Способ рафинирования жидкого металла

ОП ИСАЙКЕ()931757

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт.. свид-ву— (51) М. Кл з (22) Заявлено 22.09.80 (21) 2984371/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

С 21 С 7/00

Гееудвретвевьм квмвтет

СССР!

OO дэлаМ взебретеввй и втарытий (53) УДК 669.046. .5-147 (088.8 ) Опубликовано 30.05.82. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 05.06.82

»», (72) Авторы изобретения

И. Д. Лысенко, Ф. В. Мурин, В. Б. Малоштан и А Н. Самсонов.

f cy cW

Украинский научно-исследовательский институт сй61тиаяьыых сталей, сплавов,и ферросплавов (71) Заявитель (54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству стали с применением внепечного парафинироваиия.

Известен способ вакуумирования металла с одновременной обработкой в столбе шлака (1) .

Недостатком указанного способа является то, что процесс рафинирования происходит неуправляемо, так как отсутствует возможность влиять на него извне, поэтому эффективность рафинирования недостаточно высока.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ обработки жидкого металла в столбе жидкого шлака, включающий обработку металла ультразвуковыми колебаниями или (и) вы-. сокочастотными ударными импульсами, вводимыми под углом к боковой поверхности обрабатываемого столба жидкого металла (2).

Недостаток способа заключается в низкой эффективности металла в связи с тем, что в колебательный процесс вовлекается весь кристаллизатор, следовательно, энергия рассеивается.

Цель изобретения — повышение эффективности рафинирования металла и улучшение стойкости излучателей.

Поставленная цель достигается тем, что в способе рафинирования жидкого металла в столбе жидкого шлака, включающем обработку металла ультразвуковыми колебаниями или (и) высокочастотными ударными импульсами, вводимыми под углом к оси столба шлака, ультразвуковые (УЗ)-колебания

10 или (и) ударные импульсы подводят к боковой поверхности Шлакового столба под углом 20 — 160 к его оси.

На фиг. 1 и 2 изображен процесс осуществления способа.

f5

Жидкий металл 1, дисперги ров анный одним из известных способов, например ва-. куумированием, поступает в столб шлака 2, созданный в емкости, высота которой значительно больше ее ширины, например в стальной трубе, и, проходя через шлаковый столб, рафинируется от растворимых примесей и взвешенных неметаллических включений. В процессе движения через столб шлака на жидкий металл воздействуют высокочастотными ударными импульсами или

931757 (и) УЗ вЂ” колебаниями 3, вводимыми через боковую поверхность шлакового столба под углом к его оси и создаваемыми источником (источниками) 4, излучающая поверхность которого (которых) контактирует только со шлаком и не контактирует с рафинируемым металлом. При этом ударные импульсы или (и) УЗ-колебания передаются к жидкому металлу через шлак. Распространяясь в шлаке с большой скоростью, ударные импульсы или (и) УЗ-колебания воздействуют на жидкий металл, проходящий в виде потока капель через шлаковый столб, и вызывают пульсации (встряхивание) капель. Это способствует их диспергированию, увеличению контактной поверхности металла со шлаком, улучшению массопереноса через поверхность раздела металла со шлаком, а в конечном итоге к повышению эффективности рафинирования металла.

При воздействии ударных импульсов или (и) УЗ-колебаний на мельчайшие пузырьки газа в металле или на межфазной границе могут возникать кавитационные полости, способствующие дегазации металла. Воздействие ударных импульсов нли (и)

УЗ-колебаний на взвешенные в металле неметаллические включения способствует их агрегации, укрупнению и удалению в шлак.

Таким образом, воздействие высокочастотными ударными импульсами или (и) УЗ-колебаниями способствует рафинированию металла от растворимых и нерастворимых примесей.

Для повышения эффективности рафинирования возможно совместное применение высокочастотных ударных импульсов и, ультразвуковых колебаний, так, как такая комбинация способствует более интенсивному воздействию на металл.

Ввиду того, что в предлагаемом способе ударные импульсы или (и) УЗ-колебания вводят в шлаковый столб через боковую поверхность lI01I углом к его оси, QHH отражаются от внутренней поверхности патрубка, в котором находится шлак, и создают систему прямых и отраженных .импульсов или (и) волн. В зависимости от угла ввода колебаний зона суммарного воздействия прямых и отраженных ударных волн или (и)

УЗ-колебаний захватывает различную по высоте столба область.

Например, при вводе ударных импульсов или (и) УЗ-колебаний под углом 90 к оси шлакового столба отражение минимально и зона воздействия не превышает 0,1 вы-. соты столба. При вводе их в верхнюю часть столба под острым углом к его оси с направлением сверху вниз зона воздействия расширяется и захватывает большую часть вы-. соты столба. При использовании, например, двух источников, один из которых установлен в верхней части столба и создает излучение, направленное вниз, а другой — в нижней части и создает излучение, направленное вверх, металл подвергается воздействию ударным импульсам или (и) УЗ-колебаний практически по всей высоте шлакового столба.

Угол вводa ударных импульсов или (и)

УЗ-колебаний может быть острым, прямым или тупым и выбирается с учетом геометрических параметров шлакового столба, особенностей конструкции излучателей, их мощности и т. д.

Если угол ввода острый, воздействие ударных импульсов или УЗ-колебаний направлено практически в ту же сторону, что и направление движения металла, при этом капли как бы «подталкиваются», что способствует их дроблению. Если этот угол близок к прямому капли как бы «раскачиваются» поперек направления движения, а если этот угол тупой, то воздействие ультразвуковых колебаний или (и) ударных импульсов осуществляется в направлении, противоположном направлению движения капель, как бы «притормаживая» их. Все перечисленные эффекты способствуют развитию массообмена между металлом и шлаком.

Величина угла ввода ограничивается тем, что при угле менее 20 и угле более 160 резко уменьшается число отражений ударных импульсов или (и) ультразвуковых колебаний и эффективность воздействия на металл уменьшается, а также возможностью

ЗО конструктивного выполнения излучающих устройств, исключающего их контакт с рафинируемым металлом. Последнее необходимо для того, чтобы сохранить высокую стойкость излучающих устройств, так как при контакте с жидким металлом они раз35 рушаются значительно быстрее, чем при контакте только со шлаком, Практически угол ввода должен составлять 20 — 160, при этом обеспечивается выполнение вышеназванных условий. Ввод ударных импульсов или

4о УЗ-колебаний может производиться, как показано на фиг. 1 и 2. При этом исключается контакт излучающих поверхностей с рафинируемым металлом.

В случае применения одновременно нес45 кольких излучающих устройств углы ввода

I могут быть в каждом устройстве .различны; что позволит повысить эффективность воздействия на металл.

Качественное подтверждение наличия эффекта усиления степени рафинирования под воздействием УЗ-колебаний по предлагаемому способу получают на холодной жидкостной модели («металл» вЂ” раствор

К3, «шлак» вЂ” изобутиловый спирт, «примесь» — иод, частота 20 кГц, угол ввода

40 — 60 ) по визуальной оценке степени

55 окраски «металла».

Кроме того, по предлагаемому способу обрабатывают стальной расплав .(1 /о С, 931757

1 иа иг.

Составитель К. Сорокин

Редактор С. Юско Техред А. Бойкас Корректор Е. Рошко

Заказ 3666/32 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изо4ретеннй и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская на4., д. 4/5

Филиал ППП <Патент»-, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1,50/g Сг) в столбе жидкого шлака диаметром 75 мм, в верхнюю часть которого сбоку под углом 45 вводят УЗ-колебания с частотой 18 кГц (от генератора УЗà — 2 — 10 через преобразователь ИМС вЂ” 15А — 18 и волноводную систему с излучателем 20 мм). s

Установлено, что степень десульфурации расплава.на 10 — 13% выше, а размер сульфидных включений в металле на 0,5 балла меньше, чем без применения ультразвука.

Таким образом, применение способа позволяет повысить эффективность рафинирования металла, а следовательно, улучшить

его эксплуатационные свойства..

Ожидаемый экономический эффект

- -50 руб./т подшипников.

Формула изобретения 15

Способ рафинирования жидкого металла в столбе жидкого шлака, включающий обработку металла ультразвуковыми колебаниями или (и) высокочастотными ударными импульсами, вводимыми под углом к оси столба шлака, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности рафинирования металла и улучшения стойкости излучателей, ультразвуковые колебания или (и) ударные импульсы подводят к боковой поверхности шлакового столба под углом 20 †1 к его оси.

Источники информации, принятые во.внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 178843, кл. С 21 С 5/56, 1964.

2. Германн Э; Непрерывное литье, Государственное научно-техническое изд-во литературы по черной и цветной металлургии, 1961, с. 468, рис. 1423.