Устройство для легирования жидкого металла под вакуумом

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистическив

Республик р > 76347б (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 0906,77 (21) 2495394/22 02 с с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 150980.Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 150980 (51)М. Кл.

С 21 С 7/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 669.046. ,517 (088.8) (72) Авторы изобретения

A. И.Лукутин, E.3.Кацов и В. В.Поляков, (71) Заявитель

Институт металлургии нм.А.А ° Байкова AH СССР (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ ЖИДКОГО

МЕТАЛЛА ПОД ВАКУУМОМ

Изобретение относится к черной металлургии, в час тиос ти, к ус тройствам, используеьым при вакуумной обработке жидкой стали.

Известны стационарные и переносные герметичные устройства для введения легирующих в расплав. находящийся под вакуумом (1) .

Конструктивные особенности этих дозаторов, устанавливаемых на кряшке вакуумной камеры, не позволяют при их Йэполь зова нии эффек тив но легировать вакуумируемую сталь мелкодробленными легковесньвли материалами в случае наличия шлака иа поверкности расплава. Отсутствие стабильных результатов по усвоению мелкодробленых легковесных материалов связано с их ошлаковованием и эапутътванием в шлаке, особенно отчетливо четко выраженйым в случае введения углеродосодержащих материалов (молотый кокс, молотый электродный бой, графит) 1 с потерями,вызваннйми уносами этих материалов потоками газа в откачную систему (вакуумный насос); с угаром на поверхности шлака и расплава за. счет кислорода, посту.пакщего в вакуумную камеру через дефекты всех узлов и элементов вакуумной камеры, Наиболее близким предлагаемому . изобретению по конструктивному испол.нению и достижению положительного эффекта является устройство для дегазации в ковше стали и других рас1р плавов (2>

Основные конструктивные особенности известного устройства заключают" ся в следующем. Вакуумная камера, куда устанавливают в строго фиксиро15 ванном положении ковш с расплавом, выполнена разъемной. К верхней поло вине каме1,:ы жестко крепят футерованный реакционный колокол, нижний торец которого в необходимых случаях

2р закрывают конической отражающей оболочкой. Вакуумная обработка распла. ва, которую осуществляют одновременно с его продувкой инертным газом, . происходит только в реакционном ко25 локоле. В целях максимальной эффективности использования объема колокола и исключения участия шпака в обменных С металлом реакциях, диаметр колокола лишь незначительно мень30 ше диаметра сталеразливочного ковша.

763476

Реакционный колокол используют и для введения в расплав легирующих.

Недостатком таких устройств явля-. ется то, что не устраняется опасность значительных потерь укаэанных материалов за счет их уноса потоками гаэа в откачную систему (вакуумный на5 сос), и не устраняется угар легирующих материалов за счет кислорода, поступающего в вакуумную камеру через дефекты всех узлов и элементов камеры, и в случае наличия шлака в ковше известное устройство не позволяет осуществлять какие-либо операции по изменению сос тав а шлака, ч то может отрицательно сказаться на результатах обработки. 15

Целью .предлагаемого изобретения является повышение степени усвоения легирующих материалов мелкой фракции и обеспечения участия шлака в обменных реакциях с вакуумируемым метал- 2О лом °

Поставленная цель.дос тигается тем, что узел подвода реагентов выполнен в виде сплошной футерованной снаружи и изнутри трубы, соединенной верхним

1 торцом с доэатором, причем в теле трубы между ее в ерхним торцом и нижним торцом доз атора выполнено отверстие, соединенное трубопроводом с внутренним пространством вакуумной камеры, а нижний торец трубы установлен выше дна ковша на 0,5-0,2 диаметра трубы.

Трубопровод, сообщающий внутреннюю полость трубы с прос транс твом в а- 35 куумной камеры, имеет участок, выведенный за пределы рабочего пространства вакуумной камеры, причем этот участок трубопровода снабжен перекрывающим его вентилем и системой подачи газа во внутреннюю полость трубы. 4О

На фиг, 1 — общий в ид ус тройс тв а; на фиг,2 — узел соединения обводного трубопровода с полостью реакционной трубы и рабочим пространством камеры; на фиг,3 — легирование расплава с помощью устройства.

Устройство включает вакуумную камеру 1 с крышкой 2, реакционную трубу 3, футерованную огнеупорным материалом 4 снаружи и изнутри и снабжен- 5О ную на нижнем своем торце шлакоотражателем 5, фланец 6, размещенный на цилиндрическом выступе 7 крышки 2, который оснащен фланцем 8, уплотнение

9 между фланцами 6 и 8,крепежные накидные элементы 10, дозатор 11 с легирфющим материалом 1 2, укрепленный на верхнем торце реакционной трубы 3, питателя 13 дозатора 11. В верхней части трубы 3 выше уровня погружения в расплав 14 и шлак 15, находящиеся ЬО в ковше 16, и нижнего торца питателя

13 предусмотрены отверстия со штуцерами 17, сообщающие внутреннюю полость трубы 3 с рабочим пространством камеры 1, Ковш 16 оснащен пористой фугой 65

18 для вдувания газов, фиксируемой со осно с трубой 3 эа счет центрирующих опор 19 внутри камеры.

Исходя из условий, оптимизирующих режим пе ремешив ан и я ме талл а в о в с ем объеме ковша, расстояние от нижнего торца трубы должно быть не слишком малым (чтобы не создать дополнительного гидродинамического сопротивления) и не слишком большим (чтобы предотвратить возможность формирования мертвых непромешиваемях эон), Этим требованиям отвечает расстояние 0,52,0 диаметра трубы.

Сообщение внутреннего пространства трубы 3 с рабочим пространством камеры 1 может быть осуществлено с помощью обводного трубопровода, Эта система BKлючает трубопровод 20, соединенный со штуцерами 17, трубопровод 21, соединенный с пространством вакуумной камеры 1, трубопровод 22, сообщающий трубопровод 20 с системой

23 напуска газов. Трубопроводы 21 и

22 обводного трубопровода оснащены вентилями 24 и 25, Вариант исполнения обводного трубопровода предлагаемого устройства создает возможнос ть регулиров ания параметров газовой фазы внутри реакционной трубы, что облегчает управление процессом расстворения легирующих материалов, Предлагаемое устройство работает следующим об разом, С талераэлив очный ковш 16 с расплавом 14 и необходимой долей шлака 15 фиксированно установлен на опорах 19 в камере 1, что гарантирует сооснос ть реакционной трубы 3 с пористой фурмой 18, через которую расплав продувают гаэом, На крьпаке 2 камеры 1 закреплена труба 3 со шлакоотражателем 5 и доэатором 11.

К моменту введения легирующих легковесных материалов 12 в расплав 14, последний должен продуваться газом через пористую фурму 18, 3а счет этого расплав в реакционной трубе 3 поднимается до уровня 1. После подачи материала 12 на свободную от шлака поверхность расплава внутри трубы 3 интенсивность продувки газом уменьшают, что приводит к понижению уровня расплава до отметки 11 и вытеснению обогащенной порции расплава в объем ковша 16, где и происходит равномерное перемешивание присадки за счет естественной и искусственной конвек" ции. В случае порционного введения легирующего материала 12 циклы повторяют до полной отдачи заданного количества. При использовании варианта конструкции обводного трубопровода после введения полного количества или части легирующего материала 12, обогащенную порцию расплава 14 вытесняют из реакционной трубы 3 газом, поступающим через трубопровод 22 иэ системы 23 ° С этой целью сокращают

763476 интенсивность продувки расплава 14 через пористую фурму 18, закрывают вентиль 24 (нормально открытый), открывают вентиль 25 (нормально закрытый). Предлагаемое устройство позво- ляет осуществлять эффективную обработку расплава легкоиспаряющимися материалами (щелочными,щелочноэемельными металлами, их лигатурами и солями), чему способствует изоляция пространства в реакционной трубе 3 и возможность создания повышенного давления в этом пространстве за счет напуска газа с регулируемыми параметрами состава и давления. эффективность предлагаемого устрой- 15 ства выражается в виде повышения степени усвоения легковесных добавок обрабатываемым расплавом и в расширении ассортимента возможных присадок как для рафинирования, так и для легирования.

Формула изобретения

1. Устройство для легирования жидкого металла под вакуумом, содержащее вакуумную камеру с опорами, на которых установлен ковш, узел подвода реагентов с закрепленными в нижней части шлакоотражателем и расположенньм соосно с источником продувки металла газом, размещенным в днище ковша и дозатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения степени усвоения легирующих материалов мелкой фракции и обеспечения участия шлака в обменных реакциях с вакуумируемым металлом, узел подвода реагентов выполнен в виде футероваиной снаружи и изнутри трубы, в верхний торец которой встроен дозатор, причем в теле трубы .между ее верхним торцом и доэатором выполнено отверстие, соединенное трубопроводом с внутренним пространством вакуумной камеры, а нижний торец трубы установлен выше дна ковша на

0,5-2,0 диаметра трубы, 2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности легирования расплаваа легкоиспаряющимися материалами, трубопровод, сообщающий внутреннюю полость трубы с пространством вакуумной камеры, имеет участок, выведенный за пределы рабочего пространства вакуумной камеры, причем этот учас ток трубопровода снабжен перекрывающим его вентилем и системой подачи газа во внутреннюю полость трубы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вакуумная металлургия. — М,, Металлургиэдат., 1962, с. 88.

2. Патент ФРГ 9 1965136, кл; С 21 С 7/10, 1970.