Устройство для обработки жидкого металла сыпучими реагентами

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ьиаАХ. ." м, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3872047/22-02 (22 ) 11.01.85 (46 ) 15.07.86. Бюл. У 26 (71 ) Институт проблем литья АН УССР (72 ) В.Г. Горенко, О.И. Шинский, A.Ï. Пилипчик, О.Н. Виноградов, A.В. Зазимко, В.В. Чайкин, H.È. Печеный и В.А. Яскевич (53 ) 621.745 (088.8 ) (56 ) Авторское свидетельство СССР

Ф 379629, кл. С 21 С.1/02, 1967.

Патент США Ф 3802407, кл. С 21 С 7/00, 1974. (54 )(57 )1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ

ЖИДКОГО МЕТАЛЛА СЫПУЧИМИ РЕАГЕНТАМИ, содержащее два бункера, объемный дозатор с блоком управления, состоящим из пневмораспределителя с двумя электромагнитами, направляющую трубу, один конец которой соединен с объемным дозатором, а другой — с испарителем, блок управления подачей под давлением .газа, о т л и ч а. ю щ е е с я тем, что, с целью повышения степени усвоения и снижения расхода реагента, улучшения однородности и свойств обработанного металпа, оно снабжено блоком синхронизации, шиберным затвором с приводом в виде электромагнита, трубрпроводом подачи газа в испаритель, газораспредепителем с приводом в виде элек тромагнита, двумя концевыми выключателями, причем шиберный затвор установлен перед испарителем на трубе, „SUÄÄ 1244192 А1

151 С 21 С 7/ОО соединяющей объемный дозатор с испа- рителем, газараспределитель установлен на трубопроводе подачи газа в испаритель, концевые выключатели установлены на объемном дозаторе и соединены с входами блока синхронизации, выходы которого соединены с двумя электромагнитами пневмораспределителя, с электромагнитом привода газораспределителя, с электромагнитом привода шибера и с блоком управления подачей под давлением газа, а направляющая труба на длине, равной

5-15 диаметрам трубопровода, выполнена наклонной под углом на 5-20 меньше угла естественного откоса вводимых реагентов.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок синхронизации содержит генератор циклов, К Я-триггер, блок входных логических условий, генератор импульсов, распределитель. импульсов и блок усилителей мощности, при этом выходы двух концевых выключателей соединены с входами блока входных логических условий, генератор циклов с Д,-входом k S-триггера, выход которого соединен с одним из входов блока входных логических условий, выход блока входных логических условий соединен с генератором импульсов, выход которого соединен с распределителем импульсов, причем последний выход распределителя импульсов соединен с К -входом Р, S-триггера.

12b!>!9?

Изобретение Относится к металлур

Гии и литейному производству и может быть использовано при обессеривании и модифициравании жидкого чугуна гранулирован,bIMII магнием и магнийсадержащими реагентами. !

1ель изобретения — повышение степени усвоения реагента, снижение его расхода„ улучшение oöíopoäíoñòfl и свойств обрабатываемого металла. !О

Па фиг, 1 представлено устройство, исходное положение; на фиг. 2 — блоксхема входных логических условий.

Ус.трайство состоит из двух бункеpoB с реагентам 2., газораспределитепя 3 с электромагнитам 4, ме" àòåëüного устройства объемного дазатара

8 с пневмоцилиддром 7 с электромагнитами 8, 9 и цвумя концевыми выключателями !0 и 11, направляющую трубу ?б

12 подачи реагента с дозой 13 реаген° та шибера 1 с электромагнитом привода !5, испарителя 1b с газораспреде— литслем 17 и электромагнитам 18 привода ванны жицкога металла 19, блока 25

20 синхронизации, ко орый в свою очередь состоит из генератора 21 циклов, М-триггера 22, блока 23 входных логических условий, генератора ?А импульсон, распределителя 25 импульсов ЗО и блока 2б усилителей мощности.

Устройство работает следующим образом.

Испаритель 1а нагружают в ванну с жидким металлом 19 на глубину Н . 35

Затем па ксманде с блока 20 синхронизации выдается напряжение на электромагнит 8 пневмораспределителя цилин— дра 7 и шток доватора 6 перемещ,".ется крайнеo lfpBDOcl положение,. Нри ЕTof % выдается доза 13 реагента, который, П -PeMefflBJICL ТОРМОЗИТСЯ И УСТЯНЕВЛИВЯ—

ETCH на колене направляющей трубы !2 подачи реагеff . а . ПОсле = ТОГО BbfÄßOT" ся напряжение из блока 20 сннхрани- 4"f зации на электромагнит 15 привод", шибера 1А и электромагнит ч газораспределителя 3 метательного устройст— ва 5, чта позволяет открыть шибер и создать импульс давления в трубе 50

12 за счет избытка давления газа в метательном устройстве 5. За счет создавшегося импульса давления в трубе

12 доза 13 реагента = Gèíàeòñÿ под уровень металла на глубину h„ Ïoñëå 5> этога выдается напряжение из блока

20 синхронизации на электромагнит-ный привод !5 шибера 14 и электромагнит 9 пневмораснределителя цилиндра 7. Это позволяет перекрыть с помощью шибера 14 испаритель 1б и выдать дозу реагента 2 из второго бункера.

3 свою Очередь блок 20 синхронизации работает следующим образом..

Генератор 2! циклов выдает узкий импуль". в. начале каждого цикла обработки металла с частотой, выбранной заранее, и которой можно перес граивать. Этот узкий импульс взводит, ";5-триггер 22. С выхода RS -триггера высокий потенциал логической !" поступает на вход блока 23 входной логики.. Назначение блока входной логики †. блокировка срабатывания днев мапушки IIpH Отсуз ствии га товнос -H установки. например, если дозатор не дошел в одно из крайних голожений. Hnof< 23 входных логических условий выдает уровень логическои "! " на разрешающий вход генера— тора 2 ; импульсов. Последний вырабатывает импульсы и подает их на вход распределителя 25 импульсов. С выходя распрецелителя импульсов через блок 2б усилителей мощности импульсы поступают на электромагнить пневмоустройства и те срабатываЮт в о ередности, предусмотренной алгоритмом работы устройства. Последний импульс с распределителя 25 посту -.ает на Р. -вход КЗ --триггера

22 и сбрасывает последний.

Таким образом цикл обработки мегалла заканчивается

Б 1 сзультате попадания под уровень металла реагента он испаряется и при подъеме пузырькаB обрабатывает металл. Пары реагентов, которые не прореагировали в расплаве, создают ибыточнае давленйе в испарителе

16, который в верхней части герметиэирован заслонкой шибера !А и при превышении металлостатического напора мета!Тла проникает в расплав, и обрабатывают его. Таким образом, из-за г рметизадии испарителя, ввода реагента пад уровень металла на значительную глубину создается воз— мажнасть максимального использования реагент:> для обработки металла и повышения степени его усвоения.

Через расчетное время после герметизации испарителя 16 выдается импульс и блока.20 синхронизации на электромагнит !8 газораспределителя 17.

1244192

Длительность импульсов и частота их подачи на электромагнит 18 задается блоком 20 синхронизации. Газ под давлением заполняет свободное пространство испарителя 16 и при создании давления в испарителе выше металлостатического напора PgH выдавливает металл вместе с образовавшимся шлаком в объеме ванны или ковша с металлом. Количество циклов формирования 10 избыточного давления/1Н определяется количеством импульсов напряжения, выдаваемых на электромагнит 18. Таким образом, данный процесс, происходящий в испарителе, позволяет удалить 15 .из испарителя 16 обработанный металл и сформировавшийся слой шлака и, кроме того, передать энергию возмущения .в испарителе на всю ванну с металлом.

Это позволяет исключить запутывание 20 последующих доз реагента в образовавшемся шлаке и повысить степень усвоения реагента и снизить его расход, принудительно перемешивать ванну с металлом и тем самым усреднять состав15 металла.

После подачи запрограммированного последнего импульса напряжения на электромагнит 18 выдается из блока

20 синхронизации сигнал на повторное З0 срабатывание схемы устройства.

Блок 23 входных логических усло— вий состоит из двух элементов 27 и

28 логического "НЕ" и одного элемен— та 29 2И-ИЛИ (фиг. 2).

Граничные пределы предложенных конструктивных параметров выбраны йз следующих условий.

При угле наклона трубопровода по- 40 дачи реагента с разницей менее 5 с углом естественного откоса реагента происходит скатывание частей реагента на шибер и неполное перекрывание сечения трубопровода. Это ведет к снижению эффективной энергии импульса, создаваемого метательным устройством за счет прохождения газа через открытое сечение трубопровода, снижению глубины проникновения реагента под уровень металла, что снижает степень усвоения реагента и увеличивает его расход.

При угле наклона трубопровода подачи реагента с разницей более 20 55

0 снижается скорость движения дозы реагента за счет увеличения потерь скорости на изгибе трубопровода, тем самым снижает степень усвоения реагента и увеличивает его расход.

Длина .накпонной части трубопровода менее 5 диаметров его не позволяет разместить всю дозу на наклонной части трубопровода и она частично скатывается на поверхность шибера.

Это ведет к заклиниванию шиберного устройства гранулами реагента и надежной работе самого устройства.

При увеличении длины наклонной части трубопровода свыше 15 его диаметров происходит снижение скорости движения дозы реагента за счет увеличения сопротивления движению стенками трубопровода, что ведет к снижению глубины проникновения реагента в жидкий металл и степени усвое ния реагента, увеличению его расхода.

Экспериментальная проверка устройства путем обессеривания чугуна гранулированным магнием.

Чугун плавили в индукционной печи ИСТ-016, после расплавления он имел следующий химический состав, мас Ж: С 3,4-3,6; Si 1,8-2,6; Мп

0,4 до Р 0,1, S 0,06. Расплавленный металл выдавали в разливочный ковш металлоемкостью 150 кг, где при температуре 1200-1720 К подвергали

его обработке гранулированным магнием фракции 3 мм, после чего отбирали пробы металла с верхней, средней и донной части ковша. B качестве инертного газа брали азот, с помощью которого создавали давление в газораспределителе метательного устройства и испарителе 0,9-0,4 МПа.

Частота подачи газа в испаритель составляла 3 импульса между подачамх газа в метательное устройство.

Изменяемые конструктивные параметры установки и результаты опытов обессеривания чугуна по прототипу представлены в таблице.

Из данных таблицы видно, что применение предлагаемого устройства для обессеривания жидкого чугуна позволяет повысить степень обессеривания .с 41-457 до 48-607. (эксп. 1-5), причем однородность металла по остаточному содержанию серы очевидна (эксп. 3-7).

Применение предлагаемого способа позволяет снизить расход реагента

124- 92

Предлагаемь1й

Параметры

Прототип

4 5 6 7

2 3

3. Расход реагента кг на тн обрабатываемого металла

0,45

4. Начальное содержание серы в металле, Х

0,06

5. Конечное среднее содержание серы в металле,. %

0,035

0,033 в средней части ковша

0,035 в донной части ковша

0,037

7. Степень обессеривания

55

S по сравнению с прототипом на !0-207 (эксп.l, 2 и 5). Уменьшение или увеличение иэменяемых конструктивных параметров установки выше или ниже предлагаемых границ снижает ее эффективность (эксп. 6-7).

l . Угол накло— на направляющей трубы, град. менее угла ест. откоса реагента

2. Длина наклонной части диам. трубопровода направляющей трубы

6. Конечное содержание серы: в верхней части ковша

П -о предварительным расчетам экономический эффект от реалиэации устройства для обработки жидкого металла грапулированнымиили порошкообразны ми реагентамидостигается эа счет снижения расхода реагента на !0-207.

10 15 4 17

15 20 3 22

0„45 0,40 0,40 0,35 0,45 0,45

0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06

0,033 0,027 0,024 0,031 0,034 0,033

0,031 0,027 0,024 0,031 0,034 0,033

0,033 0,027 0,024 0,031 0,034 0,033

0,035 0,027 0,024 0,031 0,034 0,033

60 48 42 45!

244)92

Puz 1 гп

Составитель Г, Демин

Техред В. Кадар

Корректор М. Демчик

Редактор H. Горват

Заказ 3775/28

Тираж 552

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4