Устройство для дегазации металла

Устройство для дегазации металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистические

Респубики (1933242 (61) Дополмительиое к авт. свид-ву (22) Зая алеко 04. 06. 80 (21) 29 34447/22-02 с присоединением заявки J4 (23) Приоритет (53)M. Кл.

В 22 О 41/00

3еоударствеииый комитет

СССР

Опубликовано 07. 06 . 82. Бюллетень Фз 21 ао делам изооретеиий и открытий (53).УД К 621. 746. . 32 (088.8) Дата опубликования описания 07.06.82 (72) Авторы изобретения

А. Г.Рабинович, В .Т. Сладкоштеев, М. С. Гордиенко и В.И. Хмиров

=) с

Украинский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт металлов (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕГАЗАЦИИ МЕТАЛЛА

Изобретение относится к черной металлургии, а именно сталеплавильному производству, и может быть использовано в цехах с агрегатами большой емкости.

Для улучшения качества металла, особенно в кислородноконвертерных цехах, в последние годы широко применяют продувку жидкой стали в ковше инертным газом через пористые пробки в дне ковша или через ложно ный стопор 111 °

Эти устройства эффективны лишь для ковшей небольшой емкости. Для ковшей емкостью 200-400 т такая про15 дувка эффективна в отношении дегазации металла вокруг стопора или над пробкой, а основная масса остается необработанной. Циркуляция металла в ковше при продувке несколь20 ко интенсифицирует этот процесс, однако не может существенно уменьшить содержание газов в металле, в особенности ввиду того, что продолжительность продувки резко ограничена из-за снижения температуры металла. На практике при продувке металла инертным газом в больших ковшах обычно ограничиваются усреднением химического состава и температуры металла, а также некоторым удалением неметаллических включений. При этом, как правило, содержание водорода в металле остается неизменным, а азота даже несколько возрастает вследствие оголениями металла иэ-под шлака при продувке.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для .дегаэации металла, где продувка металла инертным газом осуществляется в объеме, ограниченном стенками стакана с21. Ста кан погружен в металл открытой частью, так что дно его оказывается над металлом и шпаком. Подача инертного газа осуществляется через нижнюю кромку стакана струями под угталле, значительно сокращается путь диффузии водорода из металла к пузырькам окиси углерода, а также флоЪ тация пузырями неметаллических включений. В результате при этом же удельном расходе инертного газа значительно повышается его дегазирующий эффект.

При известных методах продувки металла через пористые пробки в дне ковша циркуляция металла происходит таким образом, что от каждой пробки продутая струя металла отклоняется к стенке ковша, затем опускается к дну ковша и вновь поступает под продувку, а большая часть металла остается в мертвой непродуваемой зоне. В предложенном устройстве труба исключает отклонение струи. металла, а сравнительно узкое кольцо между трубой и стенами ковша исключает образования мертвых зон.

В отличие от известного устройства емкость данного устройства не имеет газопроводов для подачи инертного газа, что существенно упрощает его конструкцию, уменьшает толщину футеровки, упрощает процесс продувки. Оборудование верхнего среза трубы клапаном позволяет поддерживать над металлом в трубе положительное давление инертного газа, что предотвращает окисление металла и насыщение его азотом, а выпуск металла из трубы через отверстия вверху ее под слой шлака также препятствует насыщению металла газами при контакте его с воздухом, Для определения высоты нижнего конца трубы над пористыми трубками исходили из следующих посылок: скорость потока металла, поступающего под трубу, не должна превышать скорости его в трубе, диаметр окружности, в которую вписываются пористые пробки, должен быть меньше внутреннего диаметра трубы, при отклонении потока металла от вертикали при продувке он не должен уходить за пределы трубы.

Для выполнения первого условия лхР

JIDS>, —, 4

3 933242 лом 25-50 С к оси. Через отверстия в стенке стакана на уровне шлака в ковше металл непрерывно выливается из стакана и новые порции металла поступают в стакан. 5

Недостатком известного устройства является снижение эффективности продувки вследствие вдувания инерт-. ного газа через отдельные каналы.

С увеличением емкости ковша для де- 10 газации всего объема металла должен возрастать и диаметр стакана, В результате струи даже при подаче инертного газа под повышенным давлением будут продувать лишь незначительную !5 часть металла, находящуюся у стен ! стакана, основная же масса металла в центре стакана будет продуваться лишь в результате перемешивания и поступления к стенам стакана, т.е. эффективность дегазации будет невысокой. Понадобится много времени для обработки металла всего ковша, а это время строго ограничено.

Существенным недостатком устройства является сложность его конструкции: вся система разводки инертного газа размещается в стенах стакана.

Целью изобретения является повышение интенсивности дегазации металла .и удаления неметаллических включений.

Для достижения указанной цели в устройстве содержащем футерованУ

35 ную емкость, погруженную в ковш с металлом, со сквозными отверстиями в стенках на уровне шлака и трубопровод подвода инертного газа, емкость выполнена в виде трубы, снабженной регулирующим клапаном на верхнем срезе, и установлена над пористыми огнеупорными пробками на расстоянии 0,25-0,60 внутреннего диаметра трубы при отношении диамет45 ра окружности, описанной вокруг пористых пробок, к внутреннему диаметру трубы О,б5-0,70.

Огнеупорные пробки могут быть смонтированы в дне ковша и соединены с трубопроводом подвода инертно50

ro газа.

В отличие от известного устройства осуществляется не струйная продувка через отдельные каналы в районе стен стакана, а продувка через пористые пробки всего объема металла в трубе, при этом пузыри инертного газа равномерно распределяются в мегде D - внутренний диаметр трубы, Ь вЂ” высота нижнего конца трубы над дном ковша, Левая часть неравенства определяет площадь боковой поверхности ци933242

8=(0,6-0,B)D.

200

640 . 250 800 300 960

0,6

250 700 300 840

250 600 300 720

560

0,65

200

480

0,70

200

400 250 500 300 600

200

0,75

250 400 300 480

0 80

320

200

h„„„<г(О-0,7 D)

h < <0 „6

5 линдра, через которую проходит металл между трубой и дном ковша, правая — площадь сечения трубы.

Иэ уравнения (1 ) следует, что (1)

D т.е. высота трубы над дном ковша должна быть ие менее четверти внутреннего диаметра трубы.

Второе условие не требует особых 10 пояснений, так как продувка части металла вне трубы малорационзльна.

Из третьего условия определяется максимально допустимая высота трубы над дном: ковша. Но литературным данным угол расширения круглой затопленной струи под воздействием внешней силы равен 13 . Отсюда мак-. симальная высота нижнего конца трубы над дном ковша определится из следующего уравнения:

Ь Ю 7g h. (3) азниц между "мс1кс" "мин должна обеспечить возможность допустимого колебания высоты нижнего конца трубы над дном (пробками) ковша с учетом того обстоятельства, что выпускные отверстия вверху трубы погружены в шлак, а уРовень металла в ков- 4 ше может колебаться в пределах до 300 мм.

Как видно из таблиЦы, при отношении Й/D =0,75 и 0,80 требуемая разница междуна „сбмии 300 мм не выполняется (только для D=1200 мм эта разница равна 300 мм) . @shad(D--0,70 выполняется во всех случаях за исклв чением диаметра трубы 800 мм

t%dic ) мий280 мм). для отношений

Щ3=0,6 и 0,65 во всех случаях 6мп„»

ИМЛИ 7, 300 мм. ОДнако соотношение

ЙР=0,6 нельзя признать оптимальным из-за большого различия 0 и d, что

Откуда с небольшим округлением получаем

1 1 4. 1(Э-d), (4) где д — диаметр окружности, описанной вокруг пористых пробок.

Для, практических условий можно приня ть

Устройство предназначено для ковшей емкостью 250-350 т металла, внутренний диаметр которых составляет 3-4 м. Для активной циркуляции металла в кольце между трубой и стенами ковша диаметр трубы должен быть близок толщине кольца, т.е. находиться в пределах 0,8-1,2 м. Ниже приводятся зависимость минимальной и максимальной высоты нижнего конца трубы над дном ковша от диаметра трубы 2 и диаметра окружности, описанной вокруг пробок, КЭ. заметно ухудшает эффективность дегаэации в трубе. Исходя из приведенных данных отношение d/D должно находиться в пределах 0,65-0,7. Отсюда из уравнения (4) т. е. высота трубы над пробками должна быть в пределах от 0,25 0 до 0,6 D при соотношениий 1)=0,65-0,70.

На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. .

Устройство состоит из ковша l, куда погружена труба 2 с отверстиями 3 для выхода продутого металла

4 и клапаном 5. Труба 2 погружена так, что расстояние от дна ковша 1 до нижнего среза трубы 2 составляет 250-600 мм. В дне ковша установ7 9 лены пористые пробки 6, под которыми расположена полая коробка 7, к которой подведен инертный газ через трубопровод 8.

Устройство работает следующим образом.

Через трубопровод 8, полую коробку 7 и пористые пробки 6 инертный газ вдувают в металл, пузыри газа, пронизывая слой металла между пробками 6 и трубой 2, полностью посту- пают в трубу 2. Вследствие этого плотность металла в трубе 2 оказывается значительно ниже плотности его в остальной части ковша. По этой причине, а также под влиянием подьемной силы газа металл вытесняется из трубы 2 и через отверстия 3 воз- вращается в ковш, откуда непрерывно в трубу поступают новые порции металла. Активная циркуляция металла будет продолжаться до окончания подачи инертноro газа.

Эффективность продувки велика, так как пузыри инертного газа равномерно распределены в металле и воздействие их будет осуществляться пр всей высоте метапла, так как оттеснению продутого металла в сто( роны от зоны продувки препятствуют стены трубы.

Основной зкономический эффект достигается за счет повышения надежности проката и эксплуатационной стойкости машин и конструкций, а также различных металлоизделий вследствие снижения газонасыщенности металла и содержания неметаллических включений в нем.

33242

На основании изучения влияния содержания неметаллических включений в рельсовой стали на эксплуатационную стойкость рельсов при использовании разработанной технологии продувки можно ожидать повышения стойкости рельсов на 17Х.

Формула изобретения

Устройство дпя дегазации металла, содержащее футерованную ем— кость, погруженную в ковш с металлом, со сквозными отверстиями в стенке на уровне зоны шлака и трубопровод подвода инертного газа, о т л и ч а ю щ Е е с я тем, что, с целью интенсификации удаления неметаллических включений и газов из металла, емкость выполнена в виде трубы, снабженной регулирующим клапаном на верхнем срезе, и установлена над пористыми огнеупорными пробками на расстоянии 0,25-0,60 внутреннего диаметра трубы при отношении диаметра окружности, описанной вокруг пористых пробок, к внутреннему диаметру трубы 0,65-0, 70.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что огнеупорные пробки смонтированы в дне ковша

30 и соединены с трубопроводом подвода инертного газа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М - 571519, кл. С 21 С 7/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

И - 401725, кл. С 21 С 7/00, 1971 (прототип}.