Установка для вакуумирования жидкого металла в потоке

 

УСТАНОВКА ДЛЯ .ВАКУУМИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА В ПОТОКЕ, .содержащая вакуумную камеру, днище, верхняя часть которого размещена в вакуумной камере и имеет в центральной части порог, верхняя поверхность которого выполнена наклонной в сторону движения металла,с примыкающими к нему подакщим и сливным каналами, сообщающимися с подающим и сливным копильниками посредством сифонных каналов, служащих гидравлическими затворами для вакуумной камеры, отличающаяся .тем, что, с целью повышения надежности установки и удобства ее эксплуатации, днище закреплено своим основанием на опорных рамах, содержащих стойки, и снабжено размещенным Mestmy ними, выступающим ниже основания днища кожухом, подающий и сливной каналы выполнены в кожухе днища и соединены между собой циркуляционным каналом, которыйСоединен; с вьтолненными с ним на одном уровi не сифонными и дополнительными леточными каналами и размещен вместе с ни (Л ми в корпусе кожуха, в котором расположены также каналы для подвода газа в подающий канал и копильники, верхняя граница сливного копильника расположена на уровне дна подакяцего копильника и на расстоянии от сифонных каналов, равном 0,12-0,85 высосо со ты подающего канала. го

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) С 21 С 7 10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛВСТВУ (21) 3590012/22-02 (22) 13.05.83 (46) 23.05.84. Бюл. )) 19 (72) Л.И.Данилов, В.М.Клочков, Н.Н.Елфимов, Б.Г. Гулевич, M.Ã.ÂàñHëüåâ и Г.Н.Сапрунов (71) Норильский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени горно-металлургический комбинат им. A.Ï.Çàâåíÿãèíà (53) 669. 187.2(088.8) (56) 1. Морозов А Н. и др, Внепечное вакуумирование стали. M. "Металлургия". 1975, с. 144 рис. 32.

2. Авторское свидетельство СССР

У 517648, кл. С 21 С 7/10, 1976. (54)(57) УСТАНОВКА ДЛЯ .ВАКУУМИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА В ПОТОКЕ, содержащая вакуумную камеру, днище, верх- няя часть которого размещена в вакуумной камере и имеет в центральной части порог, верхняя поверхность которого выполнена наклонной в сторону движения металла,с примыкающими к нему подающим и сливным каналами, сообщающимися с подающим и сливным копильниками посредством сифонных каналов, служащих гидравлическими затворами для вакуумной камеры, о т л и ч а ю— щ а я с я .тем, что, с целью повышения надежности установки и удобства ее эксплуатации, днище закреплено своим основанием на опорных рамах, содержащих стойки, и снабжено размещенным между ними, выступающим ниже основания днища кожухом, подающий и сливной каналы выполнены в кожухе днища и соединены между собой циркуляционным каналом, который соедйнев.

1 с выполненными с ним на одном уровне сифонными и дополнительными леточными каналами и размещен вместе с ними в корпусе кожуха, в котором расположены также каналы для подвода газа B подающий канал и копипьники, верхняя граница сливного копильника расположена на уровне дна подающего копильника и на расстоянии от сифонных каналов, равном 0,12-0,85 высоты подающего канала.

1 10937

Изобретение относится к металлургии, в частности к внепечной непрерывной циркуляционной вакуумной обработке жидкого металла.

Известна установка для циркуляционного вакуумирования жидкого металла, которая содержит вакуумную камеру,.соединенную с вакуумными насосами. В нижней части камера имеет всасывающий и сливной патрубки. К вса-10 сывающему патрубку подсоединен подвод газа. Описанная вакуумная камера своими патрубками погружается ниже уровня,шлака, в Разливочный ковш с металлом При создании разрежения металл 15 поднимается по патрубкам в донную часть камеры. Затем подают аргон во всасывающий патрубок через пористый огнеупор. Пузыри газа, поднимаясь, инжектируют в камеру новые порции металла. Избыток металла по сливному патрубку стекает обратно в ковш. Создается непрерывная циркуляция металла из ковша в .вакуум-камеру и обратно. Эта установка дает довольно высо- 25 кое качество процесса дегазации металла C1 ).

Однако установка не обеспечивает непрерывность процесса дегазации изза необходимости периодической заме- ЗО нь1 ковшей. В ней очень тяжелые усло" вия службы огнеупорных футеровок, особенно во всасывающем и сливном патрубках, внешняя поверхность которых при погружении в ковш окружена

35 жидким металлом. Внутренняя поверх" ность также контактирует с расплавом.

Футеровка быстро выходит из строя, что снижает надежность установки.

Установка требует периодического перемещения и поэтому снабжена или специальными шарнирными устройствами для вакуум-провода, которые весьма ненадежно работают в условиях запыленности металлургического производства, или металлорукавами, которые также ненадежны и имеют практически небольшой срок службы, кроме того, происходит нарушение уплотнений, появляются трещины. В результате может

II fI

50 происходить натекание внешнеи среr ды и снижение вакуума, что ухудшит показатели процесса вакуумирования.

Подвод транспортирующего аргона осуществляется с помощью кольцевой по55 ристой огнеупорной вставки во внутренней футеровке всасывающего патрубка. Эта вставка размещается на 100400 мм выше уровня металла в ковше.

12 2

Такое расположение затрудняет доступ к подводящему газовому патрубку, ухудшает условия его эксплуатации в процессе вакуумирования.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является установка для вакуумирования жидкого металла в потоке, содержащая вакуумную камеру, днище, верхняя часть которого размещена в вакуумной камере и имеет в центральной части порог, верхняя поверхность которого выполнена наклонной в сторону движения металла, с примыкающими к нему подающим и сливным каналами, сообщающимися с подающим и сливным копнльниками посредством сифонных каналов, служащих гидравлическими затворами для вакуумной камеры. Для слива остаточного металла в установке предусмотрено приспособление для поворота ее краном. Удаление остаточного металла может производиться также путем сбивания (разламывания) порожка между сливным каналом и сливным копильником. Для запуска установки каналы между, стенками камеры и днищем закупоривают пробками из алюминия или другого металла, чтобы создать вакуум и залить металл. Толщина слоя жидкого металла на поверхности порога зависит от уровня металла в подающем копильнике. Вакуум-камера закрывается крышкой и имеет отсоединяющийся вакуум-провод. Известная установка обеспечивает непрерывность процесса дегазации и его стационарность (2 j.

Однако в известной установке футеровка стен вакуумной камеры, омываемая с двух сторон жидким металлом, работает в очень тяжелых условиях, а значит, может быстро изнашиваться, что снижает надежность работы установки. ,Заливка металла в подающий копильннк не образует гидравлического затвора для вакуумной камеры. Для создания герметичности вакуум-камеры в установке предусмотрены металлические пробки. Создать пробками герметичное соединение внутри установки очень сложно, поэтому возможны неплотности и вследствие этого "натекание" внешней среды в камеру,.что снижает надежность ее работы. Кроме тогб, в известной установке не предусмотрено свободного доступа к по3 1093 дающему, сливному, сифонным каналам, что ухудшает условия ее эксплуатации. Удаление остаточного металла из установки путем поворота днища с помощью специальных приспособлений не является .положительным, так как перемещение связано с разъемом установки, нарушением уплотнений, контактом.с внешней средой, настылеобразованием. Все это снижает надежность установки и удобство ее эксплу1О атации.

Целью изобретения является повышение надежности установки и удобства ее эксплуатации.

Указанная цель достигается тем, что в установке для вакуумирования жидкого металла в потоке, содержащей вакуумную камеру; днище, верхняя часть. которого размещена в вакуумной камере и имеет в центральной части порог, верхняя поверхность которого выполнена наклонной в сторону движения металла с примыкающими к нему подающим и cJIHBHblM KGHcLHGMH сообщающимися с подающим и сливным копильниками посредством сифонных каналов, 1 служащих гидравлическими затворами для вакуумной камеры, píèùå закрепле-. но своим основанием, на опорных рамах, содержащих стойки и cHa6RGRo раэме щенным между ними, выступающим нюке основания днища кожухом, подающий и сливной каналы выполнены в кожухе днища и соединены между собой циркуляционным каналом, который соединен З5 с выполненными с ним на одном уровне сифонными и дополнительными леточными каналами и размещен вместе с ними в корпусе кожуха, в котором расположены также каналы для подвода газа в 40 подающий канал и копильники, верхняя граница сливного копильника расположена на уровне дна подающего копильника и на расстоянии.от сифонных каналов, равном 0,12-0,85 высоты подаю-45 щего канала.

Благодаря тому, что кожух размещен между стойками опорных рам и смещен ниже основания днища, к нему обеспе- Э чен свободный доступ со всех сторон. так как в основном все каналы - сифонные циркуляционные, дополнитель1 ные леточные каналы, а также копильники расположены именно в корпусе ко55 жуха, это облегчает их обслуживание,. повышает удобство эксплуатации, что увеличивает надежность установки

712 4

Такое расположение особенно существенно для газовых каналов, к которым газ подводится через газовые сопла.

Выполнение газовых каналов в корпусе . кожуха предопределяет воэможность расположения сопел ниже основания днища, т.е. не в футеровке, что значительно улучшает их обслуживание, повышает удобство эксплуатации, а также обеспечивает более оптимальные условия их работы, так как они не подвергаются сильному нагреву от футеровки, а имеют воздушное охлаждение. Кроме того, наличие кожуха, площадь поперечного сечения которого значительно меньше площади основания днища, позволяет члччшить компоновкч чстройства. Иначе пнише полжно было бы быть очень большим по объему, громоздким дорогостоящим (из-за большой стоимости футеровки).

Выполнение подающего и сливного каналов в корпусе днища значительно улучшает условия работы огнеупоров в установке.

В предлагаемой установке отсутствуют поверхности, омываемые жидким металлом с двух сторон, а следовательно, находящиеся в тяжелых эксплуатационных условиях. В данном случае жидкий металл контактирует только с внутренними поверхностями каналов и копильников, т.е. улучшаются условия работы футеровки, что очень существенно влияет.на срок ее службы и на надежность работы установки.

Расположение верхней границы слив - ного копильника на уровне дна подающего копильника, а также наличие циркуляционного канала, соединяющего сифонные каналы, позволяет обеспечить надежный гидрозатвор вакуумной камеры. Причем граница жидкого металла, создающего гидрозатвор, для повышения его надежности должна проходить в подающем и сливном канале на расстоянии от сифонных каналов, равном

0,12-0,85 от высоты подающего канала. Нижний предел 0,12 обусловлен тем, что жидкий металл должен закры вать газовые каналы для педачи газа, т.е. быть выше уровня их расположения. Известно, что именно при отношенин высоты жидкого металла (равной высоте расположения дна подающего копильника) к высоте подающего канала, равном 0,12, наблюдается наиболее стабильная работа газлифта.

Если снизить этот уровень, газлифт

5 1093 может работать неустойчиво, а также увеличится количество подаваемого газа. Одновременн.1 снижение границы (менее 0,12) уменьшает надежность, гидрозатвора, что сказывается на

5 надежности работы всей установки.

Верхняя граница расположения жидкого металла в подающем к"" àëå (дна подающего копильника) могла бы быть расположена на высоту подающего канала, 10 но тогда газлифт работал бы не совсем качественно: образовался бы фонтан брызг и он был бы невысоким. Происхо/ дило бы слабое смешивание газа (пузырей) с металлом, т. е. как бы "вдогон- н

° ° ку . Поэтому опытным путем найден уровень 0,85 высоты подающего канала, обеспечивающий надежный газлифт, которьгй работает устойчиво и качественно. Это повышает надежность работы установки.

При таком расположении каналов жидкий металл, заливаемый в подающий копильник. заполняет сначала сифонные каналы (соединенные циркуляционным каналом) и сливной копильник, заходя в подающий и сливной каналы, образуя надежный гидравлический затвор и обеспечивая герметичность вакуумной камеры. Уровень металла в подающем

30 копильнике не влияет на надежность затвора.

Благодаря тому, что установка снабжена дополнительными леточными каналами, которые выполнены на одном уровне с сифонными каналами (т.е. на самом нижнем уровне нахождения жидкого металла в установке), создается возможность быстро и надежно удалить остаточный металл, предотвратить настылеобразование в каналах. Нет

40 необходимости поворачивать установку, т.е. обеспечивается ее стационарность, неподвижность, что значительно повышает надежность работы ее соедине45 ний, уплотнений и т.д.

На фиг. 1 изображена установка, общий вид; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг.

Установка для вакуумирования жидкого металла в потоке включает вакуумную камеру 1, днище 2, изготовленное из огнеупоров. Верхняя часть днища 2 размещена в вакуумной камере 1 и выполнена в виде чаши со ступенчатыми стенками 3 и дном-порогом 4 в центральной части. Верхняя поверхность порога 4 выполнена также сту712 6 пенчатой и наклонной в сторону движения металла. В корпусе днища 2 выполнены подающий 5 и сливной 6 каналы, примыкающие к порогу 4. Основание 7 днища 2 опирается на опорные рамы 8, содержащие стойки 9 °

Днище 2 в нижней части имеет кожух 10, выступающий ниже основания 7 днища 2, которь|й размещен между стойками 9 опорных рам 8. Подающий канал 5 сообщается с подающим копильником 1 1 посредством сифонного канала 12. Копильник 11 снабжен горелкой 13 и закрыт крышкой 14. К нему подсоединен подающий лоток 15. К подающему каналу 5 подведены два направленных навстречу друг другу газовых канала 16, выполненных на одном уровне. Каналы 16, служащие для подачи газа, расположены в корпусе кожуха 10 и соединены с соплами 17, которые размещены ниже основания 7 днища 2. Попающий канал 5 расширяется кверху.

Сливной канал 6 сообщается со сливным копильником 18 через сифонный канал 19. Копильник 18 имеет горелку 20 и соединен с вьгходным каналом 21.

Сливной 6 и подающий 5 каналы соединены между собой циркуляционным каналом 22, сечение которого меньше, чем сечение сифонных каналов 12 и,19 (20-407 от площади поперечного сечения сифонных каналов). Сифонные каналы 12 и 19 соединены с дополнительными леточными каналами 23, которые закрыты керамическими пробками 24 и водоохлаждаемыми плитами 25. Сифонные каналы 12 и 19, выполненный между ними циркуляционный канал 22 и дополнительные леточные каналы 23 расположены на одном уровне в корпусе кожуха 10. Сливной 18 и подающий 11 копильники выполнены также в корпусе кожуха 10, причем верхняя граница сливного копильника 18 расположена на уровне дна подающего копильника 11.

Вакуумная камера 1 имеет горелку 26 и соединена вакуум-проводом 27 с вакуумными насосами (не показаны).

Установка для вакуумирования жидкого металла работает следующим образом.

Вначале вакуумную камеру 1 разогревают с помощью горелки 26. Затем жидкий металл от действующего металлургического агрегата (не показан) 1093112 подают через наклонный лоток 15 в подающий когильник 11. Для поддержания температуры жидкого металла в копильнике 11 включают горелку 13. Из копильника 11 жидкий металл по сифон- 5 ному каналу 12 дводится к подающему каналу 5, заполняя его до уровня металла в коиильнике 11, затем он через циркуляционный канал 22 подается в сливной канал 6 и через сифон- 10 ный канал 19 — в сливной копильник 18 до выходного канала 21, который расположен на уровне дна подающего копильника 11. Температуру жидкого металла в сливном копильнике 18 1S поддерживают с помощью горелки 20 °

В сливном канале 6 жидкий металл поднимается также до уровня металла .в подающем копильнике 11. Образуется надежний гидравлический затвор для 20 вакуумной камеры 1.

После этого включают вакуум-насосы и затем газовые сопла 17, которые .через газовые каналы 16 подают газ в подающий канал 5. Струи газа, на- 25 правленные на одном уровне навстречу друг другу, попадая в расплав, разбивают его на струи. Газовые пузыри, расширяясь,устремпяются вверх, увлекая жидкий металл по подающему кана- gp лу 5. Столб жидкого металла поднимается также за счет создания вакуума в вакуумной камере 1. Вырываясь иэ подающего канала 5, поток жидкого металла фонтанирует в вакуумной ка- 35 мере 1. Образование пузырей газа в подающем канале 5 и затем разбрызгивание его при фонтанировании увеличи" вает поверхность раздела металл— гаэ, что благоприятствует про ессу 4 . дегазации.

Брызги жидкого металла попадают на стенки вакуумной камеры 1 и стека- ют по ступенчатым стенкам 3 в чашу 4 днища 2 и по верхней ступенчатой поверхности порога 4 в сливной канал 6, Обтекая ступеньки стенок 3 и порога 4, жидкий металл растекается тонким слоем, разбивается на струйки, улучшая дегазацию.

При определенном гидростатическом давлении в сливном канале 6 металл выдавпивается через сифонный канал 19 в копильник 18. Иэ сливного копильника 18 дегаэированный жидкий металл выдают через выходной канал 21. Часть металла через циркуляционный канал 22 возвращается в подающий канал 5 на повторную дегазацию.

Разогрев металла в сифонных каналах l2 и 1.9, а также в циркуляционном канале 22 производят через леточные каналы 23; в которых предварительно прожигают керамические пробки 24. Слив остаточного металла из установки также осуществляют через каналы 23. Обслуживать каналы 23 и сопла 17 легко и удобно вследствие наличия свободного доступа к ним между стойками 9 опорных рам 8.

Технико-экономические показатели эффективности установки РН для вакуумирования жидкого металла, опускаемой в ковш с металлом, и предлагаемой установки сведены в таблицу.

Преимуществами предлагаемой установки по сравнению с установкой Р Н являются ее стационарность, обеспечивающая непрерывный процесс дегазации, а также более надежную работу уплотнений, соединений (с вакуумпроводом, например, с подводом газа и т.д.), наличие в установке кожуха, благодаря которому уменьшаются габариты и вес установки в 2 раза, количество огнеупоров, а следовательно, достигается снижение стоимости. Повышение удобства эксплуатации эа счет свободного доступа к каналам (для подачи газа, леточным) позволяет обеспечить постоянный контроль эа состоянием каналов, футеровки, повышает надежность установки. Надежность установки возрастает за счет обеспечения гарантированного герметичного гидрозатвора и улучшения условий ее работы. В предлагаемой установке, с кроме того, значительно улучшены условия работы огнеупоров, которые теперь омываются жидким металлом только с внутренней поверхности каналов.

1 093.712

Установка ЙН

Показатели

Габариты, 7 высота

100

100

100

50-60

100. Улучшены

Не обеспечена

100

120-150

1-5-190 20-170 диаметр кожуха

Вес Ж

Условия работы огнеупоров

Условия вакуумирования

Стационарность

Срок межремонтной эксплуатации, %

Скорость циркуляции жидкого металла, т/мин

Предлагаемая установка

Неудовлетворительные(контакт с двух сторон)

Прерывный процесс

Непрерывный процесс

Обеспечена

1093712 о б-b

18

21

Составитель А.Щербаков

Редактор Н.Егорова Техред О.Неце Корректор О.Тигор

Заказ 3379/23 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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