Устройство для вакуумирования металла в струе

Устройство для вакуумирования металла в струе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВАКУУМИРОВА НИЯ МЕТАЛЛА В СТРУЕ, содержащее вакуум-камеру промежуточну емкость, разливочный стакан и стопор с механизмом вертикального перемещения, отличающееся тем, что, с целью повьшения качества металла, стопор в нижней части снабпен конусообразной насадкой, расположенной соосно внутри разливочного стакана, причем отношение длины насадки к длине стакана составляет 5

. СОЮЗ СОВЕТСНИХ

NUI

РЕСПУБЛИН (19) 0Ь

3(5р С 21 С. 7 10.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

) Qi54I((I >+

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И, ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3497234/22-02 I (22) 04.10.82 (46) 15.02.84. Бюэл. Р 6 (72) A.B.Áàêàêèí, Ю.Г.Подгорчук, Б.Г.Восходов, В.В.Григорьев, В.И.Сыров, Э.Д.Тузов и A.Ã.Фохтин (71) Московский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов (53) 669.046.562 ° 4-982(088.8) (56) 1. Морозов A.Н. Внепечное вакуумирование стали.. М., "Металлургия", 1975, с. 112.

2. Авторское свидетельство СССР

В 779410, кл. С 21 С 7/10, 1978. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЧ ВАКУУМИРОВА

НИЯ NETAJlJIA В СТРУЕ, содержашее вакуум-камеру промежуточную емкость, разливочный стакан и стопор с механизмом вертикального перемещения, о т л и ч а ю щ е е с. я тем, что, с целью повыаения качества металла, стопор в нижней части снабжен конусообравной насадкой, распоЛоженной соосно внутри разливочного стакана, причем отношение длины насадки к длине стакана составляет 3:1.

1О7З 2 7

10

40

Поставленная цель достигается тегл, что в известном устройстве для

45 вакуумирования металла в струе, содержащем вакуум-камеру, промежуточную емкость, разливочный стакан и стопор с механиэглом вертикального перемещения, стопор в нижней части

50 снабжен конусообразной насадкой, расположенной соосно внутри разливочного стакана, причем отношение длины конусной насадки к длине стакана составляет 3:1.

55 Благодаря введению дополнительной насадки создаются благоприятные условия для активной кавитации струи, возникающей на наружной поверхности конуса. Крогле того, вве60

Изобретение относится к внепчной(обработке стали в черной металлургии и может быть использовано в процессах струйного вакуумирования.

Известно устройство для струйного вакуумирования, содержащее вакуум-камеру аккессон ), в котором располагается изложница или ковш, На крышке вакуум-камеры устанавливается промежуточная емкость, при этом обеспечивается полная герметичность соединения. В камере перед вакуумированием предварительно создается разрежение с помощью вакууглных насосов. Вакуумирование осуществляется поднятием стопора над отверстием разливочного стакана, установленного в дне промежуточной емкости. Поднятие стопора осуществляется с помощью механизма вертикального подъема, позволяющего регулировать истечение металла из емкости. Во время заполнения емкости металлом стопор плотно закрывает отверстие разливочного стакана, после достижения металлом определенного уровня и емкости поднимают стопор, происходит истечение металла в вакуумное пространство, где он и дегазирует.

Отходящие газы, выделяющиеся иэ металла, откачиваются вакуумными насосами t.1 j.

Недостат:<ом этого устройства .;вляется то, что при таком способе вакуумирования используется лишь действие вакуума и не используются все потенциальные возможности воэдействия на струю металла до попадания ее в пространство вакуум-каглеры. Поскольку активность процесса дегаэации определяется поверхностью контакта фаз газ-металл, то структура потока жидкого металла из разливочного отверстия имеет важное значение в процессе вакуумирования, а его степень дегазации определяется наличием источников активной дегазации, которыми являются газовые пузыри, зарождающиеся как в самой струе, так и на стенках разливочного стакана. При струйном вакуумировании в подобном устройстве не обес. печивается полной дисперсной струи, которая и определяет недостаточную степень дегазации вакуумируемого металла.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для вакуумирования металла в струе, содержащее вакуум-камеру, промежуточную емкость, разливочный стакан, и стопор с механизмом:вертикального перемещения Г2 3.

Избыточное давление над поверхностью металла в емкости может меняться в пределах 2-6 атм, при этом

25 разливку металла ведут путем подъема стопора на высоту равную 1-15 диаметрам проходного сечения разливочного стакана в соответствии с избыточным давлением. При этих условиях истечение металла происходит в кавитационном режиме вследствие увеличения скорости истечения. На внутренних стенках канала разливочного стакана вследствие кавитации образуются газовые пузырьки, которые увеличивают поверхность контакта фаз гаэметалл, что способствует увеличению выхода отходящих газов при дегазации металла. Но металл дегазирует неполностью, а лишь частично, поскольку газовые пузырьки образуются лишь на поверхности потока и не оказывают подобного действия на внутреннюю структуру потока.

Недостатком известного устройства является сложность управления при эксплуатации, поскольку регулиро"вание высотой подъема стопора в соответствии с избыточным давлением над поверхностью металла, равного 26 атм, является по времени недостаточно оперативным. Для создания активной кавитации необходимо повышать давление над поверхностью металла, но это связано с трудностями в обеспечении герметизации механизма вертикального подъема стопора иэ-за высокой температуры внутри промежуточной емкости. Сложность конструкции, недостаточно гибкое регулирование избыточным давлением внутри емкости в соответствии с высотой подъе ма стопора, образование газовых пузырьков лишь на внешней поверхности потока не позволяет достичь полной дегазации вакуумируемого металла.

Цель изобретения — повышение качества глеталла. дение конуса оказывает на струю действие, усиливающее турбулентность потока глеталла за счет возникновения кавитационных пузырей внутри потока, что еще в большей степени разрушает струю глеталла, т.е., усили.1073297 вает ее диспергирование, а это приводит к значительному повышению сте- пени дегазации вакуумируемого металла.

Соотношение для длины конусной насадки выбрано экспериментально.

Оно позволяет полностью открывать проходное сечение канала разливочного стакана при подъеме стопора на

1/3 длины конусной насадки. При этом поверхность этой части насадки, находящаяся над разливочным стаканом, не теряет способности участвовать в кавитационном процессе зарождения газовых пузырьков, а остальная часть насадки остается в наиболее

clKTHBHoA зоне зарождения пузырьков внутри канала и начального участка струи, выходящей иэ разливочного канала. Присутствие нижней части насадки внутри начального участка струи, находящегося в разреженном пространстве вакуум-камеры, имеет особенно ва>хное значение, поскольку в условиях вакуума действие насадки наиболее эффективно. Как показали эксперименты, увеличение части насадки, выступа>>щей в струю из разливочного стакана, более чем на длину разливочного канала нецелесообразно из-за ее отгорания в процессе разливки.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 ° разрез A-A на фиг. 1; на фиг. 3 графики выхода отходяцих газов по времени.

Устройство состоит из вакуум-камеры 1, на ее крышке установлена проме>куточная емкость 2, в нижней части которой установлен разливочный стакан 3, стопор 4, перекрывающий канал в разливочном стакане 3.

Механизм .вертикального подъема 5 соединен со стопором 4 посредством которого осуществляется подъем или опускание стопора в отверстие разливочного стакана 3. Стопор 4 имеет в нижней части насадку 6 в виде конуса, расположенного внутри канала разливочного стакана 3. Расходомер7 контролирует расход откачиваемых газов и установлен в вакуумопроводе 8.

Устройство работает следующим образом..

Промежуточную емкость 2, установ. ленную на крышке вакуум-камеры 1, при соблюдении условия герметичности соединения заполняют металлом иэ разливочного ковша. Стопор 4 при этом плотно закрывает проходной канал разливочного стакана 3. При достижении металлом определенного уровня в .промежуточной емкости 2 поднимают стопор 4 с помощью механизма вертикального подъема 5, при этом конус остается внутри канала

10 стакана 3. Тогда в нижней части проме>хуточной емкости 2 в зоне конуса насадки 6 истечение металла происходит в контакте с его поверхностью, которая является источниксм зарождения газовых Пузырей. Поскольку эта поверхность находится внутри потока, то зарождающиеся газовые пузыри оказывают рыхлящее действие на поток, вследствие этого увеличивается его турбулентность, приводящая

20 к значительной дисперсности движущегося потока металла. Кроме того, с увеличением турбулентности потока в зоне канала разливочного с"ткана также усиливается действие эарожде25 ния кавитационных пузырей на стенках самого канала.. . Все это приводит к увеличению дисперсности потока металла в целом из отверстия, усиливающее интенсивность дегазации,бла30 годаря увеличению контактной площади фаз газ-металл, что приводит к повышенному выходу отходящих газов.

На фиг. 3 иллюстрируется выход отходящих газов во времеви при вакуумировании с конусной насадкойкривая 9, без конусной насадки кривая 10. Кривая 11 показывает выход

35 отходящих газов при соотношении длины насадки к длине канала 2:1. Из сравнения кривых видно, что при вакуумировании в струе с конусной на40 садкой 3:1 выход отходящих газов преличивается по сравнению с прототипом лишь на 25%.

Использование данного устройства по сравнению с существующим увеличивает выход отходящих газов на 50-60% за счет увеличения диспергирования струи металла в проходном отверстии разливочного стакана, исключает операцию создания избыточного давления в промежуточной емкости, т.е. упрощает процесс вакуумирования.

55 вышает объем удаляемых газов по сравнению с прототипом на 50%, а при вакуумировании со стопорсм с насад45 кой 2:1 (кривая 11) выход газов уве

1073297

Фю z

1Ю 12 1Ф Ц О 20 ЦиЖ)

Фиг. я . Составитель Г.Прусс

Редактор В.Ковтун Техред Т .Фанта Корректор Г.Orap

Заказ 274/24 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПНП "Патент", г. Ужгород,. ул. Проектная, 4