Устройство для циркуляционного вакуумирования стали

 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к внепечной обработке стали в ковше с применением циркуляционного вакуумирования. Технический результат - повышение эффективности обезуглероживания стали в процессе ее обработки, повышение степени использования тепла в процессе вакуумирования стали, а также обеспечение возможности разогрева футеровки вакуумной камеры в межплавочный период. Устройство для циркуляционного вакуумирования стали содержит вакуумную камеру с всасывающим и сливным патрубками, трубопровод, соединенный с всасывающим патрубком, водоохлаждаемую кислородную фурму, установленную в рабочей полости вакуумной камеры. Вакуумная камера дополнительно снабжена водоохлаждаемой газовой фурмой. Кислородная и газовая фурмы установлены в диаметральной горизонтальной плоскости рабочей полости вакуумной камеры и снабжены соответствующими приводами их возвратно-поступательного перемещения и вращательного движения. Выходные сопла фурм выполнены перпендикулярно их продольной оси. 3 ил.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к внепечной обработке стали в ковше с применением циркуляционного вакуумирования.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для циркуляционого вакуумирования стали, раскрытое в способе внепечной обработки стали по патенту РФ 2172784, кл. С 21 С 7/10, бюлл. изобр. 24, 2001 г.).

Известное устройство содержит вакуумную камеру с всасывающим и сливным патрубками, трубопровод, соединенный с всасывающим патрубком, а также кислородную фурму. Фурма установлена в рабочей полости вакуумной камеры с углом наклона к поверхности подины камеры под углом в пределах 45-75 градусов, при этом продольная ось фурмы расположена на расстоянии от центра подины, равном 0,5-0,9 ее радиуса.

Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность обезуглероживания стали в процессе циркуляционного вакуумирования. Это объясняется стационарным положением кислородной фурмы в рабочем пространстве вакуумной камеры. В этих условиях невозможно получать сталь с особо низким и необходимым содержанием углерода в обрабатываемой стали. Кроме того, в процессе подачи кислорода не происходит полного дожигания в вакуум-камере газообразного оксида углерода СО, образующегося в процессе обезуглероживания стали. При этом не происходит полная компенсация потерь тепла и температуры при охлаждении стали в процессе ее вакуумирования. При этом в известном устройстве отсутвуют средства для разогрева футеровки вакуумной камеры в межплавочный период после прекращения очередного процесса вакуумирования стали.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении эффективности обезуглероживания стали в процессе ее вакуумирования, в повышении степени использования терпла в процессе вакуумирования стали, а также в обеспечении возможности разогрева футеровки вакуумной камеры в межплавочный период между процессами циркуляционного вакуумирования.

Указанный технический эффект достигают тем, что устройство для циркуляционного вакуумирования стали содержит вакуумную камеру с всасывающим и сливным патрубками, трубопровод, соединенный с всасывающим патрубком, водоохлаждаемую кислородную фурму, установленную в рабочей полости вакуумной камеры.

Вакуумная камера дополнительно снабжена водоохлаждаемой газовой фурмой. Кислородная и газовая фурмы установлены в рабочей полости вакуумной камеры в горизонтальной плоскости диаметрально и снабжены соответствующими приводами их возвратно-поступательного перемещения и вращательного движения, а выходные сопла фурм выполнены перпендикулярно их продольной оси.

Повышение эффективности обезуглероживания стали в процесса циркуляционного вакуумирования будет происходить вследствие обеспечения возможности возвратно-поступательного перемещения и вращательного движения кислородной фурмы. При этом повышается тепломассоперенос стали на подине вакуумной камеры. Кроме того, наличие в вакуум-камере газовой фурмы позволяет обеспечить разогрев футеровки вакуумной камеры в межплавочный период при прекращении очередного процесса циркуляционного вакуумирования.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого устройства с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты осуществления изобретения в пределах формулы изобретения, со ссылкой на чертеж, на котором показано: фиг. 1 - схема устройства для циркуляционного вакуумирования стали, продольный разрез; фиг.2 - то же, разрез А-А; фиг.3 - то же, разрез Б-Б.

Устройство для циркуляционного вакуумирования стали состоит из вакуумной камеры 1, всасывающего 2 и сливного 3 патрубков, трубопровода для подачи транспортирующего газа 4, ковша 5, вакуум-провода 6, водоохлаждаемых фурм 7 для подачи газа и 8 для подачи кислорода, приводов 9, патрубков 10, трубопровода 11 для подачи кислорода, сопла 12 для подачи кислорода, трубопроводов 13 для подачи воды, огнеупорного слоя 14. Позициями 15 и 16 обозначены струи газов, 17 - жидкий металл, 18 - сопло для подачи природного газа, 19 - трубопровод для подачи природного газа.

Устройство для циркуляционного вакуумирования стали работает следующим образом.

Пример. В процессе циркуляционного вакуумирования сталь 17 класса IF марки 01ЮТ с содержанием углерода в пределах С=0,03-0,04%, предназначенной для получения автолиста, подают из конвертера емкостью 160 т в сталеразливочный ковш 5 соответствующей емкости. В ковш 5 подают необходимые легирующие и шлакообразующие материалы. Далее ковш 5 подается на установку внепечной обработки стали, где ее подвергают циркуляционному вакуумированию в футерованной камере 1 при остаточном давлении в пределах до 2,5 мм pт. ст. В процессе вакуумирования во всасывающий патрубок 2 подается по трубопроводу 4 под давлением транспортирующий газ аргон. Сталь 17 сливается в ковш 5 по сливному патрубку 3. Продукты вакуумирования удаляются из камеры 1 через вакуумпровод 6.

В процессе вакуумирования через водоохладдаемую кислородную фурму 8 и сопло 12 в рабочую полость вакуум-камеры 1 подается кислород с расходом 800-1200 м³/ч. Диаметр сопла 12 кислородной фурмы 8 составляет 6-8 мм.

Вакуумная камера 1 дополнительно снабжена водоохлаждаемой газовой фурмой 7 с соплом 18. В процессе вакуумирования по газовой фурме 7 через сопло 18 подается природный газ с расходом 400-600 м³/ч. Диаметр сопла 18 составляет 10-12 мм.

Фурмы 7 и 8 покрыты огнеупорным слоем 14, в котором расположены водоохлаждаемые трубопроводы 13, охлаждаемые трубопроводы 11 и 19 соответственно для подачи кислорода 15 и природного газа 16. Охлаждающая вода, кислород и природный газ подаются в трубопроводы 13, 11 и 19 по гибким шлангам 10.

Кислородная 8 и газовая 7 фурмы установлены в рабочей полости вакуумной камеры 1 в горизонтальной плоскости диаметрально и снабжены соответствующими приводами 9 их возвратно-поступательного перемещения и вращательного движения. Выходные сопла 11 и 18 фурм 8 и 7 выполнены перпендикулярно их продольной оси. В процессе циркуляционного вакуумирования газовая 7 и кислородная 8 фурмы совершают возвратно-поступательное перемещение в диаметральной плоскости на величину 0,1-0,6 внутреннего диаметра камеры и совершают вращательное движение на угол в пределах ±90 градусов. При этом происходит перемешивание вакуумироваемой стали, что приводит к повышению эффективности обезуглероживания стали и повышению степени использования тепла в процессе вакуумирования благодаря дополнительной подаче природного газа.

После окончания процесса вакуумирования кислородная фурма 8 и газовая фурма 7 продолжают совершать возвратно-поступательное перемещение в диаметральной плоскости и вращательное движение, по которым продолжается подача соответственно кислорода 15 и природного газа 16. В этих условиях между процессами циркуляционного вакуумирования происходит нагрев футеровки рабочей полости вакуумной камеры 1, расплавление настылей и поддержание температуры ее футеровки в пределах 1300-1600^oС.

После циркуляционного вакуумирования содержание углерода в обрабатываемой стали 17 снижается до 0,003-0,004 мас.%.

Применение изобретения позволяет повысить эффективность циркуляционного вакуумирования, а также обеспечить разогрев футеровки вакуумной камеры в межплавочный период между окончанием очередного процесса вакуумирования до начала следующего процесса циркуляционного вакуумирования.

Формула изобретения

Устройство для циркуляционного вакуумирования стали, содержащее вакуумную камеру с всасывающим и сливным патрубками, трубопровод, соединенный с всасывающим патрубком, водоохлаждаемую кислородную фурму, установленную в рабочей полости вакуумной камеры, отличающееся тем, что вакуумная камера дополнительно снабжена водоохлаждаемой газовой фурмой, при этом кислородная и газовая фурмы установлены в рабочей полости вакуумной камеры в горизонтальной плоскости диаметрально и снабжены соответствующими приводами их возвратно-поступательного перемещения и вращательного движения, а выходные сопла фурм выполнены перпендикулярно их продольной оси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3