Устройство для введения порошкообразных и гранулированных материалов в струю металла

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВЕДЕНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ Г ГРАНУЛИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ В СТРУЮ МЕТАЛЛА, содержащее пневмотранспортный трубопровод с сопловым патрубком, перед которьм установлены атмосферные клапаны, отличающееся тем, что, с целью повьнвения степени усвоения материалов при раскислении и легировании стали, обеспечения непрерывности процесса, расширения сортаМента применяемых материалов и обеспечения работоспособности устройства применительно к сталеплавильным агрегатам с большой амплитудой перемещения, пневмотранспортный трубопровод выполнен разъемным с возможностью дистанционного герметичного сочленения, сопловой патрубок снабжен насадком прямоугольного сечения, расширяющим (Л ся к выходу в вертикальном и сужаюс щимся в горизонтальном направлении, вьmoлнeнны f с возможностью перемещения вдоль оси патрубка, а атмосферные клапаны размещены на восходящих . ветвях вмонтированных сверху трубопровода перед сопловым патрубком Л-образных рукавов. э э :

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

69! И!) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

nO PELHAM ИЗО ЧТЕНИЙ W ОТHP!.rNA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВ ГОРСКОМ .К СВИДЕТЕЛЬСВ ВУ (21) 3556292/22-02 (22) 24.02.83 (46) 30.06.84. Бюл. 1! 24 (72) Д.Д.Козлов, И.В.Шишлин, А.У.Трофименков, Н.И.Серяков, H.È.Êîçëîâ, Л.И.Петрова, С.З.Афонин, А.И.Шмырев, В.С.Харахулах и В.И.Ганоаенко (71) Липецкое отделение Государственного ордена Трудового Красного Знамени союзного института по проектированию агрегатов сталеплавильного и прокатного производства для черной металлургии "Стальпроект" (53) 669,.046.5(088.8) (56) 1. Заявка ФРГ !! 2547686, кл. С 21 С 5/46, 1975.

2.. Авторское свидетельство СССР

В 624931, кл. С 21 С 7/00, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

У 288236, кл. В 22 D 11/10, 1968. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВЕДЕНИЯ

ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ГРАНУЛИРОВАННЫХ

МАТЕРИАЛОВ В СТРУ10 ИЕТАЛЛА, содержа3@!! С 21 С 7/00; В 22 D 1f/10 щее пневмотранспортный трубопровод с сопловым патрубком, перед которым установлены атмосферные клапаны, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьипения степени усвоения материалов при раскислении и легировании стали, обеспечения непрерывности процесса, расширения сортамента применяемых материалов и обеспечения работоспособности устройства применительно к сталеплавильным агрегатам с болыпой амплитудой перемещения, пневмотранспортный трубопровод выполнен разъемным с возможностью дистанционного герметичного сочленения, сопловой патрубок снабжен насадком I прямоугольного сечения, расширяющимся к выходу в вертикальном и сужающимся в горизонтальном направлении, С выполненным с возможностью переме. щения вдоль оси патрубка, а атмосфер Я ные клапаны размещены на восходящих ветвях вмонтированных сверху трубопровода перед сопловым патрубком

Jl-образных рукавов.

1100321

Изобретение относится к металлургическому оборудованию и может быть использовано в сталеплавильном производстве при раскислении и легировании жидкого металла в процессе

его выпуска из сталеплавильного агрегата, например конвертера, с введением в струю металла порошкообразных и гранулированных материалов, например алюминия, ферросилиция, фер10 ромарганца и т.д, Ввод раскислителей и легирующих в гранулированном виде в струю ме талла — наиболее эффективный приеМ вве- дения материалов в расплав стали по степени усвоения реагентов, однако широкое его внедрение в практикУ сдерживается несовершенством разработанных для этого устройств.

Известно устройство для введения легирующих добавок в струю металла, вЫпускаемого из конвертера, в кото- ром имеется негерметичный желобдозвтор (1) . Транспортный материалопровод этого устройства выполнен неразъемным а выПускное отверстие крепится на корпусе конвертера.

Разгрузка желоба-дозатора этого устройства производится периодически, большими порциями, что исключает возможность осуществления негферывного процесса обработки струи, делает невозможным его использование для обработки струи однородным потоком материапа, а компановка непосредственно на сталеплавильном агрегате сужает сферу его применения. Кроме того, конструкция yc ðoéñòâà не обеспечива- 4О ет внедрение легирующих добавок в

° струю металла, что не позволяет осуществлять непрерывное легирование или поддержание металла во вреМя вЫпуска в раскисленном состоянии. 45

Известна установка для ввода порошкообразных материалов в жидкий металл струей транспортирующего газа, которая может быть испОльзована для обработки струи металла. Установка содержйт герметичный бункер-дозатор и систему пневмотранспортных трубопроводов для подвода пылегазовой смеси к металлу f2) .

Однако транспортирующий газ не отделяется от транспортируемого материала при входе в металл, что приводит к физическому и химическому воздействию газа-носителя на металл, дроблению струи и. снижению степени усвоения материалов. Кроме того, пневмотранспортный трубопровод выполнен неразъемным, что исключает возможность его использования применительно к агрегатам и большой амплитудой перемещения. Эксплуатация такого устройства сопряжена также с ограничениями в подборе фракции транспортируемого материала. Все это снижает эксплуатационную эффективность устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для ввода порошкообразных материалов в струю жидкого металла, состоящее из неразъемного трубопровода пневмо транспорта порошкообразного материаI ла, заканчивающегося сопловым патрубком с калиброванным выходньпч отверстием f3) .

ОсобенносТью данного устройства является установка на отводе перед сопловым патрубком атмосферного клапана, отводящего в окружающую среду транспортирующий газ. Однако ввияу истекания газа-носителя в атмосферу через атмосферный клапан в отводе, в пневмопроводе создается газовый поток, направленный поперечно к потоку материала. Этот поперечный ноток захватывает при своем движении зерна, порошка, локализуя их от струи и тем самым снижая эксплуатационнув эффективность устройства.

В случае применения зернистых материалов с малой плотностью, например алюминия, унос становится столь значительным, что зерна материала пол.ностью закупоривают отвод на атмосферный клапан, блокируя сброс газаносителя. В этом случае процесс обработки происходит с воздействием газа-носителя на струю металла, что сопровождается недостаточным усвоением материалов, дроблением струи, химическим взаимодействием газа-носителя с металлом, Недостатком являются также определенные ограничения по фракциям и плотности используемых материалов.

Недостатком описанных устройств является то, что в них не содержится конструктивных элементов фокусировки потока материалов на струю, из-за чего происходит определенное рассеивание материала, что исключает з 1100321 4 часть материала из процесса обработ- сителя, а через вентиль 15 — со свеки и снижает эксплуатационную зффек- чой 16 сброса газов. Разъем 8 имеет тивность устройства. раструбы 17 и пневмоцилиндр 18 с

Целью изобретения является повы- вццвижным штоком — трубой 19, подсое. шение степени использования МатЕриа- g диненной к трубопроводу 6 пневмолов при раскислении и легировании транспорта. Пневмоцилиндр 18 может стали, обеспечение непрерывности перемещаться манипулятором 20 и процесса, расширение сортамента нри- устанавливаться в кронштейны 21. Труменяемых орошкообраэных и гранули- бопровод 6 заканчивается сопловым рованных материалов и обеспечение 10 патрубком 22, на котором посредством работоспособности устройства приме- фиксатора 23 соосно закреплен фокусинительно к сталеплавильным arpera- рующий насадок 24 материала 3, оритам с большой амплитудой перемеще- ентированный на ось струи 25 металния. ла 26 ° Фокусирующии насадок 24 мас

Поставленная цель достигается 15 териала 3 в продольном сечении имеет тем, что в устройстве для введения форму диффуэора 27, в поперечном сепорошкообразных и гранулированных ченни †. форму конфузора 28 и эаканматериалов в струю металла, содержа- .. чивается выходным отверстием в виде щем пневмотранспортный трубопровод прямоугольника 29.

У с сопловым патрубком, перед кото- 2О Металл 26 сливается к приме. ме.ру, рым установлены атмосферные клапаны из конвертера 30 в ковш 31, установ(пневмотранспортный трубопровод вы- . ленный на датчик 32 веса ковша 31. полнея разъемным с возможностью дис- На сопловом па б 22 тру ке перед танционного герметичного сочленения, фокусирующим насадком 24 материасопловой патрубок снабжен насадком 25 ла 3 выполнены Л-образные рукава 33, прямоугольного сечения, расширяющим- .на восходящей ветви 34 которых усся к выходу в вертикальном и сужаю- тановлены атмосферные клапаны 35, ..щимся в горизонтальном направлениях, причем поток .частиц имеет в,районе выполненным с возможностью перемеще- Л-образных рукавов 33 вид, обознания вдоль оси патрубка, а атмосфер- 3п ченный позицией 36. ные клапаны размещены на восходящих . Устройство работает следующим ветвях вмонтированных сверху трубопро". образом. вода перед сопловыми патрубкамиЛ-об- Материал 3 загружается в бункерразных рукавов. дозатор 1 через входной канал 10

На фиг. 1 изображена установка, З при открытых шибере 1 1 и клапане 9 продольный разрез, на фиг. 2 — для приема материала 3. После набоуэел 2 на фиг. 1 (продольный раз". .ра заданной порции, что фиксируется реэ сопловой части устройства}; на . тенэодатчиками 12 веса бункера поФ фиг. 3 — разрез А-А на фиг. 2 (попе-. очередио закрываются шибер 11 и кларечный разрез сопловой части устрой- пан 9. для приема материала 3 обесства) .

Ф печивая: герметизацию полости 13

Устройство для о для введения порошкобункера-дозатора 1. С момента надо конца слива металла 26 лов в стр в струю металла состоит из стаированных матерна- из металлургического агрегата -на Э " ционарного герметичного бункера-до- 4 осуществляет подачу материала 3 в кн материала 3 раструба 4 с по водом газа-носителя через регулирующий ва„ и скоростью и интенсивностью ностью, на основентиль 5 трубопров да 6

У о пневмо-, ша 31 вании сигнала датчика 32 веса ковтранспорта, имеющего элементы соеди- О нения как в виде гибкого шланга 7, Этот сигнал управляет питателем 2, так и в виде разъема 8. Бункер-доза-- задавая ему необходимую производитор 1 имеет клапан 9 для приема ма- тельность. При работе питателя 2 териала через входной канал 10 с материал 3 пересыпается иэ бункерашибером 11 и установлен на тензодат- 5S дозатора,1 в р б 4, астру, где подхваб нке ачиках 12 контроля веса. Полость 13 . тывается газом-носителем пост ункера-дозатора 1 соединена через щим через регулирующий вентиль 5. вентиль 14 с напорной линией газа-но- Для исключения погрешности в дозиров3 11ОО ке материала 3 давление на входе и выходе питателя 2 поддерживается одинаковым посредством поступления газа-носителя через регулирующий вентиль 14 в полость бункера-дозатора 1. S

Для сброса этого газа в период загрузки бункера-дозатора 1 на нем имеется вентиль 15 со свечой 16.

Материал 3, подхваченный газомносителем, транспортируется по трубо10 проводу 6.

Пневмоцилиндр 18 установлен в этом случае автоматически манипулятором 20 в кронштейны 21, раснолагаемые в каждом конкретном случае индивидуально. Например, в случае, если металл 26 сливается из конвертера 30, кронтшейны 2 1 располагаются непосредственно íà конвертере 30.

При этом шток-труба 19 выдвинута 20 и одним своим концом герметично сочленяет раструбы 17 линии пневмотрассы, а другим подсоединена через трубо провод 6 пневмотранспорта и гибкие шланги 7 к бункеру-дозатору 1, так 2 что пневмотрасса остается герметично сочлененной во время перемещения ! конвертера 30 при сливе. Соответственно, при окончании слива металла 2б пневмоцилиндр 18 снимается зо манипулятором 20 в данном случае с .конвертера 30, так что последний далее получает возможность перемещаться совершенно независимо.

Поскольку во время слива металла 26 пневмотрасса сочленена, материал 3 разгоняется газом-носителем до необходимой скорости, достигает соплового патрубка 22 и истекает из него. 40

Перед истечением из соплового патрубка 22 пневмовзвесь проходит по пневмотранспортному трубопроводу 6 с JI-образными рукавами 33 с атмосферными клапанами 35 на вос- 45 ходящей ветви, установленными перед фокусирующим насадком 24 материала 3..

При этом газ-носитель, имеющий повышенное давление, истекает через ат мосферные клапаны 35, создавая поперечную по отношению к потоку зерен материала 3 составляющую скорости.

Эта поперечная составляющая скорости несколько смещает поток зерен материала 3 в поперечном направлении, однако не выходя за границы Л-образного патрубка 33, так что зерна ма321 териала 3, отражаясь от нисходящей ветви, обратно возвращаются в пневмотранспортный трубопровод 6 (проиллюстрировано позицией 36, изображающей вид потока частиц в этом случае). Таким образом, поток зерен материала 3 практически полностью освобождается от газа-носителя, не теряя своей кинетической энергии.

Далее, за счет этой кинетической энергии, зерна материала 3 истекают через сопловой патрубок 22, попадая в полость фокусирующего насадка 24 материала 3 .

Отражаясь от его стенок, образующих в поперечном сечении конфузор 28, а в продольном сечении диффузор 27, поток зерен материала 3 сжимается в поперечном направлении, тем самым фокусируясь на ось струи 25, и расширяется в продольном направлении, тем самым распределяясь по длине некоторого участка струи, соответствующего по своей конфигурации выходному сечению в виде прямоугольника 29 фокусирующего насадка 24 материала 3.

Перемещая фокусирующий насадок 24 материала 3 по патрубку 22 и фиксируя его на этом патрубке 22 фиксатором 23, можно варьировать площадью участка введения зерен материала в струю 25, а также глубиной внедрения зерен в струю. При этом фокусирующий насадок 24 материала 3 может быть выполнен с перегибом, обеспечивая различные углы встречи материала 3 со струей.

Регулируя расход газа-носителя через регулирующий вентиль 5 можно варьировать скоростью и глубиной внедрения зерен материала 3 в струю 25, меняя кинетическую энергию потока зерен на входе в струю.

При обработке струи металла при выпуске элементы устройства располагают определенным образом, а именно Л-образные рукава 33 располагают с верхней стороны пневмотрассы, а фокусирующий насадок 24 материала 3 большей осью выходного отверстия 29 совмещают с продольной осью струи металла. При этом верхнее расположение Л-образных рукавов 33 рационально, так как такое расположение способствует расслоению пневмотранспортного потока в Л-образных рукавах под действием сил гравитации, а совмеще21

7 11003 ние осей рационально для лучшего усвоения материала, так как в этом случае материал входит в струю в районе ее продольной оси.

Предлагаемое устройство позволяет производить обработку струй металла,, различно ориентированных в .пространстве, при выпуске металла из металлургического агрегата, что в некоторых случаях позволяет существенно увеличить степень усвоения присадочных материалов.

»OO32 иг,Я

Составитель В.Сарамутнн

Техред С.Легеза Корректор Л.Пилипенко

Редактор Т.Веселова

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4

Заказ 4548/24 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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