещается более холодным из объема конвертора, в том числе металлом, охлажденным реагентами, вводимым через фурму 14, что также способствует лучшему теплообмену между индукционным каналом и массой металла в конверторе. Перегретый металл из индукционного канала быстро распределяется во всей О массе металла в конверторе, что весьма важно для металлургических процессов, протекающих в ванне.

Преимуществом является также то, что при взаимодействии между перегретым ме- 5 таллом в индукционном канале и реагентами, вводимыми через фурму 14, перегретый металл предотвращает застывание металЛа во входном отверстии фурмы, и вместе с тем охлаждение реагентами предохраняет 20 футеровку, прилегающую к отверстиям 9 и

10 канала, и футеровка в этом районе не разрушается слишком быстро.

Выполнение днища наклонным в сторону индукционного канала позволяет удалять 25 металл из конвертора, оставляя часть его, находящуюся в индукционном канале.

Таким образом, предложенные конструктивные решения обеспечивают улучшение рафинирование металла и повышение про- 30 изводительности устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для рафинирования металла газообразными и порошкообразными ре- 35 агентами, содержащее футерованный огнеупорным материалом корпус с горловиной и выпускным отверстием в боковой стенке, фурму с соплом, установленную в кладке корпуса с возможностью продувки металла ниже уровня расплава, и привод поворота корпуса относительно горизонтальной оси, отличающееся тем, что, с целью улучшения рафинирования металла и повышения производительности, оно снабжено индукционным каналом, выполненным в виде байпаса, сообщающегося с полостью футерованного корпуса.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что входное отверстие в индукционный канал расположено ниже среза сопла фурмы.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отл ича ющ е е с я тем, что днище его выполнено наклонным в сторону индукционного канала.

4. Устройство по пп. 1 — 3, отл ич а ющ е е с я тем, что геометрические оси фурмы и индукционного канала пересекаются между собой.

5. Устройство по пп, 1 — 3, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что сопло фурмы и выходное отверстие индукционного канала расположены напротив друг друга.

6. Устройство по пп. 1 и 2, отличающ е е с я тем, что отверстия индукционного канала расположены на одном уровне.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 353966, кл. С 21С 5/42, 1970.

2. Патент ФРГ № 1965057, кл. 18В 5(48, 1969.

725571

Pus. 1

Риз. 2

Редактор Д. Павлова

Заказ 1025/2 Изд. № 247 Тираж 626 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель В. Тарасов

Техред А. Камышникова

Корректоры: О. Тарасова и Л. Орлова