Способ рафинирования металла

Способ рафинирования металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 836127

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Соцкапкстическнк

Республик (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву (22)Заявлено 28.11.77{2! ) 2551287/22-02 (51)M. Кл.

С 21 С 7/00. с присоединением заявки М. Гевударстввиный квинтет

СССР вв девам нзеврвтеиий и вткрытий (23) Приоритет

ОпУблнковано 07.06.81. Бюллетень J% 21

Дата опубликования описания 09.06.81 (53) УДК 669.046 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Ясногородский и С. Ф. Мурзин

1l -,;1 р)

Центральный научно-исследовательский инст ут материалов и технологии тяжелого и транспфтного :-" ." .=!:,т машиностроения (71) Заявитель (54) СПОСОБ. РАФИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА

Изобретение относится к рафинированию металлов, жидкими шлаками.и может быть использовано в металлургии и литейном производстве для получения высоко.:: качественных отливок и слитков из различных металлов и сплавов.

Известны способы рафинирования ме-: талла, в частности стали, синтетическими шлаками в ковше, в которых эффект рафинирования достигается путем проливания стали со значительной высоты мошной струей через шлак. При этом происходит энергичное перемешивание металла и активного шлака. Межфазные границы имеют значительную протяженность, теоретически, экспериментально и практически доказано, 15 что свойства металла, прошедшего такого вида обработку, улучшаются (1).

Однако в связи с тем, что поверхности массообмена между металлом и шлаком

20 развиты недостаточно, эффективность рафинирования невысока.

Известен также способ рафинирования металла, который заключается в дроблении жидкого металла на капли путем самопроизвольного деления струи металла в газо вой среде, вытекаюшей под влиянием собственного гидравлического напора через отверстия в дне тигля и пропускания капель через слой шлакат Эффект рафинирования при этом обуславливается большой межфазной поверхностью "металл-шлак и пропусканием электрического гока через шлак (2). для того, чтобы вовлечь в массообмен возможно большее количество шлака, осуществляют его электромагнитное перемещ иванне.

Несмотря на принятые меры, большое количество шлака не участвует в реакциях массообмена, поскольку капли металла несут на себе оболочки смачиваюшего их шлака, которые препятствуют физическому контакту новых свежих.порций шлака с рафинированным металлом. Это ослабляет эффект рафинирования.

Используемый для разделения металла на капли метод самопроизвольного деления капиллярных струй в газовой среде не обеспечивает стабильности процесса, поскольку для его осуществления необходимы отверстия, размер которых не превышает 5 мм. При эксплуатации такие отверстия часто забиваются различного рода загрязнениями или зарастают крис таллизующимся металлом и его окислами при этом истечение прекращаегся.

Кроме того, истечение через очень малые отверстия. характеризуется повышенной длительностью процесса, что вызывает значительное охлаждение металла

10 в ковше и поэтому практически исключает рафинирование больших масс металла. Кро д ме того, при движении в газовой среде (до момента попадания в шлак) капли. металла окисляются, что также снижает качество получаемого металла.

Целью изобретения является повышение 20 качества металла и стабильности процесса за счет циклического впрыскивания металла в шлак и всасывания шлака в металл

Поставленная цель .достигается тем, что в известном спосдбе, включающем 25 дробление металла на капли путем пропус.кания его через перфорированное днище ковша и последующее пропускание капель металла через шлак, в металле создают переменное по знаку поле давлений путем З0 наложения на ковш колебаний с ускорением 1,25-20 д, при этом пропускание капель металла производят под уровень шлака.

Сущность процессов, развивающихся в шлаке и в металле при погружении перфорированной части сосуда с металлом под уровень шлака и создании в расплавленном металле переменного по знаку поля дав40 лений, заключается в следующем. Сообщение сосуду с проливаемой жйдкостью (металлом) колебательного движения, при условии помещения его перфорированной части под уровень другой жидкости (шла- 4 ка), вызывает на внешней и внутренней поверхности сосуда переменное поле давлений. В связй с этим, в одной фазе колебаний металл выпрыскивается вниз, в шлак через отверстия в дне, а в другой фазе истечение металла прекращается, и шлак через эти же отверстия всасывается внутрь сосуда с металлом. Впрыскивание металла в.шлак и всасывание шлака в металл происходит в виде струек, кото- 1 рые быстро распадаются на отдельные капли, при этом первые погружаются, а вторые всплывают. Таким образом, рафинирование осуществляется как в процессе

127 4 движения капель металла в среде шлака, так и при подъеме капель шлака в среде рафинируемого металла, Это позволяет значительно увеличить межфаэную поверх ность для массообмена и улучшить условия физического контакта металла и шлака.

Кроме, того, проливание металла под уровень шлака и всасывание шлака в со-. суд с металлом при наложении колебаний характеризуется значительно большей интенсивностью дробления струй, чем при самопроизвольном их делении в газовой фазе, как это осуществляется в рассматриваемом прототипе, Это также приводит к увеличению степени рафинирования за счет возрастания величины массообмена.

В связи с тем, что металл проливают под уровень шлака, окисления металла не происходит. Эффект электрокапиллярной вибрации в предлагаемом способе с избытком компенсируется тем, что собственные колебания капель, всегда сопровождающие процесс деления струй, усиливаются за счет накладываемой вибрации.

Пример осуществления способа.

Проводилось рафинирование жидкой стали следующего химического состава, в 4:

0,33 С; 0,35 Й; 0,91 Ми; 0,015 P

0,032 S; 0,58 Сг; 0,25 Ma, Металл выплавляли в индукционной печи ИСТ-006.

Отдельно в криптольной печи выплавляли синтетический шлак. Выплавленный шлак заливали в приемный ковш. В этот ковш под уровень шлака на глубину 20 мм вводили промежуточный ковш с перфорированным днищем и сообщали ему вибрацию.

Через вибрирующий промежуточный сосуд проливали жидкую сталь под уровень шлака. Под действием переменного по знаку ускорения вибрации в определенной части периода колебания металл выбрасывался в шлак, а в другой части колебания шлак эасасывался из приемного ковша в промежуточный сосуд с залитым в нее расплавленным металлом. Рафинирование стали, таким образом, происходило и в приемном : ковше со шлаком, куца металл попадал в виде струй и капель, и в промежуточном ковше, где очистка осуществлялась всплывающими каплями эасасываемого шлака.

Размер отверстий перфорации находился в интервале 3-10 мм, шаг отверстий был в диапазоне 2-3 диаметров отверстий.

Ускорение вибрации составляло 1,2520 g, rae ф- ускорение земного тяготения. Температура шлака и стали соот-.

5 836 12Т 6 вегственно составляли 1650о и 1600 С. ответствовала более высокой интенсивХимический анализ полученной стали по- ности вибрации. Случаев забивания и заказал, что количество серы уменьшилось растания отверстий не- наблюдалось. в 5-8 раз против исходного. При этом Результаты экспериментов приведены более высокая степень рафинирования со- в таблице.

Содержание элементов, %

Ускорение вибрации

0,33 0,35 0,91 0,58 0,25 0,032 0,015

Без вибрации (исходный)

1,25ф (А=0,5х10 м; <=25 Гц)i

032 035 090 057 025 0007 0014

5 g (А=1,25x10 > м;

И =31 Гц) 20 ц(А=2,5х10 м; и =44 Гц) 0131 Ое34 Оэ87 0,54 0,26 0,006 0,014

0,31 0,33 0,87 0,51 0,24 0,004

0,014

° ВЮ ЮЮЮЮВЮЮЮЮ ЮЮЮЮФВЮЮЮЮЮЮиюЮюююВНОюЮЮююююююЮ юЮЮЮЮЮМЮЮ

По прототипу

Исходная стань После обработки

0 43 024 070 — — 0027 0018

046 023 069 — — 0006 0018 чает окисление металла, яго нозвопяет; получить более качественный расплав.

ВНИИПИ Заказ 2836/12 Тираж 618 Подписное

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

Описываемый способ позволяет повысить качество металла и обеспечивает по сравнению с существующими способами а зо следующие технико-экономические преимушества: воэможность псаучения металла более чистого по примесям (по этому показателю качество металла приближается к меИ .галлу электрошлакового переплава. При этом затраты на достижение, эффекта примерно в 2 раза ниже, что даст экономию около 200 руб. на 1 т металла); повышаег надежность рафинирования и - > сокращает его длительность, это обеспечивает возможность очистки больших масс металла, что имеет большое значение для широкого использования способа в металлургической промышленности, высокая интенсивность дробления струй позволяет применять отверстия истечения большего, чем в прототипе, размера (это повькпает стабильность процесса, поскольку исключаются возможности для забивания и зарастания отверстий) ° проливание под уровень шлака исклюФормула изобретения

Способ рафинирования металла, включающий дробление его на капли путем пропускания через перфорированное днище ковша, и последующее пропускание капель металла через шлак, î r л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения качества металла, в нем создают перемен-ное по знаку поле давлений путем manoжения на ковш колебаний с ускорением

1,25-20 ф., при этом пропускание капель металла производят под уровень шлака.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Воинов С. Г. и ф. Рафинирование металлов синтетическими шлаками, М., Металлургия, 1964, с. 10-30.

2. Автореферат диссертации В. А. Героцкого "Повышение эффективности процессоВ рафйнирования металла", Горький, 1966, с. 3-6.