Устройство для непрерывной обработки потока жидкого металла

Устройство для непрерывной обработки потока жидкого металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(ss>964008

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТ5ПЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 203.1.8 0, (2l) 3007841/22-02 (И } М. Нд.з

С 21 С 7/00 с присоединением заявки HP—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (33) УДК 669. 18. .046.58(088.8) Опубликовано 07.1032. Бюллетень HP 37

Дата опубликования описания 07.1082 (72) Авторы изобретения

В.С.шумихин, IO.Т.Соколюк, В.И.Московка, А и Л.Ф.БеркОвич (71) Заявитель

Институт проблем литья AH Украинской С (54) VCTPOACTBO gPI8 HEIIPEPHBHOA OBPASOTKH

ЖИДКОГО МЕТАЛЛА

Изобретение относится к области металлургии и литейного производства и может быть использовано при выплавке и переработке металлов и.сплавов дуплекс-процессом.

Известна индукционная плавкльная печь, содержащая секцию с индукто ром для плавления и загрузки шихты и секцию с индуктором для отвода жидкого металла, которые могут быть применены как печи непрерывного действия для плавки черных и цветных металлов и сплавовГ13.

Ближайшим по технической сущности к изобретению является устройство для обработки жидких металлов и сплавов реагентами, содержащее горизонтальный канал с индуктором и две вертикальные секции, образующие камеры для загрузки реагентов. подачи и слива металла через летку, которое снабжено закрытой сводом камерой отделения шлака от металла, соединенной с леткой слива металла сифоном и расположенной между каналом к леткой слива на одном уровне с верхним уровнем канала E2Z.

В таком устройстве недостаточный .перегрев обусловлен большими масса мн.металла. непрерывно протекающего вдоль канала. диаметр которого соразмерен с диаметром загрузочной камеры. Прк этом подводимая к индуктору мощность прн выбранных средних частотах тока преобразователя 5002500 Гц выделяется в виде энергии рассеивания индукционного тока, определяющего нагрев расплава только в наружных слоях из-за поверхностного вытеснения тока. известного под названием "Скин-эффекта". Это предопределяет соответственно меньшую глубину проникновения индуктированных токов в толщу металла для более высоких частот. Известное устройство снабжено коротким индуктором, в котором возникают довольно слабые эоны выпучивания электромагнитных полей на границах его катушки, обуславливающих также развитие слабых потоков в расплаве. В результате интенсивность перемешквания недостаточна для протекания активного процесса перегрева и рафинирования.

Целью изобретения является увеличение пропускной способности. обеспечение максимального перегрева расп,лава при одновременном достижении

ЗО .максимального его перемешнвания.

964008.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенном устройстве для . непрерывной обработки потока жидкого металла при выплавке дуплекс-процес- сом, содержащем горизонтальный канал с индуктором и две вертикальные секции, образующие камеры для загрузки

5 реагентов, подачи и слива металла и шлака соответственно, длина индуктора, охватывающего горизонтально-проходной канал равна 5-8 диаметрам канала, причем горизонтальный канал

1 выполнен в форме трубы-шаблона, установленной осесимметрично в нндукторе, а диаметр канала определяют из соотношения

a„= 3 (ю,> f )+>

2 — магнитная проницаемость 20 жидкого металла, гн/м, Е - частота сети питания индуктора, гц.

На чертеже изображено устройство, разрез.. 25

Устройство включает средства подачи жидкого металла 1 и реагентов 2 в вертикальную цилиндрическую секцию, образующую загрузочную камеру 3, соединенную с горизонтальным каналом 30

4, снабженным индуктором 5, причем канал соединен также с камерой б отделения шлака от металла, а стенки канала и камер футерованы огнеупорной смесью и образуют конструктив- 35 но проточную индукционную печь для непрерывного пропускания расплава металла и реагентов, активного их взаимодействия, выдержки, разделения металла и шлака и слива годного 40 металла. Индуктор подключен через согласующий трансформатор 7 к преобразователю частоты 8, питающемуся от промышленной сети 380/220 В, частотой 50 Гц.

Горизонтальный канал имеет диаметр, строго определяемый размером выпускного отверстия первичного агрегата. Только при соблюдении этого условия достигается согласование

50 пропускной способности с максимально возможным расходом жидкого металла на сливе иэ первичного агрегата. При меньшем размере канала сливаемый иэ выпускного отверстия поток жидкого55 металла не успевает протекать через горизонтальный канал, заполняет загрузочную. камеру, переливаясь через края, что приводит к нарушению рабочего процесса обработки. Щ

В другом случае при периодическом выпуске поток металла иэ первичного аг.регата будет некоторое время заполнять горизонтальный канал, не да,вая выхода годному, и производитель- у ность установки не достигнет номинальной.

Максимальный нагрев расплава имеет место, когда глубина проникновения тока а распространяется на всю толщу расплава, т.e. d =2 d

Причем 6 находят при заданной частоте источника тока из соотношения

d"= 50,3 /рН при условии известных значений удельного сопротивления о и магнитной проницаемости ул. для заданного сплава для известной температуры перегрева. Оптимальная частота источника тока обеспечения максимального перемешивания в первом приближении соответствует глубине проникновения, равной полонине радиуса канала печи, т.е. дк = 4.076

Максимальное двухконтурное движение расплава прп перемешивании вызывает тепловое расширение в длинной гидродинамической трубе, соответствующей длине канала О„= 5.... 8. При такой длине пути интенсивность вихреобраэующих сил в потоке при известной кинематической вязкости расплава максимальна.

Таким образом максимальный нагрев расплава при максимальном его nepeмешивании имеет место при следующих конструктивных соотношениях диаметра канала и длины индуктора:

2 б + 4 01 Ф 3 . к 2 и и = 5 83к= 15.. 24d

Устройство работает следующим образом.

Непрерывно подают жидкий металл и реагенты в загрузочную камеру 3.

Металл.-шлаковая смесь затягивается в горизонтальный канал 4, где перегревается с помощью индуктора 5. Причем диаметр канала для опытно-промышленной установки непрерывного действия, работающей в комплексе с вагранкой производительностью

5 т/ч, составляет 3@-- 140 мм при активной длине индуктора 1 = 750 мм.

Для приведенных конструктивных соотношений печи установлена оптимальная частота 2400 Гц с регулированием в сторону уменьшения на ЗОВ от преобразователя частоты типа

СЧИ-100/2400. При помощи в индукторе 100 кВт был достигнут перегрев металла в среднем на 80-120 С. Обработка жидкого чугуна известково-глиноземным шлаком с помощью дозирующего устройства ввода реагента

15;..20 кг на тонну чугуна позволила снизить содержание серы с 0,12 до 0,03% в течение 4-5 мин.

За счет повышения физико-механических свойств выплавляемого чугуна в 1,2-1,5 раэ и увеличения выхода годйого чугуна на 10-153 ожидаемый экономический эффект от внедрения

964008

Формула изобретения

Составитель К.Сорокин

Редактор Л.утехина Техред Ж.Кастелевич Корректор И-Щулла

Заказ 264/2 Тираж 587 Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 устройства составляет по предварительному расчету 96 тыс. руб в год.

Устройство для непрерывной обработки потока жидкого металла при выплавке дуплекс-процессом, содержащее горизонтальный канал с индуктором и две вертикальные секции, образующие ка- 10 меры для загрузки реагентов, подачи и слива металла и шлака соответственно, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения пропускной способности, обеспечения максимального пе- 35 регрева расплава при одновременном достижении максимального его перемешивания, длина индуктора, охватывающего горизонтальный канал, равна 5-8 диаметрам канала, причем горизонтальный канал выполнен в форме трубышаблона, установленной осесимметрично

s индукторе, а диметр канала равен где р — удельное сопротивление расплава, ju. — магнитная проницаемость жидкого металла, Š— частота сети питания индуктора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции В 2203495, кл. F 27 В 11/06, опублик. 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 523143, кл. С 21 С 7/00, 1976 (прототип).